Bài giảng Kỹ thuật lập trình - Chương 1: Tổng quan Các ngôn ngữ lập trình và thiết kế chương trình - Vũ Đức Vượng

Nội dung text: Bài giảng Kỹ thuật lập trình - Chương 1: Tổng quan Các ngôn ngữ lập trình và thiết kế chương trình - Vũ Đức Vượng

1. Programming Languages – classifications and Program Development
2. Chương trình máy tính và ngôn ngữ lập trình Computer Programs and Programming Languages Computer program? ➢ Tập hợp các lệnh chỉ dẫn cho máy tính thực hiện nhiệm vụ ▪ Programming language—Dùng để viết các lệnh, chỉ thị Next
3. Cont Về cơ bản, chỉ có 4 mô hình NNLT chính: Imperative (Procedural) Paradigm (Fortran, Pascal, C, Ada, ) Object-Oriented Paradigm (SmallTalk, Java, C++) Logic Paradigm (Prolog) Functional Paradigm (Lisp, ML, Haskell) Những tính chất cần có với các chương trình phần mềm là : • Tính mềm dẻo scalability / Khả năng chỉnh sửa modifiability • Khả năng tích hợp integrability / Khả năng tái sử dụng reusability • Tính chuyển đổi, linh hoạt, độc lập phần cứng -portability • Hiệu năng cao -performance • Độ tin cậy - reliability • Dễ xây dựng • Rõ ràng, dễ hiểu • Ngắn gọn, xúc tích
4. MACHINE CODE Máy tính chỉ nhận các tín hiệu điện tử - có, không có -tương ứng với các dòng bits. 1 program ở dạng đó gọi là machine code. Ban đầu chúng ta phải dùng machine code để viết CT: Quá phức tạp, giải quyết các bài toán lớn là không tưởng 23fc 0000 0001 0000 0040 0cb9 0000 000a 0000 0040 6e0c 06b9 0000 0001 0000 0040 60e8
5. HIGH LEVEL LANGUAGE Thay vì dựa trên phần cứng (machine-oriented) cần tìm cơ chế dựa trên vấn đề (problem-oriented) để tạo chương trình. Chính vì thế high(er) level languages – là các ngôn ngữ lập trình gần với ngôn ngữ con người hơn – dùng các từ khóa giống tiếng anh – đã được xây dựng như : Algol, Fortran, Pascal, Basic, Ada, C,
6. Continue 1980s Giảm sự phức tạp – object orientation, functional programming. 1990s Khai thác phần cứng song song và phân tán (parallel và distributed) làm cho chương trình chạy nhanh hơn, kết quả là hàng loạt ngôn ngữ mở rộng khả năng lập trình parallel cũng như các NNLT chuyên parallel như occam được xd. 2000s Genetic programming languages, DNA computing, bio-computing? Trong tương lai : Ngôn ngữ lt lượng tử : Quantium ?
7. CÁC THẾ HỆ NNLT LANGUAGE GENERATIONS Generation Classification 1st Machine languages 2nd Assembly languages 3rd Procedural languages 4th Application languages (4GLs) 5th AI techniques, inference languages 6th Neural networks (?), others .
8. PHÂN LOẠI THEO MỨC ĐỘ TRỪU TƯỢNG Level Instructions Memory handling Low level Dạng bits – giống Truy cập và cấp phát languages các lệnh machine trực tiếp bộ nhớ High level Dùng các biểu thức Truy cập và cấp phát languages và các dòng điều bộ nhớ qua các lệnh, khiển xác định toán tử - operators Very high Hoàn toàn trừu Che dấu hoàn toàn việc level tượng, độc lập truy cập và tự động languages phần cứng cấp phát bộ nhớ Next
9. Procedural Languages – Ngôn ngữ thủ tục Procedural language? Lập trình viên viết các chỉ thị Sử dụng hàng loạt các từ hướng dẫn cho máy tính cai giống tiếng anh để viết các gì cần làm và làm như thế chỉ thị - instructions nào Các ngôn ngữ thông dụng là Còn gọi là third-generation BASIC, COBOL, PASCAL, language (3GL) C,C++ và JAVA Click to view animation p. 666 Next
10. Procedural Languages Thông dịch - Interpreter? ➢ Là chương trình dịch và thực hiện từng dòng lệnh của chương trình cùng lúc ➢ Không tạo ra object program p. 667 Fig. 13-5 Next
11. Procedural Languages COBOL? ➢ Dùng cho các ứng dụng trong kinh tế ➢ Các lệnh giống tiếng anh làm cho code dễ đọc, viết và chỉnh sửa ➢ COmmon Business-Oriented Language Next
12. Object-Oriented Programming Languages Object-oriented programming (OOP) language? Dùng để hỗ trợ Lợi ích cơ bản là Event-driven— C++ và Java thiết kế HĐT khả năng tái sử Hướng sự kiện là các NN hoàn object-oriented dụng -reuse Kiểm tra để trả toàn HĐT design existing objects lời một tập các object-oriented sự kiện languages Object là phần tử chứa Event là hành đựng cả dữ động mà liệu và các chương trình thủ tục xử lý cần đáp ứng dữliệu Next
13. Object-Oriented Programming Languages Java? ➢ Phát triển bởi Sun Microsystems ➢ Giống C++ nhưng dùng trình dịch just- in-time (JIT) để chuyển source code thành machine code Next
14. Object-Oriented Programming Languages Visual Studio .NET 2003, 2005? ➢ Bước phát triển của visual programming languages và RAD tools ➢ .NET là tập hợp các công nghệ cho phép program chạy trên Internet ➢ Visual Basic .NET 2003-5 dùng để xd các ct hướng đối tượng phức tạp Step 1. LTV Step 2. LTV gán các thiết kế giao thuộc tính cho mỗi diện người dùng object trên form. - user interface. Step 3. LTV viết code để xác định các action cần thực hiện đối với các sự kiện cần thiết. Step 4. LTV kiểm tra Next application.
15. Object-Oriented Programming Languages PowerBuilder? ➢ Một công cụ lập trình trực quan mạnh khác ➢ Phù hợp với các ứng dụng Web-based hay các ứng dụng lớn HĐT - object-oriented applications Next
16. Nonprocedural Languages and Program Development Tools RPG (Report Program Generator)? ➢ Các ngôn ngữ LT phi thủ tục được dùng để tạo các báo cáo, thiết lập các thao tác tính toán và cập nhật files p. 674 Fig. 13-14 Next
17. Nonprocedural Languages and Program Development Tools Application generator? ➢ Là chương trình tạo source code hoặc machine code từ các specification ➢ Bao gồm các chương trình tạo Report , form, và tạo menu ▪ Form cung cấp các vùng để vào dữ liệu Next
18. Web Page Development HTML (Hypertext Markup Language)? ➢ Dùng để tạo các trang Web Next
19. Web Page Development Common gateway interface (CGI)? ➢ Chuẩn giao tiếp xác định cách thức Web server giao tiếp với các nguồn tài nguyên bên ngoài ▪ CGI script—program quản trị việc gửi và nhân dữ liệu qua CGI Step 1. LTV lưu Step 2. Webmaster tạo 1 liên kết các CGI program giữa CGI program và Web page. Khi trong 1 thư mục đặc 1 user hiện trang Web , CGI biệt trên Web server program sẽ automatically starts. ví dụ /cgi-bin. Step 4. CGI Database Step 3. Khi user khẳng định program nhận thông submits 1 yêu cầu, nó sẽ được gửi cho tin từ database, két CGI program. CGI program kết nối hợp chúng dưới với database và lấy các ttin cho user. dạng HTML , và gửi Ví dụ user yêu cầu xem phim The cho trình duyệt Web Wizard of Oz. của User. p. 680 Fig. 3-19 Next
20. Web Page Development Dynamic HTML (DHTML)? ➢ Cho phép nhà phát triển thêm nhiều phần tử đồ họa và tương tác vào Web page p. 682 Fig. 13-21 Next
21. Web Page Development Web page authoring software? ➢ Tạo các trang Web hoàn hảo mà không cần dùng HTML ➢ Tự tạo các trang HTML Dreamweaver Flash FrontPage MX MX 2003 p. 683 Next
22. Các Programming Languages khác ADA ALGOL APL FORTH FORTRAN HYPERTALK LISP LOGO MODULA-2 PASCAL PILOT PL/I PROLOG SMALLTALK p. 685 Next
23. Step 1 — Analyze Requirements Các việc cần làm khi phân tích yêu cầu? 1. Thiết lập các requirements 2. Gặp các nhà phân tích hệ thống và users 3. Xác định input, output, processing, và các thành phần dữ liệu ▪ IPO chart—Xác định đầu vào, đầu ra và các bước xử lý p. 687 Fig. 13-25 Next
24. Step 2 — Design Solution Sơ đồ phân cấp chức năng- hierarchy chart? ➢ Trực quan hóa các modules ct ➢ Còn gọi là sơ đồ cấu trúc p. 688 Fig. 13-26 Next
25. Step 2 — Design Solution Cấu trúc tuyển chọn ➢ Chỉ ra action tương ứng điều kiện ➢ 2 kiểu ▪ Case control structure ▪ If-then-else control structure—dựa theo 2 khả năng: true or false p. 690 Fig. 13-29 Next
26. Step 2 — Design Solution Cấu trúc lặp ➢ Cho phép CT thực hiện 1 hay nhiều actions lặp đi lặp lại ▪ Do-while control structure—lặp khi điều kiện còn đúng ▪ Do-until control structure—Lặp cho đến khi điều kiện đúng Do-While Control Structure Do-Until Control Structure p. 691 Figs. 13-31–13-32 Next
27. Step 4 — Implement Design implementation? ➢ Viết code : dịch từ thiết kế thành program ▪ Syntax—Quy tắc xác định cách viết các lệnh ▪ Comments—program documentation ➢ Extreme programming (XP)—coding và testing ngay sau khi các yêu cầu được xác định p. 695 Fig. 13-37 Next
28. Step 6 — Document Solution Là bước không kém quan trọng ➢ 2 hoạt động Rà soát lại program code—loại bỏ các dead code, tức các lệnh mà ct không bao giờ gọi đến Rà soát, hoàn thiện documentation p. 698 Next
29. Nói thêm về các Mô hình lập trình · Programming paradigm ➢ · Là 1 khuôn mẫu - pattern dùng như một Mô hình lập trình máy tính ➢ . Là 1 mô hình cho 1 lớp các NNLT có cùng những đặc trưng cơ bản · Programming technique ➢ · Liên quan đến các ý tưởng thuật toán để giải quyết một lớp vấn đề tương ứng ➢ · Ví dụ: 'Divide and conquer' và 'program development by stepwise refinement' · Programming style ➢ . Là cách chúng ta trình bày trong 1 computer program ➢ · Phong cách tốt giúp cho chương trình dễ hiểu, dễ đọc, dễ kiểm tra -> dễ bảo trì, cập nhật, gỡ rối, tránh bị lỗi · Programming culture ➢ · Tổng hợp các hành vi lập trình, thường liên qua đến các dòng ngôn ngữ lập trình ➢ · Là tổng thể của Mô hình chính, phong cách và kỹ thuật lập trình ➢ . Là nhân cách đạo đức trong lập trình cũng như khai thác các CT
30. Bài tập lớn 7 nhóm, Tìm hiểu trên mạng, làm tiểu luận, báo cáo trên lớp Functional paradigm Logical paradigm Visual paradigm Parallel paradigms Concurrent programming Distributed programming Extreme programming Tuần 3 : Phân nhóm – Tìm tài liệu trên mạng Tuần 4 : Nhắc nhở - Tóm lược nội dung Tuần 5 : Nộp phác thảo nội dung báo cáo Tuần 10 : Nộp báo cáo : word : 10-20 trang Tuần 11 : Làm slides : 10-15 slides – đủ trình bày trong 45’ Tuần 12+13 : Báo cáo trên lớp
31. Imperative paradigm Các đặc trưng chính của Mô hình này là· Về mặt nguyên lý và ý tưởng : Công nghệ phần cứng digital và ý tưởng của Von Neumann Các bước tính toán, thực hiện với mục đích kiểm soát cấu trúc điều khiển,· Chúng ta gọi các bước là các mệnh lệnh - commands Tương ứng với cách mô tả các công việc hàng ngày như là trình tự nấu ăn hay sửa chữa xe cộ Những lệnh đặc trưng của imperative languages là : Assignment, IO, procedure calls Các ngôn ngữ đại diện : Fortran, Algol, Pascal, Basic, C Các thủ tục và hàm chính là hình ảnh về sự trừu tượng : che dấu các lệnh trong CT con, có thể coi CT con là 1 lệnh Còn gọi là "Procedural programming"
32. Functional paradigm Các đặc trưng cơ bản : Về mặt nguyên lý và ý tưởng : Toán học và lý thuyết hàm Các giá trị tạo được là không thể biến đổi non-mutable Không thể thay đổi các yếu tố của giá trị hợp thành Giống như phương thuốc, có thể tạo một phiên bản của các giá trị hợp thành : một giá trị trung gian Trừu tượng 1 biểu thức đơn thành 1 hàm và hàm có thể tính toán như là 1 biểu thức Các hàm là những giá trị đầu tiên Hàm là dữ liệu hoàn chỉnh, giống như số, danh sách, Thích hợp với xu hướng tính toán theo yêu cầu Mở ra những khả năng mới
33. logic paradigm Mô hình lập trình logic hoàn toàn khác với các mô hình còn lại. Mô hình này đặc biệt phù hợp với những lĩnh vực liên quan đến việc rút ra những kiến thức từ những sự kiện và quan hệ cơ bản – lĩnh vực trí tuệ nhân tạo. Có vẻ như mô hình này không gắn với những lĩnh vực tính toán nói chung. Trả lời 1 câu hỏi thông qua việc tìm các giải pháp Các đặc trưng: ➢ Về nguyên tắc và ý tưởng : Tự động kiểm chứng trong trí tuệ nhân tạo ➢ Dựa trên các chân lý- tiên đề axioms,các quy luật suy diễn - inference rules, và các truy vấn queries. ➢ Chương trình thực hiện từ việc tìm kiếm có hệ thống trong 1 tập các sự kiện, sử dụng 1 tập các luật để đưa ra kết luận
34. object-oriented paradigm Các đặc trưng ➢ Nguyên lý và ý tưởng : Lý thuyết về concepts, và các mô hình tương tác trong thế giới thực ➢ Dữ liệu cũng như các thao tác trên dữ liệu được đóng gói trong objects ➢ Cơ chế che dấu thông tin được sử dụng để tránh những tác động từ bên ngoài object ➢ Các Objects tương tác với nhau qua việc truyền thông điệp, đó là phép ẩn dụ cho việc thực hiện các thao tác trên 1 object ➢ Trong phần lớn các NNLT HĐT, objects được nhóm lại trong classes ▪ Objects trong classes có chung các thuộc tính, cho phép lập trình trên lớp, thay vì lập trình trên từng đối tượng riêng lẻ ▪ Classes đại diện cho concepts còn objects đại diện cho hiện tượng ▪ Classes được tổ chức trong cây phả hệ có kế thừa ▪ Tính kế thừa cho phép mở rộng hay chuyên biệt hóa lớp