LẬP TRÌNH C CĂN BẢN

Thuật toán Thuật toán Là cách biểu diễn lời giải "bài toán“ rõ ràng, chi tiết để có thể thực thi được trên máy tính.. Là một dãy hữu hạn các bước nhằm xác định các thao tác mà máy tín

LẬP TRÌNH C CĂN BẢN

Phạm Thế Bảo Email: ptbao@hcmus.edu.vn http://www.math.hcmuns.edu.vn/ptbao/c_program

• Giải quyết những bài toán cơ bản với chương trình máy tính

• Các khái niệm, kiến thức cơ bản về lập trình

• Các nguyên lý, kỹ thuật lập trình cơ bản

• Dùng ngôn ngữ lập trình C để viết

• Cú pháp, ngữ nghĩa ngôn ngữ C/C++

Mục tiêu

Tài liệu tham khảo

1 Quách Tuấn Ngọc (1998), Ngôn ngữ lập trình C,

NXB Giáo Dục

2 Hoàng Kiếm (2001), Giải một bài toán trên máy

tính như thế nào ?, tập 1, NXB Giáo Dục

3 Brian W.Kernigan & Dennis M.Ritchie (2000),

The C Programming Language

4 H.M Deitel and P.J Deitel (1998), C++ How to

program, 2nd Edition, Prentice Hall

Đánh giá

ƒ Bài tập trên lớp, BT về nhà, kiểm tra, …, 10%

ƒ KT giữa kì: kiểm tra thực hành trên máy, 20%

ƒ Thi cuối kì: kiểm tra viết trên giấy, 70%

Chương 1 THUẬT TOÁN

) Một loại vấn đề mà để giải quyết, cần đến tính

toán (phép toán số, luận lí, quan hệ)

Giải quyết vấn đề, bài toán

• Bất kỳ vấn đề, bài toán ngoài đời nào cũng có thể được chia thành trình tự nhiều công việc nhỏ hơn

• Trình tự các công việc nhỏ này được gọi là giải thuật giải quyết công việc ngoài đời

• Mỗi công việc nhỏ hơn cũng có thể được chia nhỏ hơn nữa nếu nó còn phức tạp,

• Vấn đề mấu chốt của việc dùng máy tính giải

quyết công việc ngoài đời là lập trình

2 Thuật toán

Thuật toán

) Là cách biểu diễn lời giải "bài toán“ rõ ràng,

chi tiết để có thể thực thi được trên máy tính

) Là một dãy hữu hạn các bước nhằm xác định các thao

tác mà máy tính có thể thực hiện được sao cho sau khoảng thời gian hữu hạn thì cho ra kết quả

 Bài toán giải phương trình bậc 1 (1 Nn)

Các đặc trưng của thuật toán (1)

- Tính hữu hạn: có hữu hạn bước và phải dừng

- Tính xác định: các bước rõ ràng, thực thi được

- Tính đúng: quá trình thực thi theo các bước đã chỉ

ra phải đi đến kết quả như ý

- Tính hiệu quả: khối lượng, không gian, thời gian

tính toán không quá “lớn”

- Tính tổng quát: áp dụng được cho mọi trường hợp

của bài toán

Các đặc trưng của thuật toán (2)

Phương pháp biểu diễn thuật toán

• Thuật toán thường được biểu diễn bằng

Biểu diễn bằng NNTN

• Dùng ngôn ngữ thường ngày để liệt kê các bước của thuật toán

• Không thể hiện rõ cấu trúc của thuật toán

• Dài dòng, có thể gây hiểu lầm hoặc khó hiểu

• Không yêu cầu người viết hay đọc nắm quy tắc

− Không có một quy tắc cố định

• Tính dễ đọc:

− viết các bước con lùi vào bên phải

− đánh số bước theo quy tắc phân cấp như 1, 1.1,

Biểu diễn bằng mã giả (1)

• Vay mượn các cú pháp của một ngôn ngữ lập trình

– dùng một phần ngôn ngữ tự nhiên

– bị phụ thuộc vào ngôn ngữ lập trình

• Mọi ngôn ngữ lập trình đều có những thao tác cơ bản

– xử lý, rẽ nhánh và lặp

– tận dụng được các khái niệm trong ngôn ngữ lập trình,

• Dễ dàng nắm bắt nội dung thuật toán

Biểu diễn bằng mã giả (2)

Một đoạn mã giả của thuật toán giải pt bậc hai

if Delta > 0 then begin

else {trường hợp delta < 0 }

xuất kết quả : phương trình vô nghiệm

Biểu diễn b ằng lưu đồ (1)

Biểu tượng Ý nghĩa

N hập

Xử lý Xuất Quyết định Module – CT con Terminator

Đường đi

Biểu diễn b ằng lưu đồ (2)

• Công cụ trực quan diễn đạt thuật toán

– Biểu diễn bằng mô hình – hình vẽ

• Theo dõi được:

– sự phân cấp các trường hợp

– quá trình xử lý của thuật toán

• Phân biệt hai loại thao tác:

– Chọn lựa theo một điều kiện nào đó

– Xử lý, hành động

Biểu diễn b ằng lưu đồ (3)

• Chọn lựa theo một điều kiện nào đó:

– Biểu diễn bằng một hình thoi, bên trong chứa biểu thức điều kiện

– Ví dụ: thao tác "nếu a = b thì thực hiện thao tác

B2, ngược lại thực hiện B4" là thao tác chọn lựa

Biểu diễn b ằng lưu đồ (4)

• Thao tác chọn lựa: có thể có hai hướng đi

– một hướng ứng với điều kiện thỏa

– một hướng ứng với điều kiện không thỏa – 2 cung có nhãn

• Đ/Đúng,Y/Yes

• S/Sai,N /N o

Biểu diễn b ằng lưu đồ (5)

• Xử lý, hành động:

– Biểu diễn bằng một hình chữ nhật, bên trong

chứa nội dung xử lý

– Ví dụ: "Chọn một môn học và in ra." là một

thao tác thuộc loại hành động

Biểu diễn b ằng lưu đồ (6)

• Quá trình thực hiện các thao tác:

– Đường đi – route

– Biểu diễn bằng cung có hướng

• nối giữa 2 thao tác: thực hiện lần lượt

Biểu diễn b ằng lưu đồ (7)

• Ðiểm cuối (terminator)

– Biểu diễn bằng hình ovan

– Điểm khởi đầu

• chỉ có cung đi ra

• bên trong ovan ghi chữ: bắt đầu/start/begin

– Điểm kết thúc

• Chỉ có cung đi vào

• bên trong ovan ghi chữ: kết thúc/end

• Mỗi lưu đồ chỉ có 1 điểm bắt đầu và 1 điểm kết thúc

Phương trình thuật toán giải pt bậc 2 Đường chấm ứng với trường hợp nghiệm kép, ví dụ: a=1,b=2,c=1

Biểu diễn b ằng lưu đồ (8)

• Điểm nối (connector)

– N ối các phần khác nhau của một

3 Giải bài toán trên máy tính (1)

Các bước giải quyết vấn đề, bài toán bằng máy tính

điện tử (MTĐT):

1) Xác định vấn đề, bài toán: xác định rõ yêu cầu của bài

toán, bài toán cho gì (Input) và yêu cầu tìm gì (Output)

2) Lựa chọn phương pháp giải: Có thể có nhiều cách

khác nhau để giải bài toán Các phương pháp có thể khác nhau về thời gian thực hiện, chi phí lưu trữ dữ liệu, độ chính xác, … => tùy theo nhu cầu cụ thể mà chọn phương pháp giải thích hợp

3 Giải bài toán trên máy tính (2)

3) Xây dựng thuật toán: xây dựng mô hình chặt chẽ,

chính xác hơn và chi tiết hơn cho phương pháp giải

đã chọn Xác định rõ ràng dữ liệu vào, ra cho các

bước thực hiện cơ bản và trật tự thực hiện các bước

đó N ên áp dụng phương pháp thiết kế có cấu trúc, từ thiết kế tổng thể tiến hành làm mịn dần từng bước

4) Cài đặt chương trình: mô tả thuật giải bằng chương

trình Dựa vào thuật giải đã được xây dựng, căn cứ quy tắc của một ngôn ngữ lập trình để soạn thảo ra chương trình thể hiện giải thuật thiết lập ở bước 3

3 Giải bài toán trên máy tính (3)

5) Hiệu chỉnh chương trình: Cho chương trình

chạy thử để phát hiện và điều chỉnh sai sót nếu tìm thấy Có hai loại lỗi: lỗi cú pháp và lỗi ngữ nghĩa

6) Thực hiện chương trình: Cho MTĐT thực hiện

chương trình Tiến hành phân tích kết quả thu được Việc phân tích kết quả nhằm khẳng định kết quả đó có phù hợp hay không N ếu không, cần kiểm tra lại toàn bộ các bước một lần nữa

Bài tập

Một công ty, mỗi giờ làm việc của một công nhân được trả 10,000 đồng/giờ trong 8 giờ đầu làm việc theo qui định

N ếu làm tăng ca (phải làm nhiều hơn 8 giờ qui định), thì mỗi giờ vượt qui định được trả thêm 30%

Tính tiền công cho một công nhân tùy theo giờ làm việc của họ

CHƯƠNG 2

CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN

1 Ngôn ngữ lập trình (1)

• Con người liên lạc với nhau dùng:

– ngôn ngữ tự nhiên: các mẫu từ ngữ và âm thanh

• Con người “nói chuyện” với máy tính dùng:

– Ngôn ngữ lập trình: tập từ ngữ và ký hiệu

• Tuân theo các luật được gọi là cú pháp (syntax)

• Có rất nhiều ngôn ngữ lập trình đang được sử dụng

1 Ngôn ngữ lập trình (2)

• Dựa vào mức độ chi tiết hóa việc mô tả các thao tác, người ta chia ngôn ngữ lập trình thành các lớp:

LOAD A ADD B STORE C

C=A+B

Ngôn ngữ máy (1)

• Là ngôn ngữ nền tảng của bộ vi xử lý, còn được gọi là mã máy

• Tập lệnh của ngôn ngữ máy phụ thuộc vào loại vi

xử lý nên ngôn ngữ máy sẽ khác nhau trên những máy tính có sử dụng bộ vi xử lý khác nhau

• Các chương trình được viết bằng các loại ngôn

ngữ khác cuối cùng đều được chuyển thành ngôn ngữ máy trước khi chương trình đó được thi hành

Ngôn ngữ máy (2)

• Ưu điểm viết chương trình bằng ngôn ngữ máy:

– điều khiển máy tính trực tiếp

• đạt được chính xác điều mình muốn làm

• hiệu quả về tốc độ thi hành, kích thước chương trình nhỏ

=> ngôn ngữ máy cho phép khai thác triệt để khả

năng của máy tính

• Bất lợi của chương trình ngôn ngữ máy

– Tốn rất nhiều thời gian để viết,

– Rất khó đọc, khó theo dõi để tìm lỗi

– Chỉ chạy được trên những máy tính có cùng bộ vi xử lý

=> ngôn ngữ máy được gọi là ngôn ngữ cấp thấp

Hợp ngữ

• Tương tự như ngôn ngữ máy nhưng sử dụng các

ký hiệu gợi nhớ để biểu diễn cho mã lệnh của

máy

• Cho phép định địa chỉ hình thức (dùng tên hoặc ký hiệu để tham chiếu tới một vị trí bộ nhớ) thay vì phải sử dụng địa chỉ thực sự (bằng con số nhị

phân) như ngôn ngữ máy

• Được phát triển nhằm giúp lập trình viên dễ nhớ các lệnh của chương trình

• Các chương trình hợp ngữ được chuyển sang mã máy thông qua trình hợp dịch (assembler)

Ngôn ngữ cấp cao

• Hợp ngữ vẫn còn rất gần với từng thiết kế của máy tính

• Cần có những ngôn ngữ lập trình gần với ngôn

ngữ tự nhiên hơn, được gọi là ngôn ngữ cấp cao

• Ngôn ngữ cấp cao bao gồm: danh từ, động từ, ký hiệu toán học, liên hệ và thao tác luận lý Các yếu

tố này có thể được liên kết với nhau tạo thành câu lệnh

• Ưu điểm viết chương trình bằng ngôn ngữ cấp

cao:

– Dễ đọc và dễ học

– Không phụ thuộc vào máy tính

Các thành phần của ngôn ngữ

lập trình

• Mỗi ngôn ngữ lập trình thường có ba thành phần cơ bản:

– Bảng chữ cái: là tập hợp các kí tự được dùng khi viết

chương trình, ngoài các kí tự này không được phép dùng bất

kì kí tự nào khác

– Cú pháp: là bộ quy tắc để viết chương trình Dựa vào

chúng, người lập trình và chương trình dịch biết được tổ

hợp nào của các kí tự trong bảng chữ cái là hợp lệ và tổ hợp nào là không hợp lệ Nhờ đó, có thể mô tả chính xác thuật toán để máy thực hiện

– Ngữ nghĩa: xác định ý nghĩa thao tác cần phải thực hiện,

ứng với mỗi tổ hợp kí tự và dựa vào ngữ cảnh của nó

Trình biên dịch

• Chuyển đổi toàn bộ chương trình sang ngôn ngữ máy

và lưu kết quả vào đĩa để có thể thi hành về sau

– Chương trình nguồn (source program) là chương trình ngôn ngữ cấp cao được chuyển đổi

– Chương trình đối tượng (object program) là chương trình ngôn ngữ máy được tạo ra

• Thực hiện

– Duyệt, kiểm tra cú pháp chương trình,

– Kiểm tra logic và đảm bảo các dữ liệu sử dụng được định nghĩa hợp lý,

– Phát hiện và tạo ra một danh sách lỗi cú pháp của các mệnh

đề (statement)

• Phương pháp dịch này thuận tiện cho các chương

trình ổn định và cần thực hiện nhiều lần

Trình thông dịch

• Lần lượt dịch và thực hiện từng câu lệnh một

• Mỗi lần chạy chương trình là mỗi lần chương trình nguồn được thông dịch sang ngôn ngữ máy

• Ưu điểm

– Có thể chạy một chương trình vẫn còn lỗi cú pháp

• Nhược điểm

– Chậm hơn các chương trình được biên dịch

• Phương pháp dịch này thích hợp cho môi trường đối thoại giữa người và hệ thống

• Đa số các ngôn ngữ cấp cao đều dùng trình biên dịch

3 Soạn thảo mã nguồn – Biên dịch – Liên kết và thực thi (1)

• Mỗi ngôn ngữ lập trình có một vài môi trường lập trình tương ứng

• Ví dụ ngôn ngữ C có các môi trường lập trình

Turbo C, Borland C, Microsoft Visual C++, …

• Môi trường lập trình cung cấp các dịch vụ như:

– Soạn thảo mã nguồn,

– Lưu trữ, tìm kiếm,

– Xác định loại lỗi nếu có, chỉ rõ lỗi ở câu lệnh nào,

– Cho xem các kết quả trung gian,

– …

3 Soạn thảo mã nguồn – Biên dịch – Liên kết và thực thi (2)

• Các môi trường lập trình khác biệt nhau ở các loại dịch vụ mà nó có thể cung cấp

• Đặc biệt là các dịch vụ mở rộng, nâng cấp, tăng

cường các khả năng mới cho ngôn ngữ lập trình

• Khi biên dịch chương trình nguồn, người lập trình

sẽ phát hiện được các lỗi cú pháp

• Khi liên kết và thực thi chương trình trên dữ liệu

cụ thể thì mới phát hiện được các lỗi ngữ nghĩa

3 Soạn thảo mã nguồn – Biên dịch

(High-Level Languages)

Object File

(Machine Languages)

Executable Edit

Trình biên dịch

int S, n; //biến lưu tổng và số n được cho ban đầu

cout<<”Moi nhap vap so n: ”;

Một số qui tắc khi viết chương trình C

• Mỗi câu lệnh có thể viết trên một hay nhiều dòng nhưng phải được kết thúc bằng dấu “;”

• Chú thích có thể được viết trên một dòng, nhiều dòng hoặc trên phần còn lại của câu lệnh

• Khi sử dụng một hàm thư viện cần khai báo hàm ở đầu chương trình bằng cách toán tử #include, ví

dụ: #include<iostream.h>

• Một chương trình chỉ có một hàm chính (main), có thể có thêm vài hàm khác (gọi là hàm con)

5 Các thành phần của chương trình C/C++ đơn giản (1)

(1) #include <??>

yêu cầu trình biên dịch đọc tập tin chứa các khai báo như khai báo hàm thư viện mà chương trình dùng

VD: iostream.h → cout, cin,

stdio.h → printf, scanf,

math.h → sqrt, sin, log, pow, conio.h → getch, clrscr,

5 Các thành phần của chương trình C/C++ đơn giản (2)

(3) Định nghĩa dữ liệu và các phát biểu

- Các phát biểu là phần thực thi của chương trình

(đọc từ bàn phím, xuất ra màn hình, thực hiện tính toán, gọi hàm, )

- Các phát biểu được đặt giữa cặp ngoặc { và } của hàm

(main), tạo nên “ thân hàm”

- Mỗi phát biểu đơn (câu lệnh) được kết thúc bởi ‘;’

- Các phát biểu cùng được đặt giữa { và } tạo thành phát

biểu ghép (còn gọi khối lệnh)

5 Các thành phần của chương trình C/C++ đơn giản (3)

(4) Khai báo hàm và định nghĩa hàm

Khai b á o hàm là đưa ra một “ mẫu hàm”, gồm tên

và các tham số của hàm (kết thúc bởi ;)

int sum(int n);

Định nghĩa hàm gồm tên hàm, các tham số và thân

hàm (chứa các phát biểu chương trình), thực thi

một việc cụ thể

5 Các thành phần của chương trình C/C++ đơn giản (4)

(5) Các chú thích, được trình biên dịch “bỏ qua”, không

ảnh hưởng đến việc thực thi của chương trình

Có hai loại chú thích:

• Chú thích khối , chú thích là phần văn bản đặt giữa /* và */

• Chú thích dòng , chú thích là phần văn bản đặt ngay sau cặp kí

tự: //

5 Các thành phần của chương trình C/C++ đơn giản (5)

Xuất dữ liệu (1)

• cout là đối tượng xuất chuNn, xuất dữ liệu ra màn hình

• Một phát biểu xuất kết quả ra màn hình, bao gồm: cout,

phép toán xuất <<, đối tượng được xuất, và ‘;’

Một đối tượng được xuất có thể là:

─ Số nguyên (số thực) hay biến nguyên (biến thực)

─ Kí tự (một hằng kí tự được đặt giữa cặp dấu ‘ ’) hoặc

biến kiểu kí tự

─ Thông điệp gồm nhiều kí tự (chuỗi kí tự) được đặt

giữa cặp dấu “ ”

Xuất dữ liệu (2)

Định dạng xuất, như: cho phép có bao nhiêu số ở phần

thập phân, canh lề phải dữ liệu xuất

• N hiều phát biểu xuất có thể được nối lại thành một phát biểu xuất, khi đó cần lưu ý là trước mỗi đối tượng được xuất là một phép toán xuất và ngược lại

• Các đối tượng được xuất ra sẽ liên tiếp nhau trên cùng một dòng

• N ếu muốn một đối tượng được xuất ra trên một

dòng mới thì gọi endl hay “\n” trong phát biểu

xuất

Xuất dữ liệu (3)

Nhập dữ liệu

• cin là dòng nhập chuNn, đọc dữ liệu được gõ từ bàn

phím

• Dạng tổng quát: cin>> var;

var là một biến nào đó

• Phát biểu nhập có nhiều đối tượng:

cin>>var1>>var2…>>varN

CHƯƠNG 3

BIẾN VÀ HẰNG

Nội dung

1 Danh hiệu

2 Từ khóa

3 Kiểu dữ liệu

4 Khái niệm biến, vùng nhớ cho biến

5 Các kiểu cơ bản của biến

6 Định nghĩa kiểu với typedef

7 Định nghĩa biến và gán trị cho biến

8 Hằng

1 Danh hiệu (1)

• Danh hiệu: được dùng để xác định các đại lượng khác

nhau trong một chương trình như biến, hằng, hàm,… Là dãy kí tự liền nhau, gồm:

int

2 Từ khóa (key words)

• Là những “tên” đã được định nghĩa bởi ngôn ngữ,

if else switch case default

return sizeof enum typedef unsigned

static register goto

struct continue

• Là nơi lưu trữ dữ liệu trong bộ nhớ máy tính,

được đặt bởi một tên

int a;

• Mỗi biến chỉ có thể lưu một loại giá trị nhất

định, tùy thuộc kiểu biến (KDL)

4 Khái niệm biến, vùng nhớ cho biến (1)