Untitled ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH AN GIANG TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ AN GIANG GIÁO TRÌNH LẬP TRÌNH CĂN BẢN NGHỀ LẬP TRÌNH MÁY TÍNH Trình độ trung cấp/cao đẳng (Ban hành theo Quyết định số /QĐ CĐN ngày tháng nă[.]
CÁC ĐẶ C TR Ƣ NG C Ủ A THU Ậ T TOÁN
III Phương pháp biểu diễn
Chương 2: Giới thiệu ngôn ngữ lập trình C++
III Cấu trúc của một chương trình C++
IV Một số ví dụ mẫu
VI Khởi động chương trình
VII Soạn thảo chương trình
VIII Thoát khỏi chương trình
Chương 3: Các thành phần và các kiểu dữ liệu cơ bản
II Các kiểu dữ liệu căn bản
IV Các phép toán của C++
Chương 4: Các cấu trúc điều khiển
I Lệnh đơn và lệnh phức
II Cấu trúc điều kiện: if else
III Cấu trúc lựa chọn: switch case
IV Các cấu trúc lặp
V Câu lệnh break, continue, goto và hàm exit
III Kết quả trả về của hàm – Lệnh return
IV Cách truyền tham số cho hàm
IV Dùng mảng làm tham số
II Toán tử lấy địa chỉ (&)
III Toán tử tham chiếu (*)
IV Khai báo biến kiếu con trỏ
VIII Khởi tạo con trỏ
IX Con trỏ trỏ tới con trỏ
II Khai báo cấu trúc
III Truy cập đến các thành phần của cấu trúc
IV Ví dụ cấu trúc
Thuật toán là hệ thống các quy tắc rõ ràng và chặt chẽ dùng để xác định dãy các thao tác trên đối tượng Mục tiêu của thuật toán là sau một số bước thực hiện hữu hạn, đạt được kết quả mong muốn Đây là yếu tố cốt lõi giúp đảm bảo quá trình xử lý dữ liệu chính xác và hiệu quả.
Bài này sẽ trình bày khái niệm thuật toán, các đặc trưng của thuật toán, phương pháp biểu diễn của thuật toán
Trình bày được khái niệm thuật toán, các đặc trưng của thuật toán, phương pháp biểu diễn của thuật toán
Thuật toán là một hệ thống các quy tắc chặt chẽ và rõ ràng nhằm xác định chuỗi các thao tác trên đối tượng Mục đích của thuật toán là sau một số bước thực hiện hạn chế, ta có thể đạt được mục tiêu đã đề ra Đây là yếu tố then chốt để đảm bảo quá trình xử lý dữ liệu diễn ra chính xác và hiệu quả.
Ví dụ 1: Giải phương trình bậc hai ax 2 + bx + c = 0
Nếu a = 0 thì kết thúc thuật toán (phương trình đã cho không phải là phương trình bậc hai)
Nếu a ≠ 0 thì tính delta = b 2 – 4ac
Phương trình có hai nghiệm phân biệt a delta x b
Phương trình có nghiệp kép a x b
II CÁC ĐẶC TRƢNG CỦA THUẬT TOÁN
Trong mỗi bước của thuật toán, các thao tác cần được thực hiện một cách rõ ràng và chính xác để tránh gây ra sự nhập nhằng hoặc lộn xộn Đặc biệt, khi cùng một điều kiện, hai bộ xử lý thực hiện một bước của thuật toán, chúng phải cho ra kết quả giống nhau để đảm bảo tính nhất quán và tin cậy của quá trình xử lý dữ liệu.
Một thuật toán bao giờcũng phải dừng lại sau một số hữu hạn bước
Sau khi thực hiện tất cả các lệnh của thuật toán ta phải đƣợc kết quả mong muốn, kết quảđó thường được xác định theo định nghĩa có trước
Thuật toán có khả năng giải bất kỳ bài toán nào trong cùng một lớp, cho phép làm việc với dữ liệu đa dạng trong cùng một miền xác định Điều này đảm bảo thuật toán luôn dẫn đến kết quả mong muốn, nâng cao hiệu quả và độ chính xác trong xử lý dữ liệu.
5 Tính có đại lƣợng vào và ra
Khi bắt đầu một thuật toán, chúng ta luôn nhập các đại lượng gọi là dữ liệu đầu vào, thường lấy từ một tập xác định trước Dữ liệu đầu vào đóng vai trò quan trọng trong quá trình xử lý của thuật toán, giúp đảm bảo kết quả chính xác và hiệu quả Việc xác định rõ dữ liệu đầu vào là bước quan trọng để tối ưu hóa hiệu suất và độ chính xác của thuật toán.
Kết thúc quá trình, thuật toán luôn cung cấp dữ liệu đầu ra mượt mà và phù hợp với chức năng mà nó đảm nhiệm Dữ liệu đầu ra này đóng vai trò quan trọng trong việc phản ánh chính xác kết quả của thuật toán Việc hiểu rõ cách thuật toán xử lý và phát sinh dữ liệu ra giúp tối ưu hóa hiệu suất và đảm bảo tính chính xác của hệ thống.
Tính hiệu quả của một thuật toán đƣợc đánh giá dựa trên các tiêu chuẩn sau:
- Dung lƣợng bộ nhớ cần có
- Số các phép tính cần thực hiện
- Thời gian cần thiết để chạy
- Có dễ hiểu đối với con người không
- Có dễ cài đặt trên máy không
III.PHƯƠNG PHÁP BIỂU DIỄN THUẬT TOÁN
Trong quá trình chứng minh hoặc giải bài toán trong toán học, việc sử dụng các ngôn từ như "ta có", "điều phải chứng minh", "giả thuyết" cùng với các phép suy luận như suy ra, tương đương là rất quan trọng để đảm bảo tính logic của lời giải Thuật toán, như một phương pháp thể hiện lời giải, cần tuân thủ các quy tắc nhất định để truyền đạt rõ ràng Để chuyển đổi thuật toán thành chương trình máy tính hoặc truyền đạt cho người khác, việc biểu diễn thuật toán là vô cùng cần thiết Có ba phương pháp biểu diễn thuật toán phổ biến gồm dùng ngôn ngữ tự nhiên, lưu đồ - sơ đồ khối, và mã giả, giúp đảm bảo tính rõ ràng và dễ hiểu trong quá trình chia sẻ và thực thi.
Trong cách biểu diễn thuật toán bằng ngôn ngữ tự nhiên, người ta sử dụng ngôn ngữ hàng ngày để mô tả các bước của thuật toán mà không cần áp dụng quy tắc chính xác Phương pháp này giúp dễ đọc và dễ hiểu nhưng thường dài dòng và khó thể hiện rõ cấu trúc của thuật toán, có thể gây nhầm lẫn cho người đọc Mặc dù không có quy tắc cố định trong việc thể hiện thuật toán bằng ngôn ngữ tự nhiên, nhưng để tăng tính rõ ràng, nên viết các bước con lùi vào bên phải và phân cấp theo thứ tự như 1, 1.1, 1.1.1 nhằm tạo cấu trúc rõ ràng và dễ theo dõi.
2 Lưu đồ - sơ đồ khối
Lưu đồ hay sơ đồ khối là công cụ trực quan giúp diễn đạt các thuật toán một cách dễ hiểu, thuận tiện theo dõi quá trình xử lý và sự phân cấp các trường hợp Phương pháp này thường được áp dụng cho các thuật toán phức tạp, khó theo dõi bằng văn bản Để biểu diễn thuật toán bằng sơ đồ khối, cần phân biệt hai loại thao tác chính: thao tác chọn lựa dựa trên điều kiện, như "nếu a = 0 thì kết thúc thuật toán, nếu không thì tính delta", và các thao tác hành động còn lại, ví dụ như "tính a delta x b" Sử dụng sơ đồ khối giúp làm rõ mạch xử lý của thuật toán, nâng cao hiệu quả phân tích và thiết kế chương trình.
" là một thao tác thuộc loại hành động
Thao tác chọn lựa (decision)
Thao tác chọn lựa đƣợc biểu diễn bằng hình thoi bên trong chứa biểu thức điều kiện.
Thao tác xử lý (process)
Thao tác xử lý đƣợc biểu diễn bằng hình chữ nhật, bên trong chứa nội dung xử lý Ðường đi (route) a = 0 a delta x b
Khi sử dụng ngôn ngữ tự nhiên, quá trình thực hiện thường được hiểu theo trình tự từ bước trước đến bước sau, trừ khi có yêu cầu chuyển sang bước khác Trong sơ đồ lưu đồ, các bước được thể hiện bằng hình vẽ có thể đặt ở bất kỳ vị trí nào, do đó cần có phương pháp rõ ràng để biểu diễn trình tự thực hiện các thao tác một cách chính xác và dễ hiểu.
Hai bước kế tiếp nhau được nối bằng một cung, trên cung có mũi tên để chỉ hướng thực hiện
Trong quá trình xây dựng lưu đồ thuật toán, thao tác chọn lựa có thể dẫn đến hai hướng đi khác nhau: một hướng phù hợp với điều kiện thỏa và một hướng phù hợp với điều kiện không thỏa Để thể hiện điều này, ta sử dụng hai cung xuất phát từ các đỉnh hình thoi, với ký hiệu Ð/Ðúng/Y/Yes cho hướng đi ứng với điều kiện thỏa và ký hiệu S/Sai/N/No cho hướng đi không thỏa Điểm cuối (terminator) là điểm khởi đầu hoặc kết thúc của thuật toán, được biểu diễn bằng hình ovan và ghi chú "bắt đầu/start/begin" hoặc "kết thúc/end"; điểm cuối chỉ có một cung đi ra hoặc đi vào Xem lưu đồ thuật toán giải phương trình bậc hai để hiểu rõ cách sử dụng điểm cuối này Ngoài ra, điểm nối (connector) được dùng để liên kết các phần khác nhau của lưu đồ, với ký hiệu bên trong để thể hiện mối liên hệ giữa các điểm nối Điểm nối sang trang (off-page connector) giúp kết nối các phần của lưu đồ nằm trên các trang khác nhau, đảm bảo tính liên kết và trực quan của sơ đồ.
Phương trình có 2 nghi ệ m phân bi ệ t x 1 , x 2
Điểm nối sang trang được sử dụng khi lưu đồ quá lớn và phải vẽ trên nhiều trang, giúp tiếp tục hướng dẫn trên các trang khác nhau Trong điểm nối sang trang thường đặt một ký hiệu để thể hiện mối liên hệ giữa các phần của lưu đồ trên các trang khác nhau Các ký hiệu này là các ký hiệu cơ bản và phổ biến nhất, giúp tạo sự rõ ràng cho lưu đồ Trong thực tế, còn có nhiều ký hiệu khác dùng trong các lưu đồ lớn và phức tạp, nhưng đối với các thuật toán trong sách này, chỉ cần các ký hiệu cơ bản là đủ để biểu diễn rõ ràng.
Ví dụ: Vẽ lưu đồ giải phương trình bậc hai ax 2 + bx + c = 0
Phương trình có hai nghi ệ m phân bi ệ t x1, x2 a delta x b
Phương trình có nghi ệ m kép a x b
Bảng ký hiệu Ý nghĩa Ký hiệu Điểm đầu, cuối
Thao tác xử lý Đường đi Điểm nối Điểm nối sang trang
Mặc dù sơ đồ khối rõ ràng thể hiện quá trình xử lý và phân cấp các trường hợp của thuật toán, nhưng lại khá cồng kềnh Để mô tả các thuật toán nhỏ, ta cần một không gian lưu trữ lớn, gây khó khăn trong trình bày Lưu đồ chỉ phân biệt hai thao tác chính là rẽ nhánh và xử lý, còn trong thực tế, các thuật toán còn có thêm các thao tác lặp, sẽ được đề cập chi tiết trong các bài học sau.
Khi thể hiện thuật toán bằng mã giả, ta vay mượn cú pháp của một ngôn ngữ lập trình để dễ dàng trình bày và hiểu rõ hơn về các bước thực hiện Mã giả sử dụng các thao tác cơ bản như xử lý dữ liệu, rẽ nhánh và lặp, giúp người đọc dễ hình dung và nắm bắt nội dung thuật toán một cách trực quan Dù trong mã giả vẫn còn sử dụng phần ngôn ngữ tự nhiên để dễ hiểu, nhưng việc dựa vào cú pháp của ngôn ngữ lập trình khiến mã giả phụ thuộc vào ngôn ngữ đó Vì vậy, trong bài viết này, chúng ta chưa đi sâu vào mã giả do chưa có kiến thức về ngôn ngữ lập trình, nhưng sau khi học về thủ tục và hàm, bạn sẽ hiểu rõ hơn về khái niệm mã giả trong lập trình.
Một đoạn mã giả của thuật toán giải phương trình bậc hai if Delta > 0 then begin x1=(-b-sqrt(delta))/(2*a) x2=(-b+sqrt(delta))/(2*a)
Trong bài viết này, ta xem xét các trường hợp của phương trình bậc hai dựa trên giá trị của δ Khi δ > 0, phương trình có hai nghiệm phân biệt x₁ và x₂ Nếu δ = 0, phương trình có nghiệm kép duy nhất, được tính bằng -b/(2a) Trong trường hợp δ < 0, phương trình vô nghiệm, không có nghiệm thực nào phù hợp Các kết quả này giúp xác định chính xác số nghiệm của phương trình dựa trên giá trị của discriminant δ.
BÀI TẬP: xây dựng thuật toán và vẽ sơ đồ khối của các bài toán sau:
3 Tính chu vi, diện tích hình tròn biết bán kính r
4 Đƣa ra màn hình dòng chữ: "Mon hoc lap trinh can ban"
CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH C++
C là ngôn ngữ lập trình cấp cao, đƣợc sử dụng rất phổ biến để lập trình hệ thống cùng với Assembler và phát triển các ứng dụng
Bài này sẽ trình bày lịch sử hình thành và phát triển của ngôn ngữ C++, cấu trúc của một chương trình C++, cài đặt và sử dụng chương trình C++
- Mô tả đƣợc lịch sử hình thành và phát triển của ngôn ngữ C++
- Trình bày được cấu trúc của một chương trình C++
- Cài đặt và sử dụng chương trình C++
C là ngôn ngữ lập trình cấp cao, đƣợc sử dụng rất phổ biến để lập trình hệ thống cùng với Assembler và phát triển các ứng dụng