Tổng quan kỹ thuật lập trình chương 1

KỸ THUẬT LẬP TRÌNH 3102015 1 TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT LẬP TRÌNH Mục tiêu Cung cấp kiến thức tổng thể và cơ bản về các phương pháp, kỹ thuật lập trình; quy trình xây dựng chương trình; ngôn ngữ lập trìn. Nói về tất cả những điều cơ bản nhất, những cú pháp câu lệnh hàm phương thức của python trong kỹ thuật lập trình ,

3/10/2015 Nội dung • • • • • • • TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT LẬP TRÌNH Mục tiêu: Cung cấp kiến thức tổng thể phương pháp, kỹ thuật lập trình; quy trình xây dựng chương trình; ngơn ngữ lập trình; mơi trường lập trình; quy ước lập trình B Tổng quan Các nguyên tắc lập trình Vấn đề tối ưu hóa chương trình Phương pháp lập trình Các mức ngơn ngữ lập trình Mơi trường cơng cụ lập trình Tổng kết Tổng quan Tổng quan • Chương trình – Chuỗi lệnh + liệu – Cấu trúc liệu + giải thuật bao hàm chuỗi lệnh • Chương trình thể cụ thể giải thuật ngơn ngữ lập trình với mô tả cấu trúc liệu mơ tả đầu vào, đầu tốn – Thực chức năng, nhiệm vụ hay giải vấn đề cụ thể • Phần mềm – Chuỗi lệnh + liệu + tài liệu liên quan – Phần mềm thực chức cách gửi câu lệnh trực tiếp đến phần cứng yêu cầu thực phần mềm khác Phần mềm = chương trình + tài liệu • Lập trình – Là q trình cài đặt thuật tốn có liên quan với nhiều ngơn ngữ lập trình để tạo chương trình • Lập trình phần mềm – Là lập trình tạo phần mềm – Phần mềm thực thi CPU • Lập trình phần cứng – Là trình cài đặt thuật toán theo mạch phần cứng – Thiết kế, chế tạo mạch phần cứng để giải toán Tổng quan Tổng quan • Kỹ thuật lập trình (phần mềm) – Là kỹ thuật thực thi giải pháp phần mềm (cấu trúc liệu + giải thuật) dựa tảng phương pháp luận (methodology) nhiều ngơn ngữ lập trình phù hợp với yêu cầu đặc thù ứng dụng • Kỹ thuật lập trình = Tư tưởng thiết kế + Kỹ thuật mã hóa = Cấu trúc liệu + Giải thuật + Ngơn ngữ lập trình • Phương pháp: cách thức tiến hành cơng việc để có hiệu cao • Phương pháp luận: tập phương pháp sử dụng môn khoa học nghiên cứu phương pháp • Trong phát triển phần mềm, phương pháp luận sử dụng trong: – – – – Phân tích Thiết kế Lập trình Kiểm thử, … 3/10/2015 Tổng quan Tổng quan • Thế lập trình tốt • Thế lập trình tốt – Đúng/chính xác – Độ tương thích: khả tương thích với mơi trường khác – Hiệu suất • Thỏa mãn nhiệm vụ đặt – Ổn định bền vững • Chạy ổn định • Ít lỗi • Khả chịu lỗi cao (mức độ lỗi nhẹ chấp nhận) • Nhỏ, gọn, sử dụng nhớ • Tốc độ nhanh, sử dụng thời gian CPU – Hiệu – Khả chỉnh sửa cao • • • • • Dễ chỉnh sửa • Dễ thay đổi, nâng cấp – Khả tái sử dụng Thời gian lập trình ngắn Khả bảo trì dễ dàng Giá trị tái sử dụng lớn Đơn giản, thân thiện, nhiều tiện ích Tổng quan Tổng quan • Làm để lập trình tốt • Ngơn ngữ lập trình – Học cách tư phương pháp lập trình • Tư tốn học, tư logic, tư có cấu trúc, tư hướng đối tượng, tư tổng quát • Tìm hiểu cấu trúc liệu giải thuật – ƒHiểu sâu máy tính • Tương tác CPU, chương trình nhớ • Cơ chế quản lý nhớ – ƒNắm vững ngôn ngữ lập trình • Biết rõ khả hạn chế ngơn ngữ • Cần học sâu, chất ngơn ngữ lập trình – ƒTự rèn luyện máy tính • Hiểu sâu điểm nêu • Rèn luyện kỹ lập trình • Thúc đẩy sáng tạo – Là ngơn ngữ dùng để viết chương trình – Bao gồm: ký tự, từ tố (tên, từ khóa), cú pháp, ngữ nghĩa • Cơng cụ lập trình – Cơng cụ soạn thảo, chương trình dịch, cơng cụ gỡ lỗi, cơng cụ mơ • Mơi trường phát triển tích hợp (IDE) – Bộ phần mềm tích hợp cơng cụ lập trình 10 Tổng quan Tổng quan • Q trình xây dựng chương trình để giải tốn máy tính • Chương trình dịch – Chuyển chương trình nguồn sang chương trình đích • Trình biên dịch – Dịch tồn chương trình nguồn thành chương trình đích sau thực Mơ tả tốn Xác định, xây dựng cấu trúc liệu Xây dựng thuật toán Soạn thảo, kiểm tra hồn thiện chương trình • Bài tốn tổng qt Input => Output • Trình thơng dịch – Input: giả thiết, điều kiện ban đầu, thông tin cho – Output: kết quả, mục tiêu cần đạt phải tìm – => thuật toán: suy luận, giải pháp biểu diễn chuỗi thao tác cần thực để có Output từ Input – Dịch thực câu lệnh – Thường khơng tạo chương trình đích 11 12 3/10/2015 Các nguyên tắc lập trình • Một thuật tốn có tính chất sau – Tính xác: để đảm bảo kết tính tốn hay thao tác mà máy tính thực xác – Tính rõ ràng: Thuật tốn phải thể câu lệnh minh bạch; câu lệnh xếp theo thứ tự định – Tính khách quan: Một thuật tốn dù viết nhiều người nhiều máy tính phải cho kết – Tính phổ dụng: Thuật tốn khơng áp dụng cho tốn định mà áp dụng cho lớp tốn có đầu vào tương tự – Tính kết thúc: Thuật toán phải gồm số hữu hạn bước tính tốn Vấn đề tối ưu hóa chương trình • Tối ưu hiệu – Thường tập trung vào tốc độ thực thi • Tối ưu nhớ – Giảm thiểu kích thước chương trình • Tối ưu điện – Giảm thiểu điện tiêu thụ chương trình • Tối ưu đa mục tiêu – Cân mục tiêu tối ưu 13 14 Phương pháp lập trình Phương pháp lập trình • Lập trình cấu trúc • Lập trình – Phương pháp cổ ₫iển nhất, cách liệt kê lệnh kế tiếp, mức trừu tượng thấp – ƒKiểm sốt dịng mạch thực chương trình lệnh rẽ nhánh, lệnh nhảy, lệnh gọi chương t rình (subroutines) – ƒVí dụ: • • • • Ngơn ngữ máy, ASSEMBLY IL (Instruction List), STL (Statement List) LD, LAD (Ladder Diagram) – Cấu trúc hóa liệu (xây dựng kiểu liệu) cấu trúc hóa chương trình để tránh lệnh nhảy – ƒPhân tích thiết kế theo cách từ xuống (topdown) – ƒThực từ lên (bottom-up) – ƒu cầu chương trình có cấu trúc: sử dụng – Cấu trúc điều khiển tuần tự, lựa chọn (if else), lặp (while) – ƒVí dụ: • PASCAL, ALGO, FORTRAN, C, • SFC (Sequential Funtion Charts) • ST (Structured Text) 15 16 Phương pháp lập trình Phương pháp lập trình • Lập trình mơ-đun (Module) • Lập trình hướng đối tượng (OOP) – Là dạng cải tiến lập trình có cấu trúc – Chương trình cấu trúc nghiêm ngặt hơn, dùng đơn vị cấu trúc mơ-đun – ƒMơ-đun: • Là đơn vị cấu trúc độc lập, chuẩn hóa để tạo lập hệ thống • Mỗi mơ-đun gồm phần giao diện (cơng khai) phần thực thi (che giấu) • Các mô-đun giao tiếp với thông qua giao diện đặc tả xác – ƒVídụ: • Modula-2 17 – Xây dựng chương trình ứng dụng theo quan điểm dựa cấu trúc dữliệu trừu tượng (lớp), thể cấu trúc ₫ó (₫ối tượng) quan hệ chúng (quan hệ lớp, quan hệ ₫ối tượng) – ƒNguyên lý bản: • • • • Trừu tượng (abstraction) Đóng gói dữliệu (data encapsulation) Thừa kế (inheritance) Đa hình (polymorphism) – ƒVí dụ: • C++ (lai, OOP cấu trúc), C# • Java, • ADA 18 3/10/2015 Phương pháp lập trình Phương pháp lập trình • Lập trình tổng qt (generic programming) – Một tư lập trình mở, quan điểm tổng qt hóa tất nhằm đưa khn mẫu giải pháp cho nhiều tốn – ƒƯu điểm: • Giảm tối đa lượng mã nguồn • Tăng khả tái sử dụng • Tính khả chuyển cao – Các ngơn ngữ hỗ trợ: • C, C++ • Java • C# • Lập trình thành phần (Component Based Programming) – Phương pháp xây dựng phần mềm dựa thành phần có sẵn, tạo thành phần – ƒTiến hóa từ lập trình hướng đối tượng – ƒHầu hết ứng dụng Windows ứng dụng Internet ngày xây dựng theo phương pháp luận – ƒCác ngôn hỗ trợ • C/C++,C# • Delphi, Visual Basic • Script, HMTL, XML, 19 20 Phương pháp lập trình Các loại ngơn ngữ lập trình • Các phương pháp lập trình khác • Ba loại: ngôn ngữ máy, hợp ngữ ngôn ngữ cấp cao • Ngơn ngữ máy (machine language): – Lập trình phân tán • Tạo ứng dụng phân tán node tính tốn khác • Có nhiều kỹ thuật thực theo mức trừu tượng khác – Lập trình thời gian thực • Xây dựng phần mềm đáp ứng tính thời gian thực hệ thống – Lập trình lơgic (Prolog) – Là thị dạng nhị phân, can thiệp trực tiếp vào mạch điện tử – Thực ngay, khơng cần qua bước trung gian • Hợp ngữ (assembly language) • Ngơn ngữ cấp cao (High level language) 21 Các bước phát triển chương trình 22 Mơi trường cơng cụ phát triển • IDE (Integrated Development Environment) – Hỗ trợ toàn bước phát triển chương trình – Vídụ: MS Visual C++, Borland C++ (Builder), Keil-C • ƒCác cơng cụ cần thiết mơi trường – – – – – – 23 Trình soạn thảo(Editor) Trình biên dịch (Compiler) Trình liên kết (Linker) Trình nạp (Loader) Trình gỡ rối (Debugger) Trình quản lý dự án (Project Manager) 24 3/10/2015 Tổng kết • Các khái niệm, vấn đề cốt yếu – Phần mềm, chương trình, lập trình, kỹ thuật lập trình, phương pháp, biên dịch, thơng dịch – Lập trình tốt, để lập trình tốt • • • • Các ngun tắc lập trình Các bước phát triển chương trình Các phương pháp lập trình phổ biến Mơi trường công cụ 25 ... chương trình, lập trình, kỹ thuật lập trình, phương pháp, biên dịch, thơng dịch – Lập trình tốt, để lập trình tốt • • • • Các nguyên tắc lập trình Các bước phát triển chương trình Các phương pháp lập. .. Text) 15 16 Phương pháp lập trình Phương pháp lập trình • Lập trình mơ-đun (Module) • Lập trình hướng đối tượng (OOP) – Là dạng cải tiến lập trình có cấu trúc – Chương trình cấu trúc nghiêm ngặt... Giảm thiểu điện tiêu thụ chương trình • Tối ưu đa mục tiêu – Cân mục tiêu tối ưu 13 14 Phương pháp lập trình Phương pháp lập trình • Lập trình cấu trúc • Lập trình – Phương pháp cổ ₫iển nhất,