Lập trình cấu trúc

Lập trình cấu trúc

0KKỸỸTHUTHUẬẬT LT LẬẬP TRÌNHP TRÌNHLẬP TRÌNH CẤU TRÚC(structured programming)NỘI DUNG:Khái niệm lập trình cấu trúcSo sánh với lập trình hướng đối tượngCấu trúc lệnh. Lệnh có cấu trúcKỹ thuật sử dụng cấu trúc lệnh (cấu trúc điều khiển) trong ngôn ngữ C.1KhKháái nii niệệm lm lậập trp trìình cnh cấấu tru trúúccNguyên lý chủ đạo trong công nghệ phần mềmPhân rã bài toán thành những bài toán nhỏ hơn để triển khai và đảm bảo tính đúng đắn của chương trìnhNguyên lý cơ bản của lập trình cấu trúc bao gồm:• Phát triển chương trình từ trên xuống (Top−down development)• Thiết kế môđun (Modular design)2Phương pháp đi từ trên xuống:• Đi từ cái chung đến cái riêng, từ kết luận đến chi tiết, từ tổng thể đến đơn vịMô đun hóa:• Nhóm các câu lệnh lại với nhau tạo ra những môđun có quan hệ với nhau. Nói cách khác: chương trình được phân tách thành các phần chức năng quan hệ logic với nhau.Ưu điểm: Dễ viết (write), duyệt lỗi (debug), và dễ hiểu chương trình hơn.3Triển khai chương trình từ trên xuống trong ngôn ngữ C:#include < .> /* 1. Các hàm thư viện */#define /* 2. Định nghĩa hằng */typedef /* 3. Định nghĩa kiểu dữ liệu *//* 4. Khai báo nguyên mẫu các hàm */function prototype/* 5. Khai báo các biến toàn cục */int main (void) /* 6. “Chương trình chính” */{ Khai báo các biến;Tập lệnh;}/* 7. “Các chương trình con”- các hàm */ 1 /* Fig. 6.22: fig06_22.c 2 Double-subscripted array example */ 3 #include <stdio.h> 4 #define STUDENTS 3 5 #define EXAMS 4 6 7 /* function prototypes */ 8 int minimum( const int grades[][ EXAMS ], int pupils, int tests ); 9 int maximum( const int grades[][ EXAMS ], int pupils, int tests ); 10 double average( const int setOfGrades[], int tests ); 11 void printArray( const int grades[][ EXAMS ], int pupils, int tests ); 12 13 /* function main begins program execution */ 14 int main() 15 { 16 int student; /* counter */ 17 18 /* initialize student grades for three students (rows) */ 19 const int studentGrades[ STUDENTS ][ EXAMS ] = 20 { { 77, 68, 86, 73 }, 21 { 96, 87, 89, 78 }, 22 { 70, 90, 86, 81 } }; 23 Ví dụ: 3 sinh viên tương ứng với 3 hàng điểmsau: { { 77, 68, 86, 73 }, { 96, 87, 89, 78 }, { 70, 90, 86, 81 } };Tìm điểmcaonhất, thấpnhất, tính điểm trung bình củamỗisinhviên24 /* output array studentGrades */ 25 printf( "The array is:\n" ); 26 printArray( studentGrades, STUDENTS, EXAMS ); 27 28 /* determine smallest and largest grade values */ 29 printf( "\n\nLowest grade: %d\nHighest grade: %d\n", 30 minimum( studentGrades, STUDENTS, EXAMS ), 31 maximum( studentGrades, STUDENTS, EXAMS ) ); 32 33 /* calculate average grade for each student */ 34 for ( student = 0; student <= STUDENTS - 1; student++ ) { 35 printf( "The average grade for student %d is %.2f\n", 36 student, average( studentGrades[ student ], EXAMS ) ); 37 } /* end for */ 38 39 return 0; /* indicates successful termination */ 40 41 } /* end main */ 42 43 /* Find the minimum grade */ 44 int minimum( const int grades[][ EXAMS ], int pupils, int tests ) 45 { 46 int i; /* counter */ 47 int j; /* counter */ 48 int lowGrade = 100; /* initialize to highest possible grade */ 49 50 /* loop through rows of grades */ 51 for ( i = 0; i < pupils; i++ ) { 52 53 /* loop through columns of grades */ 54 for ( j = 0; j < tests; j++ ) { 55 56 if ( grades[ i ][ j ] < lowGrade ) { 57 lowGrade = grades[ i ][ j ]; 58 } /* end if */ 59 60 } /* end inner for */ 61 62 } /* end outer for */ 63 64 return lowGrade; /* return minimum grade */ 65 66 } /* end function minimum */ 67 68 /* Find the maximum grade */ 69 int maximum( const int grades[][ EXAMS ], int pupils, int tests ) 70 { 71 int i; /* counter */ 72 int j; /* counter */ 73 int highGrade = 0; /* initialize to lowest possible grade */ 74 75 /* loop through rows of grades */ 76 for ( i = 0; i < pupils; i++ ) { 77 78 /* loop through columns of grades */ 79 for ( j = 0; j < tests; j++ ) { 80 81 if ( grades[ i ][ j ] > highGrade ) { 82 highGrade = grades[ i ][ j ]; 83 } /* end if */ 84 85 } /* end inner for */ 86 87 } /* end outer for */ 88 89 return highGrade; /* return maximum grade */ 90 91 } /* end function maximum */ 92 93 /* Determine the average grade for a particular student */ 94 double average( const int setOfGrades[], int tests ) 95 { 96 int i; /* counter */ 97 int total = 0; /* sum of test grades */ 98 99 /* total all grades for one student */ 100 for ( i = 0; i < tests; i++ ) { 101 total += setOfGrades[ i ]; 102 } /* end for */ 103 104 return ( double ) total / tests; /* average */ 105 106 } /* end function average */ 107 108 /* Print the array */ 109 void printArray( const int grades[][ EXAMS ], int pupils, int tests ) 110 { 111 int i; /* counter */ 112 int j; /* counter */ 113 114 /* output column heads */ 115 printf( " [0] [1] [2] [3]" ); 116 117 /* output grades in tabular format */ 118 for ( i = 0; i < pupils; i++ ) { 119 120 /* output label for row */ 121 printf( "\nstudentGrades[%d] ", i ); 122 The array is:[0] [1] [2] [3]studentGrades[0] 77 68 86 73studentGrades[1] 96 87 89 78studentGrades[2] 70 90 86 81Lowest grade: 68Highest grade: 96The average grade for student 0 is 76.00The average grade for student 1 is 87.50The average grade for student 2 is 81.75123 /* output grades for one student */ 124 for ( j = 0; j < tests; j++ ) { 125 printf( "%-5d", grades[ i ][ j ] ); 126 } /* end inner for */ 127 128 } /* end outer for */ 129 130 } /* end function printArray */ 10Quy tắc cấu trúc: Có thể viết bất kỳ chương trình nào chỉ với 3 cấu trúc điều khiển cơ bản:• Tuần tự (Sequential)• Lựa chọn (hay Rẽ nhánh) (Selecttion)• Lặp (Repetition)11So sánh với lập trình hướng đối tượng (Object Oriented Programming)• Trong OOP điểm trọng tâm không phải là mã (code) mà là cái chúng ta muốn mã thực hiện trên đó (đặt trọng tâm vào đối tượng!)• Mô tả đối tượng gồm các thuộc tính thuộc hai nhóm:– Nhóm tính chất thứ nhất: khuôn dạng, sự tổ chức, kiến trúc (ví dụ: tên gọi, kích thước, mầu sắc, …– Nhóm tính chất thứ 2: sự vận động, sự tương tác với các đối tượng khác (ví dụ: cách tạo lập, hủy bỏ, sự cập nhật (thay đổi kích thước, mầu sắc, ), hình thức tổ hợp với các đối tượng khác• Trong OOP sử dụng các khái niệm cơ bản: đối tượng(object), lớp (class), tính kế thừa (inheritance), phương thức (methods), and tính đa hình (polymorphism). 12Mã nguồn cho lập trình cấu trúc ---Bắt đầu chương trìnhvar1var2var3function1 { . }function2 { . }function3 { . }main { . }--- Kết thúc chương trìnhObject Oriented Programming: --- Bắt đầu chương trìnhobject{varAvarBfunctionA { . }functionB { . }}varCvarDfunctionC { . }main { . }--- Kết thúc chương trình13Lập trình cấu trúc bắt buộc lập trình viên tiếp cận lập trình bắt đầu từ cách nhìn bài toán ở mức khái niệm, thiết kế chương trình trước khi tiến hành mã hóa (viết code)Lập trình cấu trúc giúp xóa bỏ mã rối (spaghetti code) và đảm bảo tính đúng đắn của chương trình.14CCấấu tru trúúc lc lệệnh. nh. ThuThuậật tot toáánnChương trChương trììnhnh−−CCáác thao tc thao táác đưc đượợc đic điềều khiu khiểển bn bởởi ci cáác lc lệệnhnh−−CCáác đc đốối tưi tượợng chng chịịu thao tu thao táác đưc đượợc mô tc mô tảảthông qua cthông qua cáác Cc Cấấu tru trúúc dc dữữliliệệuuBBàài toi toáánn15TFifstatement(single selection)TFif…elsestatement(double selection)TFđa lựa chọn(multiple selection)TFTF .Cấu trúc lựa chọnSe q u e n c e .CCấấu tru trúúc lc lệệnh. nh. 16Lặp với điều kiện trướcTFdo whilestatementTFTFforstatementCCấấu tru trúúc lc lệệnh. nh. Cấu trúc lặpwhilestatementLặp với điều kiện sau Lặp với số lần lặp cho trước17CCấấu tru trúúc lc lựựa cha chọọn trong Cn trong CVí dụ: if ( grade >= 60 ) printf( "Passed\n" );truefalsegrade >= 60print “Passed”18Vídụ: if ( grade >= 60 )printf( "Passed\n");elseprintf( "Failed\n");truefalseprint “Failed” print “Passed”grade >= 6019Sử dụng Toán tử điều kiện (?:) • Thể hiện ba tham số (điều kiện, giá trị nếu true, giátrị nếu false)• Có thể viết lệnh thực hiện, như sau:printf( "%s\n", grade >= 60 ? "Passed" : "Failed" );• Hoặc có thể viết dưới dạng:grade >= 60 ? printf( “Passed\n” ) : printf( “Failed\n” ); 20LLệệnh lnh lặặp p whilewhiletrong Ctrong Cint product = 2;while ( product <= 1000 )product = 2 * product;product <= 1000product = 2 * producttruefalse21Lặp được kiểm soát bằng biến đếm (Counter)• Lặp đến khi “biến đếm” đạt được giá trị định trước• Số lần lặp xác định: số lần lặp biết trước • Ví dụ: Tính điểm trung bình của 10 sinh viên (giả sử điểm là sốnguyên trong khoảng từ 0 đến 100).• Viết giả lệnh: Đọc vào từ bàn phím 10 số nguyên mô tả điểm của sinh viên và tính trung bình cộng Đặt total bằng 0Đặt biến đếm counter bằng 1While counter nhỏ hơn hoặc bằng 10Input điểm của sinh viên tiếp theoCộng điểm vừa đọc vào totalTăng biến counter lên 1Tính điểm trung bình: lấy total chia cho 10Print kết quả điểm trung bình1 /* Fig. 3.8: fig03_08.c 2 Class average program with sentinel-controlled repetition */ 3 #include <stdio.h> 4 5 /* function main begins program execution */ 6 int main() 7 { 8 int counter; /* number of grades entered */ 9 int grade; /* grade value */ 10 int total; /* sum of grades */ 11 12 float average; /* number with decimal point for average */ 13 14 /* initialization phase */ 15 total = 0; /* initialize total */ 16 counter = 0; /* initialize loop counter */ 17 18 /* processing phase */ 19 /* get first grade from user */ 20 printf( "Enter grade, -1 to end: " ); /* prompt for input */ 21 scanf( "%d", &grade ); /* read grade from user */ 22 23 /* loop while sentinel value not yet read from user */ 24 while ( grade != -1 ) { 25 total = total + grade; /* add grade to total */ 26 counter = counter + 1; /* increment counter */ 27 28 printf( "Enter grade, -1 to end: " ); /* prompt for input */ 29 scanf("%d", &grade); /* read next grade */ 30 } /* end while */ 31 32 /* termination phase */ 33 /* if user entered at least one grade */ 34 if ( counter != 0 ) { 35 36 /* calculate average of all grades entered */ 37 average = ( float ) total / counter; 38 39 /* display average with two digits of precision */ 40 printf( "Class average is %.2f\n", average ); 41 } /* end if */ 42 else { /* if no grades were entered, output message */ 43 printf( "No grades were entered\n" ); 44 } /* end else */ 45 46 return 0; /* indicate program ended successfully */ 47 48 } /* end function main */ Program OutputEnter grade, -1 to end: 75Enter grade, -1 to end: 94Enter grade, -1 to end: 97Enter grade, -1 to end: 88Enter grade, -1 to end: 70Enter grade, -1 to end: 64Enter grade, -1 to end: 83Enter grade, -1 to end: 89Enter grade, -1 to end: -1Class average is 82.50Enter grade, -1 to end: -1No grades were entered 25Lặp kiểm soát bởi biến điều khiển (cờ):Ví dụ vấn đề đặt ra là: • Viết chương trình tính điểm trung bình của một lớp học mà số điểm đưa vào là tuỳ ý và khác nhau mỗi khi chạy chương trình.• Không biết trước số sinh viên• Làm thế nào để biết chương trình sẽ kết thúc ?Sử dụng giá trị điều khiển (lính gác) • Cũng có thể gọi là giá trị tín hiệu, giá trị cờ (flag)• Thể hiện “kết thúc lặp, tính toán xong.”• Kết thúc lặp khi người dùng nhập vào đúng giá trị cờ• Giá trị cờ là giá trị được chọn trước, ngoài phạm vi các giá trị vào thông thường, chẳng hạn giá trị cờ đặt là: -1thì kết thúc lặp.26Viết giả lệnh với 3 pha: Khởi tạo, Nhập và tính tổng điêm, Tính và in giá trị trung bìnhGán cho total giá trị 0; Gán cho biến đếm counter giá trị 0Input điểm đầu tiên ( có thể là cờ)While người dùng chưa dựng cờCộng điểm vào biến total Tăng biến đếm lần nhập điểm lên 1 Input điểm của sinh viên tiếp theo (có thể là cờ)If counter khác 0Tính giá trị trung bình, chia total cho biến counterHiển thị giá trị trung bìnhelseHiển thị “Bạn đã không vào điểm”1 /* Fig. 3.8: fig03_08.c 2 Class average program with sentinel-controlled repetition */ 3 #include <stdio.h> 4 5 /* function main begins program execution */ 6 int main() 7 { 8 int counter; /* number of grades entered */ 9 int grade; /* grade value */ 10 int total; /* sum of grades */ 11 12 float average; /* number with decimal point for average */ 13 14 /* initialization phase */ 15 total = 0; /* initialize total */ 16 counter = 0; /* initialize loop counter */ 17 18 /* processing phase */ 19 /* get first grade from user */ 20 printf( "Enter grade, -1 to end: " ); /* prompt for input */ 21 scanf( "%d", &grade ); /* read grade from user */ 22 23 /* loop while sentinel value not yet read from user */ 24 while ( grade != -1 ) { 25 total = total + grade; /* add grade to total */ 26 counter = counter + 1; /* increment counter */ 27 28 printf( "Enter grade, -1 to end: " ); /* prompt for input */ 29 scanf("%d", &grade); /* read next grade */ 30 } /* end while */ 31 32 /* termination phase */ 33 /* if user entered at least one grade */ 34 if ( counter != 0 ) { 35 36 /* calculate average of all grades entered */ 37 average = ( float ) total / counter; 38 39 /* display average with two digits of precision */ 40 printf( "Class average is %.2f\n", average ); 41 } /* end if */ 42 else { /* if no grades were entered, output message */ 43 printf( "No grades were entered\n" ); 44 } /* end else */ 45 46 return 0; /* indicate program ended successfully */ 47 48 } /* end function main */ Enter grade, -1 to end: 75Enter grade, -1 to end: 94Enter grade, -1 to end: 97Enter grade, -1 to end: 88Enter grade, -1 to end: 70Enter grade, -1 to end: 64Enter grade, -1 to end: 83Enter grade, -1 to end: 89Enter grade, -1 to end: -1Class average is 82.50Enter grade, -1 to end: -1No grades were entered 30Bản chất của việc lặp được kiểm soát bởi biến đếm:Các yêu cầu lặp kiểm soát bởi biến đếm Counter• Tên của biến kiểm soát (hoặc đếm số lần lặp)• Giá trị đầu tiên của biến kiểm soát• Với mỗi lần lặp thì biến kiểm soát sẽ thay đổi giátrị và có thể tăng lên hoặc giảm xuống • Cần điều kiện để kiểm tra giá trị cuối của biến kiểm soát31LLệệnh lnh lặặp for trong Cp for trong C 32Lệnh lặp For có thể được viết thành lặp while như sau:Khởi tạo ban đầu;while ( Kiểm tra điều kiện tiếp tục lặp ) {Các lệnh; tăng biến điều khiển (biến đếm);} Khởi tạo ban đầu và việc thay đổibiến đếm • Sử dụng dấu “,” trong danh sách biến điều khiển• Ví dụ:for (int i = 0, j = 0; j + i <= 10; j++, i++)printf( "%d\n", j + i );Trong đó: i, j cùng được khởi tạo ban đầu, làm điều kiện thoát khỏi vòng lặp for, và được tăng giá trị sau mỗi lần lặp.33Các biểu thức số học• Khởi tạo ban đầu, tiếp tục lặp lại, và việc thay đổi biến điều khiển có thể là các biểu thức số học. Nếu x= 2vày= 10for ( j = x; j <= 4 * x * y; j += y / x )thì viết tương đương:for ( j = 2; j <= 80; j += 5 )Lưu ý về lệnh for :• Thay đổi biến điều khiển: tăng hoặc giảm.• Nếu điều kiện tiếp tục lặp ngay từ ban đầu nhận giá trịfalse– Khối lệnh trong vòng lặp không được thực hiện– Cần kiểm soát xử lý với các lệnh tiếp sau lệnh for34LLệệnh đa lnh đa lựựa cha chọọn n switchswitchswitch• Được sử dụng khi một biến hoặc biểu thức được kiểm tra tất cả các giá trị có thể, mỗi giá trị tương ứng với những hành động khác nhau.Cú pháp• Dãy các nhãn casevà một trường hợp defaultkhi value nằm ngoài tập giá trị.switch ( value ){case '1':Câu lệnh; break;case '2':Câu lệnh; break;default:Câu lệnh; break;}• break;thoát khỏi lệnh35truefalse .case a case a action(s) breakcase b case b action(s) breakfalsefalsecase z case z action(s) breaktruetruedefault action(s) 1 /* Fig. 4.7: fig04_07.c 2 Counting letter grades */ 3 #include <stdio.h> 4 5 /* function main begins program execution */ 6 int main() 7 { 8 int grade; /* one grade */ 9 int aCount = 0; /* number of As */ 10 int bCount = 0; /* number of Bs */ 11 int cCount = 0; /* number of Cs */ 12 int dCount = 0; /* number of Ds */ 13 int fCount = 0; /* number of Fs */ 14 15 printf( "Enter the letter grades.\n" ); 16 printf( "Enter the EOF character to end input.\n" ); 17 18 /* loop until user types end-of-file key sequence */ 19 while ( ( grade = getchar() ) != EOF ) { 20 21 /* determine which grade was input */ 22 switch ( grade ) { /* switch nested in while */ 23 24 case 'A': /* grade was uppercase A */ 25 case 'a': /* or lowercase a */ 26 ++aCount; /* increment aCount */ 27 break; /* necessary to exit switch */ 28 29 case 'B': /* grade was uppercase B */ 30 case 'b': /* or lowercase b */ 31 ++bCount; /* increment bCount */ 32 break; /* exit switch */ 33 34 case 'C': /* grade was uppercase C */ 35 case 'c': /* or lowercase c */ 36 ++cCount; /* increment cCount */ 37 break; /* exit switch */ 38 39 case 'D': /* grade was uppercase D */ 40 case 'd': /* or lowercase d */ 41 ++dCount; /* increment dCount */ 42 break; /* exit switch */ 43 44 case 'F': /* grade was uppercase F */ 45 case 'f': /* or lowercase f */ 46 ++fCount; /* increment fCount */ 47 break; /* exit switch */ 48 49 case '\n': /* ignore newlines, */ 50 case '\t': /* tabs, */ 51 case ' ': /* and spaces in input */ 52 break; /* exit switch */ 53 54 default: /* catch all other characters */ 55 printf( "Incorrect letter grade entered." ); 56 printf( " Enter a new grade.\n" ); 57 break; /* optional; will exit switch anyway */ 58 } /* end switch */ 59 60 } /* end while */ 61 62 /* output summary of results */ 63 printf( "\nTotals for each letter grade are:\n" ); 64 printf( "A: %d\n", aCount ); /* display number of A grades */ 65 printf( "B: %d\n", bCount ); /* display number of B grades */ 66 printf( "C: %d\n", cCount ); /* display number of C grades */ 67 printf( "D: %d\n", dCount ); /* display number of D grades */ 68 printf( "F: %d\n", fCount ); /* display number of F grades */ 69 70 return 0; /* indicate program ended successfully */ 71 72 } /* end function main */ Enter the letter grades.Enter the EOF character to end input.abcCAdfCEIncorrect letter grade entered. Enter a new grade.DAb^ZTotals for each letter grade are:A: 3B: 2C: 3D: 2F: 1 [...]...16 Lặp với điều kiện trước T F do while statement T F T F for statement C C ấ ấ u tr u tr ú ú c l c l ệ ệ nh. nh. Cấu trúc lặp while statement Lặp với điều kiện sau Lặp với số lần lặp cho trước 17 C C ấ ấ u tr u tr ú ú c l c l ự ự a ch a ch ọ ọ n trong C n trong C  Ví dụ: if ( grade >= 60 ) printf( "Passed\n"... false false true || false true !false true 47 Nh Nh ầ ầ m l m l ẫ ẫ n to n to á á n n t t ử ử ( ( == == ) ) v v à à ( ( = = ) )  Lỗi trầm trọng: nếu lỗi cú pháp thì chương trình biên dịch sẽ thơng báo.  Lỗi về logic: chương trình dịch khơng thơng báo • Ví dụ: sử dụng == if ( payCode == 4 ) printf( "You get a bonus!\n" ); – Kiểm tra điều kiện payCode, nếu payCode = 4 thì nhận thưởng –... thay == bằng dấu = if ( payCode = 4 ) printf( "You get a bonus!\n" ); – payCode được gán bằng 4, 4 # 0, do đóbiểu thức là true, nhận thưởng được thực hiện • Sai Logic, khơng sai cú pháp nên trình biên dịch không thông báo . LT LẬẬP TRÌNHP TRÌNHLẬP TRÌNH CẤU TRÚC(structured programming)NỘI DUNG:Khái niệm lập trình cấu trúc So sánh với lập trình hướng đối tượng Cấu trúc lệnh.. chương trìnhobject{varAvarBfunctionA { ... }functionB { ... }}varCvarDfunctionC { ... }main { ... }--- Kết thúc chương trình1 3 Lập trình cấu trúc bắt buộc lập