KỸ THUẬT LẬP TRÌNH TỐI ưu

CÁC NGUYÊN LÝ KHI LẬP TRÌNH  Nguyên lý tối thiểu: Nắm vững các cấu trúc lệnh, kiểu dữ liệu, phép toán để viết chương trình.. Cách kiểm tra Tạo bộ dữ liệu thử sao cho thỏa 1 trong 4 cách

Chương 4:

KỸ THUẬT LẬP TRÌNH TỐI ƯU

KỸ THUẬT LẬP TRÌNH NÂNG CAO

TRƯỜNG CAO ĐẲNG CNTT TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

1 CÁC BƯỚC ĐỂ XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH

B1: Phân tích và xác định rõ bài toán

B2: Xây dựng thuật toán

B3: Viết chương trình

B4: Chạy và kiểm tra chương trình

B5: Bảo trì

2 ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG MỘT CHƯƠNG TRÌNH

Đúng đắn - chính xác (correctness)

Chắc chắn (robustness)

Thân thiện (user friendliness)

Khả năng thích nghi (adapability): Chương trình có khả

năng để phát triển theo yêu cầu

Tính tái sử dụng (reuseability): Chương trình có thể

dùng để làm một phần trong một chương trình khác

Tính hiệu quả (efficiency)

Tính khả chuyển (porability): Khả năng chuyển đổi dễ

dàng giữa các môi trường

3.1 Phương pháp Top - down

 Phân rã vấn đề một cách có hệ thống từ trên xuống, (sử dụng cho quá trình phân tích và thiết kế hệ thống)

 Quá trình phân rã bài toán được thực hiện theo từng mức khác nhau

 Mức thấp nhất - mức tổng quan: Cho thấy chức năng của hệ thống một cách tổng thể (hệ thống làm được gì?)

Mức phân tích: Các chức năng chính

3 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH BÀI TOÁN

3.2 Phương pháp Bottom - Up

 Được sử dụng cho quá trình cài đặt hệ thống

 Phương pháp này:

 Từ cái riêng tới cái chung

 Từ các đối tượng thành phần ở mức cao tới mức thấp

 Từ mức mođun đến mức tổng thể

 Từ những mođun có sẵn lắp ghép thành mođun mới

3 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH BÀI TOÁN

4 CÁC NGUYÊN LÝ KHI LẬP TRÌNH

 Nguyên lý tối thiểu: Nắm vững các cấu trúc lệnh, kiểu

dữ liệu, phép toán để viết chương trình Tiếp theo, mới tìm hiểu những thư viện tiện ích của ngôn ngữ

 Nguyên lý địa phương: Hạn chế sử dụng biến toàn cục

 Nguyên lý nhất quán: Thao tác phải phù hợp với dữ liệu

 Nguyên lý an toàn: Tránh mọi lỗi trong khi xây dựng chương trình, nên phát hiện và sửa lỗi ở từng bước

6.1 Đặt vấn đề

Nguồn gốc các sai sót có 3 loại:

 Dữ liệu: Dùng bộ kiểm tra dữ liệu

6.2 Kỹ thuật dò tìm và phát hiện lỗi

Nguyên tắc

 Bảo đảm mọi trường hợp đều được kiểm tra

 Thường bị lỗi ở những ngã rẻ, phải duyệt qua ít nhất một lần

 Một chương trình cần test nhiều lần

 Kiểm tra từng môđun một để giảm độ phức tạp

6 KIỂM TRA & TỐI ƯU HÓA CHƯƠNG TRÌNH

6.3 Cách kiểm tra

Tạo bộ dữ liệu thử sao cho thỏa 1 trong 4 cách sau:

 Kiểm tra toàn bộ các nhánh của chương trình: Mỗi lệnh của chương trình đều chạy qua ít nhất một lần

 Kiểm tra ngẫu nhiên

 Kiểm tra ở những điểm nút: lựa chọn, lặp, …

 Chèn lệnh kiểm tra logic ở mỗi đoạn (dòng) lệnh

6 KIỂM TRA & TỐI ƯU HÓA CHƯƠNG TRÌNH

6.4 Tối ưu hóa chương trình

 Tối ưu thời gian: Tăng không gian lưu trữ, thuật toán không đổi, đổi cấu trúc dữ liệu và cấu trúc chương trình

 Tối ưu không gian: Tăng thời gian, thuật toán không đổi, đổi cấu trúc dữ liệu và cấu trúc chương trình

 Tối ưu thời gian và không gian: Thuật toán thay đổi

6 KIỂM TRA & TỐI ƯU HÓA CHƯƠNG TRÌNH

6.5.Tối ƣu hóa bộ nhớ

Giảm thiểu vùng nhớ làm việc cho chương trình

6.6.Tối ưu hóa thời gian thực hiện

 Kỹ thuật tối ưu việc rẽ nhánh: Sắp xếp các biểu thức điều kiện theo thứ tự:

 Nếu dùng phép and để kết hợp các biểu thức thì

sắp xếp các biểu thức theo xác suất sai giảm dần

 Nếu dùng phép or để kết hợp các biểu thức thì sắp xếp các biểu thức theo xác suất đúng giảm dần

6 KIỂM TRA & TỐI ƯU HÓA CHƯƠNG TRÌNH

Kỹ thuật tối ưu các vòng lặp

 Tách các lệnh không phụ thuộc vào chỉ số lặp ra khỏi vòng lặp Thay các phép nhân thành phép cộng

 Giảm số toán tử phức tạp trong vòng lặp nhờ các biến phụ

 Giảm số vòng lặp chương trình (thực hiện nhiều lệnh hơn trong mỗi vòng lặp)

 Vòng lặp nào có số lần lặp ít sẽ nằm ngòai vòng lặp có số lần lặp nhiều hơn (hoán đổi thứ tự các

6 KIỂM TRA & TỐI ƯU HÓA CHƯƠNG TRÌNH

 Tránh gọi lặp một thủ tục

Giảm tối đa việc gọi các thủ tục: Hãy làm nhiều nhất trong một vòng lặp/thủ tục Giảm tối đa việc gọi đến các thủ tục

Ví dụ:

Hàm P(i) {

…

Hàm P() {

for(i=1; i<n; i++)

Sau khi tối ưu:

6 KIỂM TRA & TỐI ƯU HÓA CHƯƠNG TRÌNH

 Thay đổi, bố trí (cấu trúc) dữ liệu

 Dùng biến phụ thay cho các biểu thức phải tính toán nhiều

 Dùng bảng tra (table - lookup) để tính toán: Cố gắng lập bảng tính toán sẵn cho các trường hợp phổ biến

6 KIỂM TRA & TỐI ƯU HÓA CHƯƠNG TRÌNH

7.1 Vấn đề

 Nền tảng của lập trình là thiết kế giải thuật

 Trong việc thiết kế cấu trúc logic của chương trình, điều quan trọng là dùng giải thuật nào cho thích hợp

 Chọn giải thuật để sử dụng là một trong những tiêu chuẩn quan trọng

 Việc sử dụng giải thuật hiệu quả và dễ hiểu giúp gia tăng tốc độ thực hiện và giảm những lỗi tiềm ẩn

 Do vậy giải thuật là một nhân tố chính yếu quyết

7 THIẾT KẾ GIẢI THUẬT

7.2 Các loại giải thuật

7.3 Các phương pháp xây dựng giải thuật

 Giải thuật là một tập các quy tắc được định nghĩa áp dụng để giải quyết một vấn đề

 Giải thuật và cấu trúc dữ liệu có mối quan hệ chặt chẽ với nhau Cấu trúc dữ liệu xác định khung nền cho giải thuật với một độ tin cậy chắc chắn

 Khi giải quyết một bài toán trên máy tính ta phải chú trọng đến hai vấn đề Cấu trúc dữ liệu và giải thuật

Giải thuật phản ánh cách xử lý, còn đối tượng xử lý là dữ liệu, với cấu trúc dữ liệu được chọn, sẽ có những giải thuật tương ứng, khi cấu trúc dữ liệu thay đổi thường giải thuật cũng thay đổi theo

7 THIẾT KẾ GIẢI THUẬT

Ví dụ:

 Trong việc xử lý cấu trúc mảng, dữ liệu có thể được tìm kiếm và cập nhật dễ dàng, nhưng phải mất thời gian để chèn hay xoá dữ liệu

 Bởi vì dữ liệu trong mảng được tổ chức liên tiếp nhau, thao tác chèn hay xoá dữ liệu thì tương đối phức tạp bởi việc dịch chuyển các dữ liệu liên quan về sau hoặc

7.4 Biểu Diễn Giải Thuật

Có 2 phương pháp chính biểu diễn giải thuật:

 Mô tả giải thuật

7 THIẾT KẾ GIẢI THUẬT

Các từ khóa biểu diễn giải thuật bằng mã giả

Read schedule file for tables to be loaded

IF any tables to be loaded THEN Call XYZ to load tables ENDIF

IF (value > low-value) AND (value < high-value) THEN Update table

ELSE Display error message 123 on screen ENDIF

DO Get field value Determine screen-field-number CASE screen-field-number OF 1: Perform edits for field-1

7 THIẾT KẾ GIẢI THUẬT

Các ký hiệu Flowchart

Bắt đầu/ kết thúc Xuất/ in

Rẽ nhánh

Luồng xử lý Khối xử lý Nhập

Điều kiện

Giá trị trả về Điểm nối

24

7 THIẾT KẾ GIẢI THUẬT

Ví dụ: Giải và biện luận: ax+b=0

7 THIẾT KẾ GIẢI THUẬT

The End