Bài giảng Kỹ thuật lập trình - Chương 1: Giới thiệu về máy tính và lập trình - Lê Thành Sách

Nội dung text: Bài giảng Kỹ thuật lập trình - Chương 1: Giới thiệu về máy tính và lập trình - Lê Thành Sách

1. Nội dung n Tổ chức máy tính n Ngôn ngữ lập trình n Các công việc trong lập trình n Dữ liệu và giải thuật Trường Đại Học Bách Khoa Lập trình C/C++ Trung Tâm Kỹ Thuật Điện Toán 2 © 2016
2. Tổ chức máy tính Phần cứng và phần mềm n Hai thành phần cơ bản của máy tính là: phần cứng (Hardware) và phần mềm (Software) n Phần cứng: n Có tổ chức như nói ở những slides tiếp theo n Thiết bị điển hình: bàn phím (keyboard), màn hình (screen), v.v. n Phần mềm: n Hệ điều hành (Operating System) n Là một hệ thống điều khiển được phần cứng và làm trung gian giữa phần cứng và các chương trình máy tính khác chạy trên máy tính. n Chương trình máy tính (Computer Program) n Gồm những chuỗi lệnh để tính toán, xử lý dữ liệu và cho ra kết quả hay quyết định Trường Đại Học Bách Khoa Lập trình C/C++ Trung Tâm Kỹ Thuật Điện Toán 4 © 2016
3. Tổ chức máy tính Thành phần cơ bản của mọi máy tính 3. Bộ nhớ & Memory Unit n Đây là những thiết bị giúp máy tính lưu trữ thông tin tạm thời trong quá trình tính toán n Các thiết bị điển hình: n RAM (random access memory). 4. Bộ toán học và logic & Arithmetic and Logic Unit (ALU) n Đây là những thiết bị giúp máy tính thực hiện tính toán toán học và các quyết định logic. Trường Đại Học Bách Khoa Lập trình C/C++ Trung Tâm Kỹ Thuật Điện Toán 6 © 2016
4. Tổ chức máy tính Thành phần cơ bản của mọi máy tính Để điều khiển các thiết bị phần cứng như hình bên, chúng ta cần chương trình máy tính Để tạo ra chương trình máy tính, chúng ta cần ngôn ngữ lập trình. Trường Đại Học Bách Khoa Lập trình C/C++ Trung Tâm Kỹ Thuật Điện Toán 8 © 2016
5. Ngôn ngữ lập trình Các loại n Ngôn ngữ máy n Là những chuỗi số, đặc tả các lệnh của máy tính n Phụ thuộc phần cứng. Mỗi kiểu máy có tập lệnh riêng. n Ngày nay, rất khó có thể ra lệnh trực tiếp kiểu này cho các chương trình thực tế và lớn. Chuỗi lệnh sẽ được sinh ra tự động từ bộ chuyển ngữ (compiler, sẽ nói sau) từ ngôn ngữ cấp cao. n Ví dụ: +1300042774 +1400593419 +1200274027 Trường Đại Học Bách Khoa Lập trình C/C++ Trung Tâm Kỹ Thuật Điện Toán 10 © 2016
6. Ngôn ngữ lập trình Các loại n Ngôn ngữ cấp cao n Mã được viết ra gần với ngôn ngữ tự nhiên, so với mã của các loại ngôn ngữ khác. Tên các biến, hằng, hàm, etc do người lập trình đặt có cú pháp dễ đọc. Các cấu trúc điều khiển cũng dễ đọc hơn rất nhiều. n Bộ chuyển ngữ (sang mã máy hay mã trung gian) cho loại ngôn ngữ này là bộ biên dịch (compiler) hay thông dịch (interpreter). n Ngày nay, ngôn ngữ loại là phổ thông nhất, như, C, C++, C#, Java, etc n Ví dụ: grossPay = basePay + overTimePay Trường Đại Học Bách Khoa Lập trình C/C++ Trung Tâm Kỹ Thuật Điện Toán 12 © 2016
7. Ngôn ngữ lập trình Ngôn ngữ lập trình C n C trong cái nhìn của người lập trình n Cung cấp ngôn ngữ có cú pháp có các thành phần chính n Về điều khiển: chỉ gồm 3 kiểu cấu trúc điều khiển để chuyển hướng thực thi n Về dữ liệu: cung cấp các kiểu cơ bản, enum, cấu trúc, mảng, con trỏ, tập tin. Cho phép người dùng định nghĩa kiểu mới. n Có bộ chuyển ngữ đi kèm n Để chuyển mã C sang mã đích n Có thư viện các hàm có sẵn để làm nhiều quan trọng. n Sự thật là không có chương trình nào mà người dùng viết 100% các dòng mã. Tất cả chúng điều dùng lại (gọi hàm) các hàm có sẵn trong thư viện để làm nhiều việc. Trường Đại Học Bách Khoa Lập trình C/C++ Trung Tâm Kỹ Thuật Điện Toán 14 © 2016
8. Các công việc trong lập trình Tạo lập chương trình n Soạn thảo mã nguồn n Đối tượng thực hiện: Người lập trình n Công cụ cần đến: n Trình soạn thảo đơn giản như NOTEPAD. Nhưng ít khi được dùng n Trình soạn thảo tích hợp trong IDE (Integrated Development Environment) n Đầu ra: tập tin mã nguồn, dạng văn bản đọc được n Tiền xử lý (Preprocess) n Đối tượng thực hiện: Preprocessor (bộ tiền xử lý), thuộc IDE n Công việc thực hiện: tiền xử lý chương trình, như, thay các “macro” trong bởi phần định nghĩa của nó, chèn các tập tin khai báo thư viện (v.d., stdio.h) n Biên dịch (Compile) n Đối tượng thực hiện: Compiler (bộ biên dịch), thuộc IDE n Công việc thực hiện: Chuyển mã, từ mã C sang mã đối tượng, cho từng tập tin mã nguồn n Liên kết (Link) n Đối tượng thực hiện: Linker (bộ liên kết), thuộc IDE n Công việc thực hiện: Liên kết các tập tin mã đối tượng và thư viện của C để tạo chương trình thực thi n Đầu ra: tập tin thực thi (*.exe) Trường Đại Học Bách Khoa Lập trình C/C++ Trung Tâm Kỹ Thuật Điện Toán 16 © 2016
9. Dữ liệu và giải thuật Quan niệm về chương trình n Quan điểm: Chương trình là những chuỗi lệnh được thực thi tuần tự. Sự thực thi tuân theo nguyên tắc điều khiển (rẽ nhánh + lặp). n Do đó, hai yếu tố quan trọng tạo thành chương trình 1. Dữ liệu và cấu trúc để tổ chức dữ liệu 2. Giải thuật xử lý, nghĩa là, các chuỗi của những lệnh nào và chọn lựa thực thi ra sao Trường Đại Học Bách Khoa Lập trình C/C++ Trung Tâm Kỹ Thuật Điện Toán 18 © 2016
10. Dữ liệu và giải thuật Giải thuật n Giải thuật là gì? n Là các bước để giải quyết một bài toán n Bằng cách nào mô tả giải thuật n Dùng mã giả (pseudocode) n Mục tiêu: giải thuật được viết bằng mã giả là dùng cho con người đọc để giải thuật và họ có thể chuyển sang mã ngôn ngữ lập trình dễ dàng Do đó: n Mỗi phát biểu của mã giả không được quá trừ tượng hay tổng quát n Để điều khiển dòng thực thi, mã giả cũng nên chỉ dùng 3 dạng cấu trúc điều khiển như ngôn ngữ lập trình cấp cao (có cấu trúc) n Dùng sơ đồ (flowchart) n Dùng chính mã lập trình Trường Đại Học Bách Khoa Lập trình C/C++ Trung Tâm Kỹ Thuật Điện Toán 20 © 2016
11. Dữ liệu và giải thuật Giải thuật - pseudocode Pseudocode = English/Vietnamese + Code Cú pháp không còn chặt chẽ Lệnh điều khiển thực thi Để hổ trợ việc dễ đọc 1. Tuần tự 2. Rẽ nhánh 3. Lặp Trường Đại Học Bách Khoa Lập trình C/C++ Trung Tâm Kỹ Thuật Điện Toán 22 © 2016
12. Dữ liệu và giải thuật Giải thuật - pseudocode n Phần đầu của giải thuật n Phần thân của giải thuật n Tên giải thuật n Các phát biểu n Thông số và kiểu của nó n Chỉ số phát biểu n Mục đích của giải thuật n Các biến n Điều kiện cần thỏa trước khi n Chú thích giải thuật thực thi n Các cấu trúc điều khiển n Điều kiện cần thỏa sau khi giải thuật thực thi n Giá trị trả về Trường Đại Học Bách Khoa Lập trình C/C++ Trung Tâm Kỹ Thuật Điện Toán 24 © 2016
13. Dữ liệu và giải thuật Giải thuật – flowchart n Flowchar được biểu diễn bởi các hình cơ bản, mỗi chúng có ý nghĩa đã được quy định trước Trường Đại Học Bách Khoa Lập trình C/C++ Trung Tâm Kỹ Thuật Điện Toán 26 © 2016
14. Dữ liệu và giải thuật Giải thuật – flowchart, các phần tử n Process n Khối xử lý công việc n Predefined process n Khối xử lý tạo sẵn (thư viện), có thể mô tả bởi một flowchart khác n On-page connector n Điểm tập kết của dòng điều khiển (flow line) trên một flowchart n Off-page connector n Điểm tập kết của dòng điều khiển (flow line) từ trang khác n Preparation n Các bước chuẩn bị, thiết lập điều kiện đầu n Annotation n Giải thích Trường Đại Học Bách Khoa Lập trình C/C++ Trung Tâm Kỹ Thuật Điện Toán 28 © 2016
15. Dữ liệu và giải thuật Giải thuật – flowchart, cấu trúc tiêu biểu false true Cấu trúc if-else Trường Đại Học Bách Khoa Lập trình C/C++ Trung Tâm Kỹ Thuật Điện Toán 30 © 2016
16. Dữ liệu và giải thuật Giải thuật – flowchart, cấu trúc tiêu biểu false true Cấu trúc for Trường Đại Học Bách Khoa Lập trình C/C++ Trung Tâm Kỹ Thuật Điện Toán 32 © 2016
17. Dữ liệu và giải thuật Giải thuật – flowchart, bài toán đơn giản Bài toán gì? Đặc điểm kết nối? Trường Đại Học Bách Khoa Lập trình C/C++ Trung Tâm Kỹ Thuật Điện Toán 34 © 2016