Tài liệu Passcal

I. NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH 1.1. Khái niệm về ngôn ngữ lập trình & chương trình máy tính Con người liên lạc với nhau thông qua ngôn ngữ, tạo ra các mẫu từ ngữ và âm thanh. Ngôn ngữ lập trình cũng tương tự như vậy, đó là một tập từ ngữ và ký hiệu cho phép lập trình viên hoặc người dùng có thể nói chuyện với máy tính. Cũng giống như tiếng Anh, tiếng Tây Ban Nha hoặc tiếng Trung Quốc và những ngôn ngữ tiếng nói khác, ngôn ngữ lập trình cũng có các luật được gọi là cú pháp (syntax) để đảm bảo ngôn ngữ đó được vận dụng một cách chính xác. Ðó là một tập các chỉ thị (instruction) được sắp xếp theo một trật tự định trước nhằm hướng dẫn máy tính thực hiện các thao tác, hành động cần thiết để đáp ứng một mục tiêu đã định trước của con người như truy xuất dữ liệu, tìm kiếm, giải bài toán, .Các chỉ thị này có thể được viết bằng nhiều ngôn ngữ lập trình khác nhau. 1.2. Các loại ngôn ngữ lập trình thông dụng Có hàng trăm loại ngôn ngữ lập trình khác nhau, mỗi loại ngôn ngữ đều có cú pháp riêng của nó. Một số ngôn ngữ thì được phát triển để dùng trên các loại máy tính chuyên biệt, một số ngôn ngữ khác thì - do sự thành công của nó - đã trở thành chuẩn và được áp dụng trên đa số các máy tính. Ngôn ngữ lập trình có thể được phân chia thành 3 loại chính : ngôn ngữ máy, hợp ngữ và ngôn ngữ cấp cao. Ngôn ngữ máy Ngôn ngữ máy (mã máy) là ngôn ngữ nền tảng của bộ vi xử lý. Các chương trình được viết trong tất cả các loại ngôn ngữ khác cuối cùng đều được chuyển thành ngôn ngữ máy trước khi chương trình đó được thi hành. Vì tập lệnh của ngôn ngữ máy phụ thuộc vào loại vi xử lý nên ngôn ngữ máy sẽ khác nhau trên những máy tính có sử dụng bộ vi xử lý khác nhau. Lợi điểm của viết chương trình bằng ngôn ngữ máy là lập trình viên có thể điều khiển máy tính trực tiếp và đạt được chính xác điều mình muốn làm. Do đó, các chương trình ngôn ngữ máy được viết tốt là những chương trình rất hiệu quả (tốc độ thi hành nhanh, kích thước nhỏ). Bất lợi của chương trình ngôn ngữ máy là thông thường sẽ mất rất nhiều thời gian để viết, rất khó đọc, theo dõi để tìm lỗi. Thêm vào đó, bởi vì chương trình được viết bằng tập lệnh phụ thuộc vào bộ vi xử lý nên chương trình chỉ chạy được trên những máy tính có cùng bộ vi xử lý mà thôi. Ngôn ngữ máy cũng được gọi là ngôn ngữ cấp thấp (low-level language) Hợp ngữ Hợp ngữ được phát triển nhằm giúp các lập trình viên dễ nhớ các chỉ thị của chương trình hơn. Hợp ngữ tương tự như ngôn ngữ máy nhưng lại sử dụng các ký hiệu gợi nhớ (mnemonics hay mã lệnh hình thức - symbolic operation code) để biểu diễn cho các mã lệnh của máy. Một đặc điểm khác nữa là hợp ngữ thông thường cho phép định địa chỉ hình thức (symbolic addressing), nghĩa là một vị trí bộ nhớ trong máy tính có thể được tham chiếu tới thông qua một cái tên hoặc ký hiệu, chẳng hạn như TOTAL thay vì phải sử dụng địa chỉ thực sự của nó (bằng con số nhị phân) trong ngôn ngữ máy. Các chương trình hợp ngữ còn bao gồm các chỉ thị vĩ mô (macro instruction) có thể tạo ra nhiều lệnh mã máy. Các chương trình hợp ngữ được chuyển sang mã máy thông qua một chương trình đặc biệt gọi là trình hợp dịch (assembler). Mặc dù hợp ngữ tương đối dễ dùng hơn mã máy nhưng hợp ngữ vẫn được xem là ngôn ngữ cấp thấp bởi vì nó vẫn còn rất gần với từng thiết kế của máy tính. Ngôn ngữ cấp cao Cuộc cách mạng của ngôn ngữ máy tính bắt đầu với sự phát triển của ngôn ngữ cấp cao vào cuối thập kỷ 1950 và 1960. Ngôn ngữ cấp cao gần gũi hơn với ý niệm ngôn ngữ mà hầu hết mọi người đều biết, nó bao gồm các danh từ, động từ, ký hiệu toán học, liên hệ và các thao tác luận lý. Các yếu tố này có thể được phối hợp, liên kết với nhau tạo thành một hình thức của câu. Các "câu" này được gọi là các mệnh đề của chương trình (program statement). Chính vì những đặc điểm này, các lập trình viên dễ dàng đọc và dễ học ngôn ngữ cấp cao hơn so với ngôn ngữ máy hoặc hợp ngữ. Một lợi điểm quan trọng là ngôn ngữ cấp cao thông thường không phụ thuộc vào máy tính, nghĩa là các chương trình viết bằng ngôn ngữ cấp cao có thể chạy trên các loại máy tính khác nhau (sử dụng các bộ vi xử lý khác nhau). Các ngôn ngữ lập trình thông dụng Mặc dù đã có hàng trăm ngôn ngữ lập trình được sinh ra, chỉ có một số ít là được sử dụng rộng rãi và được xem là một chuẩn công nghiệp. Các ngôn ngữ này đều có thể được sử dụng trên nhiều loại máy tính khác nhau. BASIC, viết tắt của cụm từ Beginner's All-Purpose Symbolic Instruction Code, được phát triển bởi John Kermeny và Thomas Kurtz vào năm 1964 tại trường đại học Dartmouth. Ban đầu, họ thiết kế BASIC là một ngôn ngữ lập trình đơn giản, có tính tương tác để các sinh viên học tập và sử dụng. BASIC đã trở thành một trong những ngôn ngữ lập trình thông dụng nhất được sử dụng trên các máy vi tính và máy tính mini ngày nay. COBOL, viết tắt của COmmon Business Oriented Language, được giới thiệu vào năm 1960. Ðược hỗ trợ bởi bộ quốc phòng Hoa Kỳ, COBOL được phát triển bởi một hội đồng bao gồm các đại diện từ phía chính phủ và công nghiệp. Grace M.Hopper là người chính yếu trong hội đồng và được xem là nhà phát triển chính của ngôn ngữ COBOL. COBOL đã từng là một trong những ngôn ngữ được dùng rộng rãi nhất cho các ứng dụng thương mại. Bằng cách dùng một hình thức tựa tiếng Anh, các câu lệnh của COBOL được sắp xếp vào trong các câu và nhóm lại thành từng đoạn (paragraph). Hình thức tiếng Anh giúp COBOL dễ viết và đọc nhưng cũng làm cho chương trình nguồn dài hơn. COBOL rất tốt trong việc xử lý các tập tin lớn và thực hiện nhưng phép tính thương mại tương đối đơn giản. C, được phát triển bởi tác giả Dennis Ritchie tại phòng thí nghiệm Bell vào năm 1972. Ban đầu, C được thiết kế như là một ngôn ngữ để viết các phần mềm hệ thống, nhưng ngày nay, nó được xem là một ngôn ngữ công dụng chung. C là một ngôn ngữ lập trình mạnh mẽ đòi hỏi kỹ năng lập trình chuyên nghiệp mới có thể sử dụng hiệu quả được. Nhu cầu dùng C để phát triển nhiều loại phần mềm kể cả các ứng thương mại đang gia tăng. Các chương trình C thường được dùng với hệ điều hành Unix (phần lớn hệ điều hành Unix được viết bằng C). FORTRAN, viết tắt của FORmula TRANslator được phát triển bởi một nhóm lập trình viên của công ty IBM dưới sự lãnh đạo của John Backus. Công bố vào năm 1957, FORTRAN được thiết kế như là một ngôn ngữ lập trình dành cho các nhà khoa học, kỹ sư và toán học. FORTRAN được xem như là ngôn ngữ lập trình cấp cao đầu tiên và được chú ý bởi khả năng của nó cho phép dễ dàng diễn đạt và tính toán các phương trình toán học. PASCAL, ngôn ngữ sẽ được sử dụng để giảng dạy trong giáo trình này, được phát triển vào năm 1968 bởi Niklaus Wirth, một nhà khoa học máy tính tại Zurich, Thụy Sĩ. Pascal được phát triển để giảng dạy lập trình. Tên Pascal không phải là từ viết tắt, đó là tên của một nhà toán học, Blaise Pascal (1623 - 1662) người đầu tiên tạo ra máy tính. Pascal, dùng trong cả máy tính cá nhân và máy tính lớn là một trong những ngôn ngữ lập trình đầu tiên được phát triển trong đó khuyến khích phương pháp lập trình cấu trúc. Các loại ngôn ngữ lập trình khác ALGOL (ALGOrithmetic Language). Ngôn ngữ lập trình cấu trúc dùng cho các ứng dụng khoa học và toán học. APL(A Programming Language). Một ngôn ngữ mạnh mẽ, dễ dùng, rất tốt trong việc xử lý dữ liệu được lưu dưới dạng bảng (ma trận) FORTH, tương tự như C, tạo ra các mã chương trình nhanh và hiệu quả. Ban đầu được phát triển để điều khiển kính viễn vọng không gian. LISP, LISt Processing, ngôn ngữ trí tuệ nhân tạo thông dụng. LOGO, chủ yếu được biết đến như là một công cụ để dạy khả năng giải quyết vấn đề. MODULA-3, tương tự như PASCAL. Dùng chủ yếu để phát triển các phần mềm hệ thống. PILOT, Programmed Inquiry Learning Or Teaching, dùng bởi các nhà giáo dục để viết các chương trình hướng dẫn CAD. PL/I, Programming Language/ One. Ngôn ngữ thương mại và khoa học phối hợp nhiều chức năng của FORTRAN và COBOL. PROLOG, PROgramming LOgic. Dùng trong trí tuệ nhân tạo. RPG, Report Program Generator. Dùng các mẫu đặc biệt để giúp người dùng xác định dữ liệu vào, dữ liệu ra và các yêu cầu tính toán của một chương trình. ADA, lấy tên của Augusta Ada Bryon, người được xem là đã viết chương trình đầu tiên, được thiết kế để phục vụ cho việc viết, bảo trì các chương trình lớn trong một khoảng thời gian dài. 1.3. Trình thông dịch và biên dịch Mọi chương trình được viết bằng các ngôn ngữ không phải là ngôn ngữ máy cuối cùng đều phải được chuyển đổi sang ngôn ngữ máy trước khi được thi hành. Chương trình ngôn ngữ cấp cao được dịch sang ngôn ngữ máy bằng một trong hai cách : bằng trình biên dịch (compiler) hoặc trình thông dịch (interpreter). Trình biên dịch : Sẽ chuyển đổi toàn bộ chương trình sang mã máy, rồi chứa kết quả vào dĩa để có thể thi hành về sau. Chương trình ngôn ngữ cấp cao được chuyển đổi được gọi là chương trình nguồn (source program) và chương trình ngôn ngữ máy được tạo ra được gọi là chương trình đối tượng (object program) hoặc mã đối tượng (object code). Khi người dùng muốn chạy chương trình, chương trình đối tượng sẽ được nạp lên bộ nhớ chính của CPU và các chỉ thị của chương trình sẽ được thi hành. Khi được hướng dẫn bởi các chỉ thị của chương trình, CPU sẽ truy xuất dữ liệu và tạo ra các kết quả. Trình biên dịch sẽ kiểm tra cú pháp chương trình, thực hiện các phép kiểm tra logic và đảm bảo các dữ liệu sắp được sử dụng trong các phép so sánh, tính toán đã được định nghĩa một cách hợp lý ở một nơi nào đó trong chương trình. Một chức năng quan trọng của trình biên dịch là nó sẽ tạo ra một danh sách lỗi của tất cả mệnh đề trong chương trình vi phạm cú pháp của ngôn ngữ. Danh sách này giúp lập trình viên dễ dàng sửa đổi chương trình. Do ngôn ngữ máy phụ thuộc vào bộ vi xử lý nên các máy tính khác nhau sẽ cần có các trình biên dịch khác nhau đối với cùng một ngôn ngữ cấp cao. Ví dụ, một máy mainframe, máy mini và máy tính cá nhân cần có các trình biên dịch khác nhau để biên dịch cùng một chương trình nguồn sang mã máy của từng loại máy này. Trình thông dịch : Thay vì chuyển đổi toàn bộ chương trình nguồn như trình biên dịch, trình thông dịch chỉ chuyển đổi một mệnh đề của chương trình và thực hiện đoạn mã kết quả ngay, sau đó nó tiếp tục chuyển đổi mệnh đề thứ 2 rồi thi hành đoạn mã kết quả thứ 2 và cứ thế. Khi sử dụng trình thông dịch, mỗi lần chạy chương trình là mỗi lần chương trình nguồn được thông dịch sang ngôn ngữ máy. Không có chương trình đối tượng nào được tạo ra. Các trình thông dịch thường được dùng trên các máy tính cá nhân không có đủ bộ nhớ hoặc sức mạnh tính toán cần thiết để dùng trình biên dịch. Lợi điểm của trình thông dịch là lập trình viên vẫn có thể chạy một chương trình vẫn còn lỗi cú pháp. Chỉ đến lúc thông dịch đến câu lệnh có lỗi cú pháp, quá trình thi hành chương trình mới bị ngừng lại và trình thông dịch sẽ thông báo lỗi. Ðiểm bất lợi là các chương trình thông dịch chạy không nhanh bằng các chương trình được biên dịch vì quá trình chuyển đổi sang ngôn ngữ máy được thực hiện cùng với quá trình thi hành chương trình. Vì lý do này, ngày nay, đa số các ngôn ngữ cấp cao đều dùng trình biên dịch. 1.4. Lập trình cấu trúc Lập trình cấu trúc là một phương pháp lập trình có các đặc trưng cơ bản sau : tính đơn thể, cấu trúc điều khiển và tính vào/ra đơn. Tuân thủ theo nguyên tắc lập trình có cấu trúc sẽ giúp các chương trình dễ viết, dễ đọc, dễ hiểu, dễ kiểm lỗi và dễ hiệu chỉnh. Tính đơn thể (modules) : Với lập trình cấu trúc, các vấn đề trong lập trình được phân rã (chia nhỏ) thành những phần nhỏ hơn gọi là các đơn thể. Mỗi đơn thể, được gọi là một chương trình con trong các ngôn ngữ lập trình, sẽ thực hiện một nhiệm vụ định trước trong chương trình. Ðiểm lợi chính của kỹ thuật này là nó đơn giản hóa việc phát triển chương trình vì mỗi đơn thể chương trình có thể được phát triển một cách độc lập. Khi các đơn thể được lắp ghép lại, chúng tạo thành một chương trình hoàn chỉnh tạo ra được kết quả mong muốn. Sơ đồ cấu trúc (structure chart) hay còn gọi là sơ đồ phân cấp (hierarchy chart) thường được dùng để phân rã và biểu diễn cho các đơn thể trong chương trình. Khi một quá trình phân rã chương trình hoàn tất, toàn bộ cấu trúc của chương trình sẽ được biểu diễn bằng một sơ đồ phân cấp. Sau đây là một ví dụ : Cấu trúc điều khiển (control structure) : Trong lập trình cấu trúc, người ta sử dụng 3 cấu trúc điều khiển để tạo nên logic của chương trình. Mọi vấn đề logic đều có thể giải quyết được bằng cách phối hợp 3 cấu trúc này. 3 cấu trúc này là : cấu trúc tuần tự (sequence), cấu trúc chọn (selection) và cấu trúc lặp (iteration). Cấu trúc tuần tự : trong cấu trúc này, việc các quá trình được thực hiện tuần tự, từ quá trình này đến quá trình theo sau nó. Cấu trúc chọn : hay còn gọi là cấu trúc nếu … thì …ngược lại (if….then…else) cho phép các lập trình viên diễn đạt được các logic điều kiện trong chương trình. Ý nghĩa của cấu trúc này là nếu điều kiện là đúng thì thực hiện quá trình ứng với điều kiện đúng, ngược lại, thực hiện quá trình ứng với điều kiện sai. Một dạng khác của cấu trúc chọn là cấu trúc case. Cấu trúc case được dùng khi một điều kiện được kiểm tra có thể dẫn đến 2 hay nhiều quá trình xử lý khác nhau. Trong một chương trình, menu là một ví dụ về cấu trúc case vì nó cung cấp nhiều chọn lựa xử lý khác nhau. Cấu trúc lặp : (iteration structure hoặc looping structure) : cho phép thực hiện nhiều lần một quá trình dựa trên một điều kiện cho trước. Có 2 dạng cơ bản của cấu trúc lặp là cấu trúc lặp for và while. Cấu trúc lặp for cho phép lặp lại một quá trình xử lý một số lần xác định trước. Còn cấu trúc lặp while thì lặp lại quá trình xử lý cho đến lúc điều kiện kiểm tra không còn đúng nữa. Chi tiết của các cấu trúc này sẽ được giới thiệu chi tiết trong các bài học liên quan đến ngôn ngữ PASCAL. Vào/ra đơn( single entry/exit) : Đây là một khái niệm quan trọng trong lập trình cấu trúc. Vào/ ra đơn nghĩa là chỉ có một điểm vào và một điểm ra đối với mỗi cấu trúc trong 3 cấu trúc ở trên. Ðiểm vào là điểm bắt đầu cấu trúc điều khiển và điểm ra là điểm kết thúc cấu trúc điều khiển. Tính chất này cải thiện đáng kể logic của một chương trình, bởi vì, khi đọc một chương trình, lập trình viên có thể đảm bảo rằng cho dù có chuyện gì xảy ra trong cấu trúc đi nữa thì cấu trúc điều khiển chỉ đi ra ở một điểm duy nhất. Trước khi có lập trình cấu trúc, nhiều lập trình viên hay có thói quen chuyển điều khiển đến những phần khác trong chương trình màkhông tuân theo luật vào/ra đơn. Ðiều này sẽ dẫn đến một thiết kế chương trình tồi, cực kỳ khó khăn để đọc và kiểm tra lỗi cũng như hiệu chỉnh. Chương trình viết theo lối này sẽ giống như một mớ dây rối !! 1.5. Lập trình hướng đối tượng Lập trình hướng đối tượng (Object Oriented Programming – OOP) là một tiếp cận mới cho việc phát triển phần mềm cho phép lập trình viên tạo ra các đối tượng (object), một phương pháp kết hợp cả dữ liệu và các câu lệnh của chương trình. Theo kiểu lập trình truyền thống, người ta thường lưu trữ dữ liệu - chẳng hạn như các tập tin - độc lập với chương trình thao tác trên dữ liệu đó. Do đó, mỗi chương trình phải tự định nghĩa cách thức sử dụng dữ liệu cho chính nó. Ðiều này thường dẫn đến sự trùng lắp mã lệnh, hơn nữa, mỗi lần dữ liệu thay đổi thì mã chương trình phải thay đổi theo. Với lập trình hướng đối tượng, các câu lệnh của chương trình cũng như dữ liệu được kết hợp trong các đối tượng mà sau đó có thể được dùng đi dùng lại nhiều lần bất cứ khi nào ta cần. Các lệnh đặc biệt gọi là phương thức (method) sẽ định nghĩa cách thức phản ứng của đối tượng khi đối tượng đó được dùng trong chương trình. Khi dùng lập trình hướng đối tượng, các lập trình viên sẽ định nghĩa ra các lớp đối tượng (class). Mỗi lớp sẽ có những phương thức đặc trưng cho lớp đó. Ngoài ra, các lớp đối tượng còn có khả năng truyền những phương thức của nó cho những lớp thấp hơn gọi là thừa kế (inheritance). Một dẫn xuất (instance) của đối tượng sẽ chứa tất cả phương thức từ các lớp cao hơn cộng với các phương thức đặc trưng của nó. Khi một đối tượng nhận được một chỉ thị để thực hiện điều gì, người ta chỉ thị đó là một thông điệp (message). Không giống như lập trình truyền thống, thông điệp không cần phải chỉ rõ cho đối tượng biết phải thực hiện như thế nào mà chỉ cần bảo đối tượng phải cung cấp kết quả gì. Còn thực hiện như thế nào sẽ được định nghĩa trong các phương thức của đối tượng đó hoặc thừa kế từ các cấp cao hơn. Liên quan đến lập trình hướng đối tượng là các phần mềm hướng đối tượng (object-oriented software) và hệ điều hành hướng đối tượng (object-oriented operating system). Phần mềm hướng đối tượng là phần mềm sử dụng phương pháp lập trình hướng đối tượng. Còn hệ điều hành hướng đối tượng là hệ điều hành được thiết kế đặc biệt để chạy các ứng dụng hướng đối tượng. II. CÁC BƯỚC XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH Việc sử dụng máy tính điện tử (MTÐT) để giải quyết một vấn đề nào đó thường được quan niệm một cách không chuẩn xác, đơn giản đó chỉ là việc lập trình thuần túy. Thực ra, đó là cả một quá trình phức tạp bao gồm nhiều giai đoạn phát triển mà lập trình chỉ là một trong các giai đoạn đó (thậm chí chưa chắc đã là phần việc quan trọng nhất). Các bước quan trọng của toàn bộ quá trình được liệt kê dưới đây: Bước 1. Xác định vấn đề - bài toán. Bước đầu tiên của bước phân tích hệ thống là nhằm phát biểu chính xác vấn đề - bài toán, làm rõ những yêu cầu mà người sử dụng đòi hỏi. Sau khi nghiên cứu vấn đề được đặt ra, người phân tích viên thiết lập mối phụ thuộc giữa các dữ kiện và kết quả phải tìm. Trên cơ sở có được mô hình vấn đề - bài toán, người phân tích viên sẽ đánh giá, nhận định tính khả thi của vấn đề - bài toán được đặt ra có đáng phải giải quyết không? Bước 2. Lựa chọn phương pháp giải. Có thể có nhiều cách khác nhau để giải quyết vấn đề - bài toán đã thiết lập ở bước 1. Các phương pháp có thể khác nhau về thời gian thực hiện. chi phí lưu trữ dữ liệu, độ chính xác Nói chung không có phương pháp tối ưu về mọi phương diện. Tùy theo nhu cầu cụ thể mà lựa chọn phương pháp thích hợp. Việc lựa chọn trên cũng cần căn cứ vào khả năng xử lý tự động mà ta sẽ sử dụng. Bước 3. Xây dựng thuật toán hoặc thuật giải. Xây dựng mô hình chặt chẽ, chính xác hơn và chi tiết hóa hơn phương pháp đã lựa chọn. Xác định rõ ràng dữ liệu vào, ra cho các bước thực hiện cơ bản và trật tự thực hiện các bước cơ bản đó. Nên áp dụng phương pháp thiết kế có cấu trúc, từ thiết kế tổng thể tiến hành làm mịn dần từng bước. Bước 4. Cài đặt chương trình. Mô tả thuật giải bằng chương trình. Dựa vào thuật giải đã được xây dựng, căn cứ quy tắc của một ngôn ngữ lập trình để soạn thảo ra chương trình thể hiện giải thuật thiết lập ở bước 3. Bước 5. Hiệu chỉnh chương trình. Ở bước 4, nói chung chúng ta không tránh khỏi sai sót. Ở bước 5 này chúng ta cho chương trình chạy thử để phát hiện và điều chỉnh các sai sót nếu tìm thấy. Có hai loại lỗi: Lỗi cú pháp là lỗi do không tuân thủ đúng các quy tắc viết chương trình trên một ngôn ngữ lập trình cụ thể. Lỗi ngữ nghĩa là lỗi làm sai lạc ý nghĩa hoặc dẫn đến bế tắc của chương trình. Lỗi cú pháp thường dễ phát hiện và hiệu chỉnh hơn lỗi ngữ nghĩa. Cần phải nói rằng việc hiệu chỉnh chương trình khá phức tạp, mất nhiều thời gian và công sức. Việc xây dựng tốt, phù hợp, đầy đủ các bộ dữ liệu để kiểm chứng chương trình là hết sức quan trọng, giúp phát hiện ra các lỗi ngữ nghĩa của chương trình cũng như có thể có vấn đề gì đó bị bỏ sót. Bước 6. Thực hiện chương trình. Cho MTÐT thực hiện chương trình. Tiến hành phân tích kết quả thu được. Việc phân tích kết quả nhằm khẳng định kết quả đó có phù hợp hay không. Nếu không, cần kiểm tra lại toàn bộ các bước một lần nữa. Nói chung, dù thận trọng đến mức nào đi nữa thì sau mỗi bước thực hiện nêu trên cũng không khẳng định được kết quả thực hiện từng bước là đúng đắn tuyệt đối. Hơn nữa, như ở bước 5, ta chỉ hiệu chỉnh tất cả các lỗi đã được phát hiện. Còn có thể có sai sót khác của chương trình với một bộ dữ liệu nào khác phức tạp hơn mà ta chưa có cơ hội để phát hiện trước đó. Do đó, ta không thể khẳng định được rằng, chương trình đúng tuyệt đối, không còn sai sót nữa. Như vậy, việc giải quyết một vấn đề cụ thể thực hiện qua hai giai đoạn. Giai đoạn đầu là giai đoạn quan niệm, gồm các bước phân tích, lựa chọn mô hình, xây dựng thuật giải, cài đặt chương trình. Giai đoạn sau là khai thác và bảo trì chương trình. Trong quá trình sử dụng, nói chung thường có nhu cầu về cải tiến, mở rộng chương trình do các yếu tố của bài toán ban đầu có thể thay đổi. III. CÂU HỎI ÔN TẬP 1. Chương trình máy tính là gì? Thế nào là ngôn ngữ lập trình? Theo anh chị, ngôn ngữ lập trình giống và khác như thế nào so với ngôn ngữ tự nhiên như tiếng Việt ? 2. Ngôn ngữ lập trình có thể phân chia ra làm mấy loại? Ưu điểm của chương trình mã máy là gì? Liệu có nên viết toàn bộ phần mềm bằng mã máy không? 3. So sánh trình thông dịch và trình biên dịch? Ưu điểm và khuyết điểm của trình thông dịch và biên dịch? 4. Lập trình cấu trúc là gì? Tại sao phải lập trình cấu trúc? 3 cấu trúc điều khiển căn bản là gì? Cho ví dụ minh họa? 5. Các bước xây dựng một chương trình? Tại sao phải có các bước này? Liệu có thể viết chương trình ngay mà không cần các bước xác định bài toán, xây dựng thuật giải hay không? §2 : Mở đầu về ngôn ngữ Pascal YÊU CẦU CỦA BÀI GIẢNG Nắm được : Các khái niệm từ khóa, tên , tên chuẩn và cách đặt tên của ngôn ngữ Pascal Cấu trúc một chương trình Pascal Cách sử dụng phần mềm Turbo Pascal để soạn thảo và thực hiện một chương trình Pascal. 5.1. GIỚI THIỆU NGÔN NGỮ PASCAL PASCAL là ngôn ngữ lập trình cấp cao được giáo sư Niklaus Wirth ở trường đại học Kỹ thuật Zurich (Thụy sĩ) thiết kế và công bố vào năm 1971. Ông đặt tên cho ngôn ngữ của mình là Pascal để tưởng nhớ nhà toán học nổi tiếng người Pháp ở thế kỷ 17: Blaise Pascal, người đã sáng chế ra chiếc máy tính cơ khí đầu tiên của nhân loại. Qua thời gian sử dụng, Pascal ngày càng được đông đảo người dùng đánh gía cao, và trở thành một trong các ngôn ngữ thảo chương phổ biến nhất hiện nay. Thành công của ngôn ngữ Pascal là ở chỗ: nó là ngôn ngữ đầu tiên đưa ra và thể hiện được khái niệm lập trình có cấu trúc. Ý tưởng về một chương trình có cấu trúc xuất phát từ suy nghĩ cho rằng có thể chia một bài toán lớn, phức tạp thành nhiều bài toán nhỏ, đơn giản hơn. Nếu mỗi bài toán nhỏ được giải quyết bằng một chương trình con, thì khi liên kết các chương trình con này lại sẽ tạo nên một chương trình lớn giải quyết được bài toán ban đầ?. Bằng cách chia một chương trình thành các chương trình con như vậy, người thảo chương có thể lập trình để giải quyết riêng lẻ từng phần một, từng khối một, hoặc có thể tổ chức để nhiều người cùng tham gia, mỗi người phụ trách một vài khối. Ðặc biệt khi phải thay đổi hay sửa chữa trong một khối thì điều đó sẽ ít ảnh hưởng đến các khối khác. Tính cấu trúc của ngôn ngữ Pascal còn thể hiện trong việc tổ chức các câu lệnh và tổ chức dữ liệu. Từ các lệnh đã có, người thảo chương có thể nhóm chúng lại với nhau và đặt giữa hai từ khóa Begin và End tạo thành một câu lệnh mới phức tạp hơn gọi là câu lệnh ghép. Ðến lượt mình, hai hay nhiều lệnh ghép lại có thể được nhóm lại để tạo thành một câu lệnh ghép phức tạp hơn nữa,.v.v. Tương tự như thế, ngôn ngữ Pascal cũng cho phép xây dựng các kiểu dữ liệu phức tạp hơn từ các kiểu dữ liệu đã có. Pascal là một ngôn ngữ không chỉ chặt chẽ về mặt cú pháp mà còn chặt chẽ về mặt dữ liệu. Mỗi biến, mỗi hằng tham gia trong chương trình luôn có một kiểu dữ liệu xác định và chỉ nhận những gía trị có cùng kiểu dữ liệu với nó. Ðiều này buộc người lập trình phải nắm chắc cú pháp và luôn chú ý đến tính tương thích của các biểu thức về mặt kiểu dữ liệu. Chính vì thế, thảo chương bằng ngôn ngữ Pascal là một cơ hội tốt không chỉ rèn luyện tư duy mà còn rèn luyện tính cẩn thận và chính xác. Ngày nay, Ngôn ngữ Pascal được dùng để viết các chương trình ứng dụng trong nhiều lĩnh vực. Với văn phạm sáng sủa, dễ hiểu, với khả năng đủ mạnh, Pascal được xem là ngôn ngữ thích hợp nhất để giảng dạy ở các trường phổ thông và đại học. 5.2. CÁC PHẦN TỬ CƠ BẢN CỦA NGÔN NGỮ PASCAL 5.2.1.Tập ký tự cơ bản Mỗi ngôn ngữ đều được xây dựng từ một tập ký tự nào đó. Nhiều ký tự nhóm lại với nhau tạo nên các từ. Nhiều từ liên kết với nhau theo một qui tắc ngữ pháp nhất định (gọi là văn phạm) thì tạo nên các mệnh đề. Trong các ngôn ngữ thảo chương, mệnh đề?còn được gọi là câu lệnh. Một tập hợp các câu lệnh được sắp xếp theo một trật tự nhất định nhằm chỉ thị cho máy các thao tác phải thực hiện tạo thành một chương trình. Các chương trình được soạn thảo bởi người thảo chương và được lưu trữ trên đĩa dưới dạng các tập tin. Ngôn ngữ Pascal được xây dựng trên bộ ký tự cơ bản, gồm: các chữ cái la tinh: A, B, C, .,Z, a, b, c, ., z các chữ số :0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 các ký hiệu đặc biệt: +, -, *, /, =, <, {, }, [, ], %, $, &, #, . ký tự gạch nối ‘_’ và ký tự trắng ‘ ‘ ( space) Các chữ Ả rập: α , β , γ , . không thuộc bộ ký tự của Pascal. 5.2.2. Từ khóa ( key word ): Có một số từ được Pascal dành riêng cho việc xây dựng các câu lệnh, các khai báo, các phép tính, . gọi là từ khóa. Việc sử dụng các từ khóa đòi hỏi phải tuân thủ đúng quy tắc đề ra, và đặc biệt là người lập trình không được đặt một tên mới (tên biến, tên hằng, tên hàm, tên thủ tục, .) trùng với một trong các từ khóa. Dưới đây là danh sách các từ khóa của Pascal : absolute, and, array, begin, case, const, div, do, downto, else, end, file, for, forward, function, goto, if, implementation, in, inline, interface, interrupt, label, mod, nil, not, of, or, packed, procedure, program, record, repeat, set, shl, shr, string, then, to, type, unit, until, uses, var, while, with, xor Các từ khóa có thể viết dưới dạng chữ hoa hay chữ thường hay xen kẽ chữ hoa với chữ thường đều được. Ví dụ viết begin hay Begin hay BEGIN là như nhau. 5.2.3. Tên (identifier): Các biến, các hằng, các hàm, các thủ tục, . được sử dụng trong chương trình đều cần phải đặt tên, còn gọi là định danh hay danh hiệu. Các tên này do người thảo chương tự đặt và phải đảm bảo đúng quy tắc: tên phải bắt đầu bằng chữ cái, kế đó có thể là chữ cái, chữ số, hay dấu gạch nối ‘_’. Tên không được đặt trùng với từ khóa. Chiều dài của tên tối đa là 127 ký tự. Thông thường tên nên đặt ngắn gọn và có tính gợi nhớ. Dưới đây là ví dụ về các tên được đặt đúng: Delta, X1, X2, i, j , Chuc_vu, Luong, So_luong, Don_gia. Còn các tên: 3ABC, In, Chu vi, Ma-so là sai vì : 3ABC: bắt đầu bằng số Chu vi: có chứa ký tự trắng Ma-so : ký tự ‘-’ là dấu trừ chứ không phải gạch nối. In : trùng với từ khóa In Cũng giống như từ khóa, Tên không phân biệt viết hoa hay viết thường. Ví dụ viết X1 hay x1 cũng chỉ là một tên thôi. Trong Pascal có một số tên đã được đặt sẵn rồi, gọi là tên chuẩn, chẳng hạn : Abs, Arctan, Boolean, Byte, Char, Cos, Copy, Delete, Eof, False, Longint, Ord, Integer, Real, Readln, Writeln, True, Text, . Mặc dù người thảo chương có thể đặt một tên mới trùng với một trong các tên chuẩn, song, để đỡ nhầm lẫn, chúng ta nên tránh điều này. 5.3. CẤU TRÚC CHUNG CỦA CHƯƠNG TRÌNH PASCAL 5.3.1. Ví dụ mở đầu : Để có một cái nhìn tổng quan trước khi đi vào các vấn đề chi tiết của ngôn ngữ Pascal, xin hãy cùng xem chương trình sau: 5.3.1.1. Bài toán và chương trình : Viết chương trình để nhập vào độ dài hai cạnh của một hình chữ nhật, tính và in lên màn hình diện tích và chu vi của hình chữ nhật đó. Nếu gọi hai cạnh của hình chữ nhật là a và b, gọi diện tích và chu vi lần lượt là S và P thì công thức tính S và P là: S = a.b P = 2(a+b) [...]... xây dựng một số phép toán tạo nên các kiểu dữ liệu khác nhau, mỗi kiểu dữ liệu là một tập hợp các gía trị mà một biến thuộc kiểu đó có thể nhận Khi một biến được khai báo thuộc kiểu dữ liệu nào thì máy sẽ dành cho biến đó một dung lượng thích hợp trong bộ nhớ để có thể lưu trữ các gía trị thuộc kiểu dữ liệu đó 6.1.2 Phân loại kiểu dữ liệu : Các kiểu dữ liệu trong ngôn ngữ Pascal được chia ra thành... 5 Viết chương trình nhập hai số bất kỳ x và y, tính và in lên màn hình tổng x+y, hiệu x-y và tích x*y của hai số đó Bài 6 Các kiểu dữ liệu đơn giản YÊU CẦU CỦA BÀI GIẢNG Nắm được : Khái niệm về kiểu dữ liệu, kiểu dữ liệu đơn giản, kiểu dữ liệu có cấu trúc và kiểu dữ liệu đếm được của Pascal Phạm vi gía trị và các phép toán của từng kiểu nguyên, thực, ký tự và lô gic, ý nghĩa và cách sử dụng các hàm... DỮ LIỆU 6.1.1 Khái niệm : Chức năng của máy điện toán là xử lý các thông tin Các thông tin được nhập và lưu trữ trong bộ nhớ của máy dưới các dạng khác nhau: có thể là số, là chữ, có thể là hình ảnh, âm thanh,.v.v mà thuật ngữ tin học gọi chung là dữ liệu Tính đa dạng của dữ liệu đòi hỏi phải tổ chức và phân phối bộ nhớ thích hợp để lưu trữ và xử lý tốt các dữ liệu Ngôn ngữ thảo chương chia các dữ liệu. .. kiểu dữ liệu mới: Ngoài các kiểu dữ liệu mà bản thân ngôn ngữ đã có sẵn như kiểu thực, kiểu nguyên, kiểu ký tự, kiểu lôgic,.v.v người dùng có thể tự xây dựng các kiểu dữ liệu mới phục vụ cho chương trình của mình, nhưng phải mô tả sau từ khóa TYPE Khi đã định nghĩa một kiểu dữ liệu mới, ta có thể khai báo các biến thuộc kiểu dữ liệu này Ví dụ, ta định nghĩa một kiểu dữ liệu mới có tên là Mang : Type Mang... kiểu dữ liệu đơn giản là một tập các giá trị cơ sở có thứ tự Ví dụ kiểu Integer gồm các số nguyên nằm trong phạm vi từ -32768 đến 32767 và có thứ tự tự nhiên : -32768< < -1 < 0 < 1 < < 32767 , kiểu lô gic chỉ có hai gía trị False, True với quy ước False < True Các kiểu dữ liệu có cấu trúc được xây dựng từ các kiểu dữ liệu đơn giản Mỗi kiểu dữ liệu có cấu trúc là một tập các phần tử thuộc kiểu dữ liệu. .. dữ liệu, tham gia vào các biểu thức tính toán và các quá trình xử lý trong máy Việc khai báo có tác dụng xác định tên và kiểu dữ liệu của biến hay hằng Biến và Hằng là những thành phần khó có thể thiếu được trong một chương trình Để khai báo biến ta dùng từ khóa Var, để khai báo hằng ta dùng từ khóa Const, ví dụ: Const N=10 ; Var x, y : Real ; i, k : Integer ; b) Khai báo (định nghĩa) một kiểu dữ liệu. .. kiểu dữ liệu là số thực (Real) Begin Lệnh bắt đầu chương trình Clrscr ; Lệnh xóa màn hình Write( ‘Nhap chieu dai: ‘); Lệnh in lên màn hình câu ‘ Nhap chieu dai: ‘ nhằm nhắc người dùng nhập vào số đo chiều dài Readln(a) ; Lệnh nhập dữ liệu cho biến a Write( ‘Nhap chieu rong : ‘); Lệnh in lên màn hình câu ‘Nhap chieu rong :’ nhằm nhắc người dùng nhập vào số đo chiều rộng Readln(b); Lệnh nhập dữ liệu cho... thuộc kiểu dữ liệu đơn giản được tổ chức lại theo một quy tắc nhất định Các kiểu dữ liệu đơn giản gồm có: kiểu nguyên, kiểu thực, kiểu lô gic, kiểu ký tự, kiểu liệt kê và kiểu đoạn con Các kiểu dữ liệu có cấu trúc gồm có :kiểu mảng, kiểu bản ghi, kiểu tập hợp và kiểu tập tin Riêng chuỗi ký tự (STRING) là một kiểu dữ liệu đặc biệt, vừa có tính đơn giản lại vừa có tính cấu trúc Mỗi chuỗi có thể xem là... giản và mức có cấu trúc Các kiểu dữ liệu đơn giản còn được phân thành hai loại: đếm được (Ordinal type) và không đếm được Kiểu thực thuộc loại không đếm được, các gía trị của nó dày đặc Tất cả các kiểu dữ liệu đơn giản còn lại : nguyên, ký tự, lô gic, liệt kê và đoạn con đều thuộc loại đếm được (còn gọi là rời rạc) Dưới đây sẽ lần lượt trình bày kỹ về 4 kiểu dữ liệu đơn giản chuẩn và thông dụng: kiểu... gõ phím F2 Bước 6: Chạy thử chương trình: Chọn lệnh Run/ Run hoặc gõ phím nóng Ctrl-F9 (viết tắt là ^F9) Mỗi lần chạy thử, ta cần nhập một bộ dữ liệu cụ thể và kiểm tra xem kết qủa in lên màn hình có đúng không Cần phải chạy thử một số lần ứng với các bộ dữ liệu khác nhau Nếu kết qủa các lần chạy thử đều đúng thì chương trình đã hoàn thành Ngược lại, nếu có một lần chạy thử cho kết qủa sai thì chương . các kiểu dữ liệu phức tạp hơn từ các kiểu dữ liệu đã có. Pascal là một ngôn ngữ không chỉ chặt chẽ về mặt cú pháp mà còn chặt chẽ về mặt dữ liệu. Mỗi biến,. truy xuất dữ liệu và tạo ra các kết quả. Trình biên dịch sẽ kiểm tra cú pháp chương trình, thực hiện các phép kiểm tra logic và đảm bảo các dữ liệu sắp được