chuong 1-3 docx

- Thuật toán là dãy các thao tác, các hướng dẫn rõ ràng, được sắp xếp theo mộttrình tự xác định, sao cho 2 bộ xử lý người/máy khác nhau, với cùng điều kiện đầu vàonhư nhau thì sau một số

CHƯƠNG 1 MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ LẬP TRÌNH

1 Thuật toán (Algorithm)

1.1 Khái niệm

- Thuật toán là khái niệm cơ sở của toán học và tin học

- Thuật toán là phương pháp thể hiện lời giải của vấn đề - bài toán

- Thuật toán là dãy các thao tác, các hướng dẫn rõ ràng, được sắp xếp theo mộttrình tự xác định, sao cho 2 bộ xử lý (người/máy) khác nhau, với cùng điều kiện đầu vàonhư nhau thì sau một số bước hữu hạn thực hiện, sẽ cho kết quả giống nhau mà không cầnbiết ý nghĩa của các thao tác này Cần chú ý là không phải mọi dãy thao tác, chỉ dẫn nàocũng đều tạo ra thuật toán Phương pháp nấu ăn, cách dùng thuốc, đều không phải làthuật toán do các thao tác, các chỉ dẫn là không xác định, không rõ ràng

1.2 Các đặc trưng của thuật toán

Tính xác định: Các thao tác của thuật toán phải xác định, không được nhập nhằng,

mơ hồ để có thể dễ dàng cài đặt trên một hệ tự động hóa

Tính dừng: Thuật toán phải dừng sau một số hữu hạn bước thực hiện

Tính đúng đắn: Thuật toán phải cho kết quả đúng theo yêu cầu của bài toán đặt ra.Tính phổ dụng: Thuật toán có thể được sử dụng lại để giải một lớp bài toán tương

tự

Tính hiệu quả: Thuật toán cần tối ưu về sử dụng bộ nhớ và đáp ứng yêu cầu củabài toán trong thời gian ngắn nhất có thể được Thực tế rất khó đạt được cả 2 yêu cầu nàytrong một thuật toán

1.3 Các công cụ biểu diễn thuật toán

Ngôn ngữ tự nhiên: là ngôn ngữ liệt kê các bước, mô tả thuật toán theo ngônngữ tự nhiên của con người

Ví dụ: Thuật toán xác định trị lớn nhất trong 5 số nguyên

B1 Gọi a, b, c, d, e là 5 biến lưu trữ các trị nguyên cho trước (nhập từ bàn phím) B2 Gọi max là biến lưu trữ trị lớn nhất trong 5 số nguyên trên, và giả sử a có trị lớnnhất

B3 Lần lượt so sánh trị của max với các biến b, c, d, e còn lại Nếu trị của max nhỏhơn bất kỳ biến nào thì gán trị của biến đó cho max

B4 Xuất kết quả trị biến max ra màn hình

Lưu đồ thuật toán hay sơ đồ khối (Flow chart): là công cụ cho phép biểu diễn thuậttoán một cách trực quan Thường chỉ có thể dùng công cụ lưu đồ đối với các thuật toántương đối ngắn, có thể được biểu diễn trong một trang giấy Các hình cơ bản sử dụng tronglưu đồ:

Mã giả (Pseudo code) gần giống như ngôn ngữ tự nhiên, nhưng có sử dụng cáccấu trúc chuẩn hóa (khai báo biến, chú thích, cấu trúc điều khiển, ) do người thiết kếquy định

Ngôn ngữ lập trình (Programming language) là hệ thống các ký hiệu cho phép mô tảcác quy trình tính toán dưới dạng văn bản

2 Ngôn ngữ lập trình (NNLT)

Các thành phần cơ bản của NNLT bao gồm:

- Bộ kí tự (character set) hay bảng chữ cái dùng để viết chương trình

- Cú pháp (syntax) là bộ quy tắc để viết chương trình

- Ngữ nghĩa (semantic) xác định ý nghĩa các thao tác, hành động cần phải thựchiện, ngữ cảnh (context) của các câu lệnh trong chương trình

- Hiện đã có hàng nghìn NNLT được thiết kế, và hàng năm lại có thêm nhiềuNNLT mới xuất hiện Sự phát triển của NNLT gắn liền với sự phát triển của ngành tinhọc Mỗi loại NNLT phù hợp với một số lớp bài toán nhất định

Phân loại NNLT:

Ngôn ngữ máy (machine language) hay còn gọi là NNLT cấp thấp có tập lệnhphụ thuộc vào một hệ máy cụ thể Chương trình viết bằng ngôn ngữ máy sử dụng bảngchữ cái chỉ gồm 2 kí tự 0, 1 Chương trình ngôn ngữ máy được nạp trực tiếp vào bộ nhớ

và thực hiện ngay

Ngôn ngữ lập trình cấp cao nói chung không phụ thuộc vào loại máy tính cụ thể.Chương trình viết bằng NNLT cấp cao sử dụng bộ kí tự phong phú hơn, và phải đượcchuyển đổi sang dạng mã máy để máy tính có thể hiểu được bằng chương trìnhdịch Một số NNLT cấp cao thông dụng hiện nay: Pascal, C, C++, Java, Smalltalk,Basic, Ruby, Fortran, Algol, Lisp, Prolog, Cobol, …

3 Chương trình (máy tính)

Là tập hợp hữu hạn các chỉ thị máy được bố trí, sắp xếp theo một trật tự xác định,nhằm giải quyết yêu cầu của bài toán đặt ra Chương trình được viết bằng một NNLT cụthể nào đó

Các chương trình C/C++ (trong môi trường DOS) được tạo ra bằng 1 trình soạnthảo văn bản (EDITOR) như: SK, NC Editor, VRES Hiện nay, các chương trình dịchđều tích hợp sẵn editor riêng cho phép USER soạn thản, biên dịch, kiểm lỗi, liên kết

và thực hiện chương trình một cách dễ dàng

Các chương trình này (mã nguồn - source code), thực chất là ở dạng ngôn ngữ

tự nhiên, do đó phải được biên dịch lại dưới dạng mã máy (object code) mà máy tính cóthể hiểu được Việc này được thực hiện bởi chương trình dịch

4 Các bước xây dựng chương trình

B1 Xác định đúng yêu cầu của bài toán: Cần xác định phạm vi, các giới hạn, ràngbuộc, các giả thiết của bài toán Đặc biệt cần khắc phục sức ì về mặt tâm lý trong quá trìnhtìm hiểu bài toán

B2 Xây dựng thuật giải: Cần có kiến thức liên quan đến vấn đề đang giải quyết.Cần xác định rõ thuật toán sẽ tác động trên những đối tượng (thông tin) nào ? Có baonhiêu đối tượng (biến) cần xử lý? Mỗi biến có thể được lưu trữ dưới dạng nào, kiểu gì ?Giá trị ban đầu của các biến ? Hình dung trước kết xuất DL sau khi xử lý sẽ như thế nào?

B3 Thể hiện thuật giải bằng lưu đồ thuật toán (nếu được)

B4 Cài đặt thuật toán bằng một NNLT cụ thể: Dùng một trình soạn thảo VB để tạochương trình nguồn (source code) theo một NNLT nào đó

B5 Thử nghiệm thuật toán, nếu sai quay lại B2 Cần xác định lỗi của thuật toánthuộc loại nào: lỗi về mặt cú pháp (syntax error), lỗi lúc thực hiện chương trình (run-timeerror), và lỗi logic Lỗi cú pháp xảy ra lúc biên dịch chương trình, do vi phạm các quyđịnh về mặt cú pháp của NNLT đang sử dụng Lỗi này tương đối dễ khắc phục Lỗi run-time error như: divide by zero, stack overflow, không đủ bộ nhớ, … Lỗi logic (logic error)khó phát hiện hơn nhiều

−Xuất hiện hộp thoại New

Chọn mục Win32 Console Application, sau đó cung cấp tên và thư mục nơi sẽ lưuproject và click vào nút OK

Chọn mục An empty project, sau đó ấn nút Finish

Tạo file mới có tên dạng *.cpp, chọn menu FileNew

Chọn mục C++ Source File, và đặt tên file trong hộp văn bản File name (Không cần

gõ phần mở rộng cpp), sau đó chọn OK

Cách 2:

−Click vào biểu tượng “New Text File”

Chọn menu FileSave, hoặc ấn tổ hợp phím CTRL+S, hoặc Click vào biểu tượng

“Save”

Lưu tập tin, nhớ chú ý tên phần mở rộng phải là “.cpp”

Chương 2: CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA NGÔN NGỮ C

1.Bộ chữ viết trong C

Bộ chữ viết trong ngôn ngữ C bao gồm những ký tự, ký hiệu sau: (phân biệt

chữ in hoa và in thường):

- 26 chữ cái latinh lớn A,B,C Z

- 26 chữ cái latinh nhỏ a,b,c z

Chú ý:

-Không được dùng các từ khóa để đặt tên cho các hằng, biến mảng, hàm

-Từ khóa phải được viết bằng chữ thường

3.Cặp dấu ghi chú thích

Khi viết chương trình đôi lúc ta cần phải có vài lời ghi chú về 1 đoạn chươngtrình nào đó để dễ nhớ và dễ điều chỉnh sau này; nhất là phần nội dung ghi chú phảikhông thuộc về chương trình (khi biên dịch phần này bị bỏ qua) Trong ngôn ngữ lập trình

C, nội dung chú thích phải được viết trong cặp dấu /* và */

Ví dụ :

#include <stdio.h>

#include<conio.h>

int main ()

{

char ten[50]; /* khai bao bien ten kieu char 50 ky tu */

/*Xuat chuoi ra man hinh*/

printf(“Xin cho biet ten cua ban !”);

scanf(“%s”,ten); /*Doc vao 1 chuoi la ten cua ban*/printf(“Xin chao ban %s\n ”,ten);

printf(“Chao mung ban den voi Ngon ngu lap trinh C”);

/*Dung chuong trinh, cho go phim*/

getch();

return 0;

}

4.Các kiểu dữ liệu sơ cấp chuẩn trong C

Các kiểu dữ liệu sơ cấp chuẩn trong C có thể được chia làm 2 dạng : kiểu sốnguyên, kiểu số thực

4.1 Kiểu số nguyên

Kiểu số nguyên là kiểu dữ liệu dùng để lưu các giá trị nguyên hay còn gọi làkiểu đếm được Kiểu số nguyên trong C được chia thành các kiểu dữ liệu con, mỗikiểu có một miền giá trị khác nhau

4.1.1 Kiểu số nguyên 1 byte (8 bits)

Kiểu số nguyên một byte gồm có 2 kiểu sau:

Kiểu unsigned char: lưu các số nguyên dương từ 0 đến 255

=> Để khai báo một biến là kiểu ký tự thì ta khai báo biến kiểu unsigned char Mỗi

số trong miền giá trị của kiểu unsigned char tương ứng với một ký tự trong bảng mãASCII

Kiểu char: lưu các số nguyên từ -128 đến 127 Kiểu char sử dụng bit trái nhất đểlàm bit dấu

=> Nếu gán giá trị > 127 cho biến kiểu char thì giá trị của biến này có thể là số âm.4.1.2 Kiểu số nguyên 2 bytes (16 bits)

Kiểu số nguyên 2 bytes gồm có 4 kiểu sau:

Kiểu enum, short int, int : Lưu các số nguyên từ -32768 đến 32767 Sử dụng

bit bên trái nhất để làm bit dấu

=> Nếu gán giá trị >32767 cho biến có 1 trong 3 kiểu trên thì giá trị của biến này

có thể là số âm

Kiểu unsigned int: Kiểu unsigned int lưu các số nguyên dương từ 0 đến 65535

4.1.3 Kiểu số nguyên 4 byte (32 bits)

Kiểu số nguyên 4 bytes hay còn gọi là số nguyên dài (long) gồm có 2 kiểu sau:

Kiểu long : Lưu các số nguyên từ -2147483658 đến 2147483647 Sử dụng bitbên trái nhất để làm bit dấu

=> Nếu gán giá trị >2147483647 cho biến có kiểu long thì giá trị của biến này cóthể là số âm

Kiểu unsigned long: Kiểu unsigned long lưu các số nguyên dương từ 0 đến

4.3 Kiểu không xác định (void)

Kiểu không xác định có thể gán cho bất kỳ một biến có kiểu nào và thường dùng đểbiểu diễn kết quả trả về của hàm hay của con trỏ

5 Tên và hằng trong C

5.1 Tên (danh biểu)

Tên hay còn gọi là danh biểu (identifier) được dùng để đặt cho chương trình,hằng, kiểu, biến, chương trình con Tên có hai loại là tên chuẩn và tên do người lập trìnhđặt

Tên chuẩn là tên do C đặt sẵn như tên kiểu: int, char, float,…; tên hàm: sin,cos

Tên do người lập trình tự đặt để dùng trong chương trình của mình Sử dụng bộchữ cái, chữ số và dấu gạch dưới (_) để đặt tên, nhưng phải tuân thủ quy tắc:

- Bắt đầu bằng một chữ cái hoặc dấu gạch dưới

- Không có khoảng trống ở giữa tên

- Không được trùng với từ khóa

- Độ dài tối đa của tên là không giới hạn, tuy nhiên chỉ có 31 ký tự đầu tiên là có

ý nghĩa

- Không cấm việc đặt tên trùng với tên chuẩn nhưng khi đó ý nghĩa của tên chuẩn

không còn giá trị nữa

Ví dụ: tên do người lập trình đặt: Chieu_dai, Chieu_Rong, Chu_Vi, Dien_Tich Tên không hợp lệ: Do Dai, 12A2,…

5.2 Hằng (Constant)

Là đại lượng không đổi trong suốt quá trình thực thi của chương trình

Hằng có thể là một chuỗi ký tự, một ký tự, một con số xác định Chúng có thểđược biểu diễn hay định dạng (Format) với nhiều dạng thức khác nhau

Số nguyên gồm các kiểu int (2 bytes) , long (4 bytes) được thể hiện theo nhữngcách sau

- Hằng số nguyên 2 bytes (int) hệ thập phân: Là kiểu số mà chúng ta

sử dụng thông thường, hệ thập phân sử dụng các ký số từ 0 đến 9 để biểu diễn mộtgiá trị nguyên

Ví dụ: 123 ( một trăm hai mươi ba), -242 ( trừ hai trăm bốn mươi hai)

- Hằng số nguyên 2 byte (int) hệ bát phân: Là kiểu số nguyên sử dụng 8

ký số từ 0 đến 7 để biểu diễn một số nguyên

Cách biểu diễn: 0<các ký số từ 0 đến 7> Ví dụ : 0345 (số 345 trong hệ bát phân)

0x345 (số 345 trong hệ 16) 0x20 (số 20 trong hệ 16)0x2A9 (số 2A9 trong hệ 16)

- Hằng số nguyên 4 byte (long): Số long (số nguyên dài) được biểu diễnnhư số int trong hệ thập phân và kèm theo ký tự l hoặc L Một số nguyên nằm ngoài miềngiá trị của số int ( 2 bytes) là số long ( 4 bytes)

Hằng ký tự là một ký tự riêng biệt được viết trong cặp dấu nháy đơn (‘) Mỗi một

ký tự tương ứng với một giá trị trong bảng mã ASCII Hằng ký tự cũng được xem như trị

Hằng chuỗi ký tự là một chuỗi hay một xâu ký tự được đặt trong cặp dấu nháy kép(“)

Ví dụ: “Ngon ngu lap trinh C”, “Khoa DTVT-CDCNHUE”,

Chú ý:

- Một chuỗi không có nội dung “” được gọi là chuỗi rỗng

- Khi lưu trữ trong bộ nhớ, một chuỗi được kết thúc bằng ký tự NULL (‘\0’: mãASCII là 0)

- Để biểu diễn ký tự đặc biệt bên trong chuỗi ta phải thêm dấu \ phía trước

Ví dụ: “I’m a student” phải viết “I\’m a student”

“Day la ky tu “dac biet”” phải viết “Day la ky tu \”dac biet\”“

6 Biến,biểu thức và mảng

6.1 Biến

Biến là một đại lượng được người lập trình định nghĩa và được đặt tên thông quaviệc khai báo biến Biến dùng để chứa dữ liệu trong quá trình thực hiện chương trình vàgiá trị của biến có thể bị thay đổi trong quá trình này Cách đặt tên biến giống như cách đặttên đã nói trong phần trên

Mỗi biến thuộc về một kiểu dữ liệu xác định và có giá trị thuộc kiểu đó

6.1.1 Cú pháp khai báo biến:

<Kiểu dữ liệu> Danh sách các tên biến cách nhau bởi dấu phẩy;

Ví dụ:

int a, b, c;/*Ba biến a, b,c có kiểu int*/

long (int) chu_vi; /*Biến chu_vi có kiểu long*/

float nua_chu_vi; /*Biến nua_chu_vi có kiểu float*/

double dien_tich; /*Biến dien_tich có kiểu double*/

Lưu ý: Để kết thúc 1 lệnh phải có dấu chấm phẩy (;) ở cuối lệnh

6.1.2 Vị trí khai báo biến trong C

Trong ngôn ngữ lập trình C, ta phải khai báo biến đúng vị trí Nếu khai báo (đặt cácbiến) không đúng vị trí sẽ dẫn đến những sai sót ngoài ý muốn mà người lập trình khônglường trước (hiệu ứng lề) Chúng ta có 2 cách đặt vị trí của biến như sau:

a) Khai báo biến ngoài: Các biến này được đặt bên ngoài tất cả các hàm và

nó có tác dụng hay ảnh hưởng đến toàn bộ chương trình (còn gọi là biến toàn cục)

Ví dụ:

int i; /*Bien ben ngoai */

float pi; /*Bien ben ngoai*/

int main()

{ … }

b) Khai báo biến trong: Các biến được đặt ở bên trong hàm, chương trìnhchính hay một khối lệnh Các biến này chỉ có tác dụng hay ảnh hưởng đến hàm, chươngtrình hay khối lệnh chứa nó Khi khai báo biến, phải đặt các biến này ở đầu củakhối lệnh, trước các lệnh gán, …

printf("\n Gia tri cua j la %d",j);

printf("\n Gia tri cua bienngoai la %d",bienngoai);

printf("\n Gia tri cua i la %d",i);

printf("\n Gia tri cua j la %d",j);

if(j>i)

{

int hieu=j-i; /*Bien ben trong */

printf("\n Hieu so cua j tru i la %d",hieu);

}

else

{

int hieu=i-j ; /*Bien ben trong*/

printf("\n Gia tri cua i tru j la %d",hieu);

Mỗi toán hạng có thể là một hằng, một biến hoặc một biểu thức khác

Trong trường hợp, biểu thức có nhiều toán tử, ta dùng cặp dấu ngoặc đơn () để chỉđịnh toán tử nào được thực hiện trước

Ví dụ 1: trình bậc Biểu thức nghiệm của phương hai:(-b + sqrt(Delta))/(2*a)

Trong đó 2 là hằng; a, b, Delta là biến

Ví dụ 2:

int x=2, y=5;

Tăng và giảm (++ & )

Toán tử ++ thêm 1 vào toán hạng của nó và - trừ bớt 1 Nói cách khác:

Tuy nhiên giữa tiền tố và hậu tố có sự khác biệt khi sử dụng trong 1 biểu thức Khi

1 toán tử tăng hay giảm đứng trước toán hạng của nó, C thực hiện việc tăng hay giảmtrước khi lấy giá trị dùng trong biểu thức Nếu toán tử đi sau toán hạng, C lấy giá trị toánhạng trước khi tăng hay giảm nó Tóm lại:

x = 10

y = ++x ||y = 11 Tuy nhiên:

x = 10

y = x++ ||y = 10 Thứ tự ưu tiên của các toán tử số học:

++ sau đó là * / % rồi mới đến + 6.2.2 Các toán tử quan hệ và các toán tử Logic

-Ý tưởng chính của toán tử quan hệ và toán tử Logic là đúng hoặc sai Trong C mọi giá trịkhác 0 được gọi là đúng, còn sai là 0 Các biểu thức sử dụng các toán tử quan hệ và Logictrả về 0 nếu sai và trả về 1 nếu đúng

Các toán tử quan hệ và Logic đều có độ ưu tiên thấp hơn các toán tử số học Do đómột biểu thức như: 10 > 1+ 12 sẽ được xem là 10 > (1 + 12) và kết quả là sai (0)

Ta có thể kết hợp vài toán tử lại với nhau thành biểu thức như sau:

6.2.4 Toán tử (?) cùng với :

C có một toán tử rất mạnh và thích hợp để thay thế cho các câu lệnh củaIfThen-Else Cú pháp của việc sử dụng toán tử ? là:

Trong đó E1, E2, E3 là các biểu thức

Ý nghĩa: Trước tiên E1 được ước lượng, nếu đúng E2 được ước lượng và nó trở thành giá trị của biểu thức; nếu E1 sai, E3 được ước lượng và trở thành giá trị của biểu thức