Tìm hiểu ngôn ngữ lập trình python và minh họa bằng bài toán tính giải phương trình bậc nhất và bậc 2

TÌM HIỂU NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH PYTHON VÀ MINH HỌA BẰNG BÀI TOÁN TÍNH GIẢI PHƯƠNG TRÌNH BẬC NHẤT VÀ BẬC HAI TÌM HIỂU NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH PYTHON VÀ MINH HỌA BẰNG BÀI TOÁN TÍNH GIẢI PHƯƠNG TRÌNH BẬC NHẤT VÀ BẬC HAITÌM HIỂU NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH PYTHON VÀ MINH HỌA BẰNG BÀI TOÁN TÍNH GIẢI PHƯƠNG TRÌNH BẬC NHẤT VÀ BẬC HAITÌM HIỂU NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH PYTHON VÀ MINH HỌA BẰNG BÀI TOÁN TÍNH GIẢI PHƯƠNG TRÌNH BẬC NHẤT VÀ BẬC HAITÌM HIỂU NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH PYTHON VÀ MINH HỌA BẰNG BÀI TOÁN TÍNH GIẢI PHƯƠNG TRÌNH BẬC NHẤT VÀ BẬC HAI

CHUYÊN ĐỀ ĐẶC BIỆTHỌC KỲ IV, NĂM HỌC 2023-2024

TÌM HIỂU NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH PYTHONVÀ MINH HỌA BẰNG BÀI TOÁN TÍNH GIẢI

PHƯƠNG TRÌNH BẬC NHẤT VÀ BẬC HAI

Đắk Lắk, tháng 7 năm 2024 Giáo viên hướng dẫn:

Họ tên: Ths.Trầm Hoàng Nam Sinh viên thực hiện:Họ tên: Nguyễn Thị Việt Trinh

MSSV:470123045Lớp: VX23TTK(

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Trà Vinh, ngày … tháng …… năm ……

Giáo viên hướng dẫn

(Ký tên và ghi rõ họ tên)

NHẬN XÉT CỦA THÀNH VIÊN HỘI ĐỒNG

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên em xin chân thành cảm ơn tới Thạc Sỹ Trầm Hoàng Nam

giảng viên trực tiếp hướng dẫn tận tình chỉ bảo giúp em khắc phục những khókhăn, thiếu sót để có thể hoàn thành các phần trong quá trình thực hiện đề tàimôn chuyên đề đặc biệt từ tìm hiểu lý thuyết cho tới thực hành

Dù em đã cố gắng hoàn thành chuyên đề một cách tốt nhất theo khảnăng hiện tại, em không quên nhận ra rằng sự hoàn thiện luôn có chỗ chonhững cải tiến Em trân trọng mọi ý kiến đóng góp của thầy cô, để em có thểnâng cao kiến thức, bổ sung thông tin, và hoàn thiện công trình của mình Sựchỉ bảo từ phía thầy cô là nguồn động viên quý báu, giúp em tiến bộ và pháttriển

Cuối cùng, em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến các bạn lớpDK22TTC8 đã hỗ trợ em trong quá trình nghiên cứu và thực hiện đề tài này.Sự hỗ trợ và tình cảm này là động lực lớn giúp em vượt qua mọi thách thức

Xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Thị Việt Trinh

2.2 Giải phương trình bằng ngôn ngữ Python 22

2.3.Thực hiện chạy chương trình: 24

CHƯƠNG 3: ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 26

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN 27

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 28

DANH MỤC HÌNH ẢNH – BẢNG BIỂU

TÓM TẮT

1 VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

Ngày nay, khi nền kinh tế ngày càng phát triển ngành công nghệ thông tin làmột trợ thủ đắc lực cho hầu hết các ngành nghề Sự góp mặt của các chương trìnhứng dụng đã mang lại nhiều lợi ích thiết thực và làm cho cách thức vận hành vàhoạt động của các liên ngành khác trở lên linh hoạt và mang lại hiệu quả cao Đặcbiệt, trong thời đại công nghệ 4.0 chúng ta gần như không thể thiếu được nhữngkhái niệm liên quan đến công nghệ thông tin đặt biệt là sử dụng ngôn ngữ lập trìnhPython để giải quyết các bài toán như giải phương trình

2 MỘT SỐ THÀNH TỰU

Python ngày càng được sử dụng nhiều hơn trong thế giới tài chính,thường là trong các lĩnh vực như phân tích định lượng và định tính Có thểxem Python là một công cụ hữu ích trong việc xác định xu hướng và dự đoángiá tài sản, cũng như trong việc tự động hóa quy trình công việc trên cácnguồn dữ liệu khác nhau

Python còn là một công cụ lý tưởng để làm việc với dữ liệu lớn và córất nhiều thư viện có sẵn để giúp biên dịch và xử lý thông tin Do đó, nó làmột trong những ngôn ngữ ưa thích trong ngành tài chính

Nhiều thư viện trong Python cho khoa học và tính toán số liệu nhưSciPy và NumPy dùng cho mục đích tính toán Bên cạnh đó còn có thư việncho thiên văn học như: AstroPy, EarthPy,…

Các Công Ty Hàng Đầu Sử Dụng Python

Dưới đây là danh sách về một số công ty sử dụng Python:

- Google và các công ty con như Youtube sử dụng Python cho nhiều

ứng dụng khác nhau Trên thực tế, Youtube được xây dựng chủ yếubằng Python

- Industrial Light and Magic, công ty đứng sau các hiệu ứng đặc biệt

của phim Star Wars và hàng trăm bộ phim khác, đã sử dụng Python

cho CGI và công việc chiếu sáng

- Facebook và các công ty con như Instagram sử dụng Python cho các

yếu tố khác nhau của cơ sở hạ tầng của họ Instagram được xây dựnghoàn toàn bằng Python và Django framework của Python

- iRobot, công ty sản xuất ra máy hút bụi Roomba, sử dụng Python để

phát triển phần mềm cho robot của mình

- NASA và các tổ chức liên quan như Jet Propulsion Lab sử dụng

Python cho các mục đích nghiên cứu và khoa học

- Netflix sử dụng Python để phân tích dữ liệu từ máy chủ và cho nhiều

ứng dụng back-end giúp duy trì dịch vụ phát trực tuyến khổng lồ

- Reddit chạy trên Python và web.py framework của Python.

- IBM, Intel và nhiều công ty phần cứng khác sử dụng Python để kiểm

tra phần cứng

- Chase, Goldman Sachs và nhiều công ty tài chính khác sử dụng

Python để phân tích tài chính và dự báo thị trường

- Quora là một nền tảng truyền thông xã hội khổng lồ khác được xây

dựng bằng rất nhiều phần bằng Python



MỞ ĐẦU

Trong cuộc sống hiện đại ngày nay, khi nền kinh tế ngày càng pháttriển ngành công nghệ thông tin là một trợ thủ đắc lực cho hầu hết các ngànhnghề Sự góp mặt của các chương trình ứng dụng đã mang lại nhiều lợi íchthiết thực và làm cho cách thức vận hành và hoạt động của các liên ngànhkhác trở lên linh hoạt và mang lại hiệu quả cao Đặc biệt, trong thời đại côngnghệ 4.0 chúng ta gần như không thể thiếu được những khái niệm liên quanđến công nghệ thông tin, từ các phương tiện truyền thông, xã hội, văn hóa,giải trí, khoa học kỹ thuật cho đến lĩnh vực kinh doanh, quản lý, y tế, giáo dụcv.v Đâu đâu cũng cần những phần mềm cũng như sản phẩm của công nghệthông tin đễ hỗ trợ giúp thúc đẩy sự phát triển vững mạnh hơn

Để tạo ra các sản phẩm phần mềm hữu ích, cùng với sự phát triển củanhiều ngôn ngữ lập trình đáp ứng cho công nghiệp 4.0 thì Python là một cáitên đáng chú ý Hiện nay ngôn ngữ Python được xếp hạng 1 trong Top 10 cácngôn ngữ lập trình phổ biến nhất đang được thế giới sử dụng Python là mộtngôn ngữ có hình thái rất sáng sủa, cấu trúc rõ ràng, thuận tiện cho người mớibắt đầu học lập trình Cấu trúc của Python còn cho phép người sử dụng viếtmã lệnh với số lần gõ phím tối thiểu nhất Python là một ngôn ngữ lập trìnhđơn giản nhưng lại rất hiệu quả Bên cạnh đó, Python là một ngôn ngữ có tínhhướng đối tượng cao, và được sử dụng rất nhiều cho các bài toán xử lý với dữliệu lớn Với ngôn ngữ lập trình python là một ngôn ngữ lập trình đa năng vớinhiều ưu điểm vượt trội, và đang đứng ở vị trí số 1 một trong top các ngônngữ lập trình hiện nay

Chính vì những ưu điểm này nên em đã chọn đề tài tìm hiểu ngôn ngữlập trình Python và minh họa bằng bài toán tính giải phương trình

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH PYTHON1.1 GIỚI THIỆU:

 Lịch sử hình thànhPython là một ngôn ngữ lập trình bậc cao cho các mục đích lập trình

đa năng, do Guido van Rossum tạo ra và lần đầu ra mắt vào năm 1991 Python đã được Guido van Rossum tạo ra vào những năm 1980 tạiTrung tâm Toán học - Tin học (Centrum Wiskunde & Informatica, CWI)ở Hà Lan như là một ngôn ngữ kế tục ngôn ngữ ABC – một ngôn ngữđược lấy cảm hứng từ SETL, có khả năng xử lí ngoại lệ và giao tiếp với hệđiều hành Amoeba.[34] Nó bắt đầu được triển khai vào tháng 12năm 1989 Van Rossum đã tự mình gánh vác trách nhiệm cho dự án, vớivai trò là nhà phát triển chính, cho đến ngày 12 tháng 7 năm 2018, khi ôngthông báo rằng ông sẽ rời bỏ trách nhiệm của ông và cả danh hiệu "Nhàđộc tài nhân từ cho cuộc sống" của Python, một danh hiệu mà cộng đồngPython đã trao tặng cho ông vì sự tận tụy lâu dài của ông với vai trò làngười ra quyết định chính cho dự án.[36] Vào tháng 1 năm 2019, các nhàphát triển phần lõi Python đã bầu ra một "Hội đồng chèo lái" gồm nămthành viên để dẫn dắt dự án

Python 2.0 được ra mắt vào ngày 16 tháng 10 năm 2000, với nhiều tínhnăng mới mẻ, bao gồm một bộ dọn rác phát hiện theo chu kỳ và khả nănghỗ trợ Unicode

Python 3.0 được ra mắt vào ngày mùng 3 tháng 12 năm 2008 Đây làmột phiên bản lớn của Python không tương thích ngược hoàn toàn Nhiềutính năng lớn của nó đã được chuyển mã ngược (backport) về loạt phiênbản Python 2.6.x và 2.7.x Các bản phát hành của Python 3 có đi kèm vớicông cụ 2to3 , có tác dụng tự động hoá việc dịch mã Python 2 sangPython 3

Python 3.9.2 và 3.8.8 được xúc tiến vì tất cả các phiên bản trước củaPython (bao gồm cả 2.7) gặp một số vấn đề bảo mật, có thể dẫn đến thựcthị mã từ xa và "đầu độc" bộ nhớ đệm

Trong năm 2022, Python 3.10.4 và 3.9.12 được xúc tiến cùng với3.8.13 và 3.7.13, nguyên nhân là do một vài vấn đề về bảo mật KhiPython 3.9.13 được phát hành vào tháng Năm năm 2022, loạt phiên bản3.9 (cùng với loạt 3.8 và 3.7) được thông báo rằng sẽ chỉ nhận được cácbản vá bảo mật trong tương lai Vào ngày 7 tháng Chín năm 2022, bốn bảncập nhật mới được phát hành do có khả năng xảy ra một cuộc tấn công từchối dịch vụ: 3.10.7, 3.9.14, 3.8.14 và 3.7.14

Tính đến tháng 11 năm 2022, Python 3.11 là bản phát hành ổn định mớinhất Một số thay đổi đáng chủ ý từ bản 3.10 bao gồm nâng cao tốc độ thựcthi chương trình và cải thiện báo lỗi

2 MỘT SỐ CÂU LỆNH TRONG PYTHON

 Câu lệnh class : thực thi một khối lệnh và gắn không gian tên cục bộcủa nó vào một lớp, để dùng trong lập trình hướng đối tượng.

 Câu lệnh def : định nghĩa một hàm hoặc phương thức. Câu lệnh with : bao bọc một khối lệnh bằng một bộ quản lí ngữ cảnh

(context manager) (ví dụ như khoá luồng lại trước khi chạy mã rồi mởkhoá, hoặc mở một tệp rồi đóng tệp lại), cho phép các hành vi kiểuRAII (sự đạt được tài nguyên là sự khởi tạo) và thay thể cho các câulệnh try/finally thường thấy

 Câu lệnh break : thoát ra khỏi vòng lặp. Câu lệnh continue : bỏ qua lần lặp này và tiếp tục với mục kế tiếp. Câu lệnh del : loại bỏ một biến, tức là tham chiếu từ tên đến giá trị sẽ bị

xoá và cố gắng sử dụng biến đó sẽ gây lỗi Một biến đã bị xoá có thểđược gán lại

 Câu lệnh pass : đóng vai trò như là một dạng NOP Câu lệnh này đượcdùng để tạo các khối lệnh rỗng

 Câu lệnh assert : được dùng trong khi gỡ lỗi để kiểm tra điều kiện nênđúng

 Câu lệnh yield : trả lại giá trị từ một hàm bộ sinh; bản thân yield cũnglà một toán tử Dạng này được dùng để triển khai các đồng thườngtrình

 Câu lệnh return : trả lại một giá trị từ một hàm hay phương thức. Câu lệnh import : được dùng để nhập các mô đun chứa các hàm và biến

được sử dụng trong chương trình hiện tại. Câu lệnh gán ( = ) hoạt động bằng cách liên kết một tên dưới dạng

một tham chiếu với một đối tượng được cấp phát động riêng lẻ Cácbiến có thể được dùng lại bất cứ lúc nào với bất cứ đối tượng nào

Trong Python, một tên biến chỉ giữ tham chiếu một cách chung chungvà không có kiểu dữ liệu cố định đi kèm Tuy nhiên, tại một thời điểm

nhất định, một biến sẽ tham chiếu đến một vài đối tượng có kiểu Nó

được gọi là kiểu động, ngược lại với các ngôn ngữ lập trình kiểu tĩnhvới mỗi biến chỉ có thể chứa giá trị của một kiểu nhất định

 Chính vì những ưu điểm này nên Python là một ngôn ngữ được nhiềungười lựa chọn.Giải hệ phương trình trong Python rất thuận tiện và tiết kiệmthời gian cho những người làm việc cần xử lý nhiều dữ liệu số Điều này làmcho Python trở thành một trong những ngôn ngữ lập trình phổ biến nhất choviệc giải các vấn đề toán học

2.1.MỘT SỐ KIỂU DỮ LIỆU TRONG PYTHON2.1.1.Python numbers

Có ba kiểu số trong Python:- Int: một số nguyên, dương hoặc âm, không có số thập phân, có độ dàikhông giới hạn

- Float : một số, dương hoặc âm, chứa một hoặc nhiều số thập phân.- Complex (số phức) được viết với "j" là phần ảo

2.1.2.Python Strings

- String LiteralsCác ký tự chuỗi trong python được bao quanh bởi dấu ngoặc kép đơnhoặc dấu ngoặc kép

Bạn có thể hiển thị một chuỗi ký tự bằng hàm print():print("Hello")

print('Hello')- Multiline StringsBạn có thể gán một chuỗi nhiều dòng cho một biến bằng cách sử dụngba dấu ngoặc kép

- Chuỗi là MảngGiống như nhiều ngôn ngữ lập trình phổ biến khác, chuỗi trong Pythonlà các mảng byte đại diện cho các ký tự unicode Tuy nhiên, Python không có

kiểu dữ liệu ký tự, một ký tự đơn giản chỉ là một chuỗi có độ dài là 1 Dấungoặc vuông có thể được sử dụng để truy cập các phần tử của chuỗi.

print(10 > 9)print(10 == 9)print(10 < 9)

Hầu hết các giá trị đều là True

Hầu hết mọi giá trị đều được đánh giá là True nếu nó có một số loại nộidung

Bất kỳ chuỗi nào là True, ngoại trừ các chuỗi rỗng.Bất kỳ số nào là True, ngoại trừ 0

Mọi list, tuple, set và dictionary đều True, ngoại trừ những danh sáchtrống

Một số giá trị là False

Trên thực tế, không có nhiều giá trị được đánh giá là False, ngoại trừcác giá trị trống, chẳng hạn như (), [], {}, "", số 0 và giá trị None Và tất nhiêngiá trị False đánh giá là False

Bạn có thể truy cập phần tử của tuple bằng cách tham chiếu đến số chỉmục, bên trong dấu ngoặc vuông

Có thể sử dụng hàm tạo set() để tạo một set

2.1.7.Python Dictionaries

Dictionary là một tập hợp không có thứ tự, có thể thay đổi và được lậpchỉ mục Trong Python dictionary được viết bằng dấu ngoặc nhọn và chúng cócác khóa và giá trị

3.1 CÀI ĐẶT PHẦN MỀM PYTHON MÔI TRƯỜNG LÀM VIỆCVISUAL STUDIO CODE:

Python có nhiều phiên bản, nhưng thường được cài đặt thông qua phiênbản chính thức từ trang web chính thức của Python Cài đặt Python trên máy tính của bạn giúp bạn truy cập môi trường lập trình Python một cách dễ dàng

Các bước cài đặt như sau:Bước 1: Truy cập trang web chính thức của Python tại địa chỉ

https://www.python.org/downloads/ để tải file cài đặt Python

Hình 1: Trang web chính thức của Python

Trang web sẽ tự động nhận diện phiên bản hệ điều hành của bạn (Windows) và hiển thị phiên bản Python mới nhất Nhấn vào phiên bản đó để tiến hành tải về

Bước 2: Khởi chạy trình cài đặt Python: Sau khi tải xong, bạn mở tệp

tải về (có định dạng exe), sau đó nhấn đúp vào tệp đó

Trong cửa sổ trình cài đặt Python, bạn chắc chắn chọn tùy chọn "Add Python x.x to PATH" (x.x là phiên bản Python) ở phía dưới cùng của cửa sổ Điều này sẽ thêm Python vào biến môi trường PATH của hệ thống, cho phép bạn truy cập Python dễ dàng từ bất kỳ thư mục nào giống như hình bên dưới

Hình 2:Cài đặt Python

Nhấn vào nút "Install Now" để bắt đầu quá trình cài đặt

Bước 3: Cài đặt Python

Trình cài đặt Python sẽ bắt đầu quá trình cài đặt Chờ đợi quá trình hoàn tất

Sau khi cài đặt thành công, bạn sẽ thấy thông báo "Setup was successful" ở cuối cửa sổ như hình bên dưới:

Hình 3: Cài đặt Python

Nhấn vào nút "Close" để hoàn tất quá trình cài đặt

Bước 4: Kiểm tra cài đặt Mở Command Prompt hoặc PowerShell (gõ

"cmd" hoặc "powershell" trong hộp tìm kiếm của Windows) và nhập lệnh sau:python –version Điều này sẽ hiển thị phiên bản Python mà bạn đã cài đặt Nếu bạn thấy phiên bản Python xuất hiện, điều đó có nghĩa cài đặt đã thành công

Bước 5: Cài đặt môi trường làm việc Visual Studio Code, truy cập vào

đường dẫn

https://code.visualstudio.com/download và tải về Nếu máy của bạn là windows thì chọn phiên bản Visual Studio Code cho Windows

Hình 4: Dowload Visual Studio Code cho Windows

Sau khi tải xong, mở tệp cài đặt (có định dạng exe) và làm theo hướng dẫn để cài đặt VS Code và cài theo hướng dẫn các hình bên dưới

Hình 5: Cài đặt Visual Studio Code cho Windows

Hình 6: Cài đặt Visual Studio Code cho Windows

Hình 7: Cài đặt Visual Studio Code cho Windows

Hình 8: Cài đặt Visual Studio Code cho Windows

Hình 9: Cài đặt Visual Studio Code cho Windows

Hình 10: Cài đặt Visual Studio Code cho Windows

Sau khi quá trình cài đặt được hoàn tất, khi chạy chương trình giao diệncủa Visual Studio Code sẽ như hình để cài đặt thêm Extensions: Python vàcode runner

Hình 11: Cài đặt Python trong môi trường Visual Studio Code

Hình 12: Cài đặt Python trong môitrường Visual Studio Code

Hình 13: Cài đặt code runner trongmôi trường Visual Studio Code

CHƯƠNG 2: BÀI TOÁN TÍNH GIẢI PHƯƠNG TRÌNH 2.1.Giải phương trình bậc nhất

Phương trình bậc nhất hai ẩn có dạng chung như sau: ax + by = cỞ đây, a, b là các hệ số của x và y, và c là hằng số Để giải phương trình này, bạn có thể sử dụng các phương pháp như thu gọn, thế, hay sử dụng ma trận

Ví dụ, nếu bạn có hệ phương trình sau:

Bạn có thể giải bằng cách sử dụng phương pháp thu gọn hoặc ma trận Dưới đây là một ví dụ về cách giải bằng phương pháp thu gọn: