Phần 1 Lập trình đơn giản Bài 1. Máy tính và chơng trình máy tính 3 1. Con ngời ra lệnh cho máy tính nh thế nào? Chúng ta đã biết rằng máy tính là công cụ trợ giúp con ngời để xử lí thông tin một cách rất hiệu quả. Tuy nhiên, máy tính thực chất chỉ là một thiết bị điện tử vô tri vô giác. Để máy tính có thể thực hiện một công việc theo mong muốn của mình, con ngời phải đa ra những chỉ dẫn thích hợp cho máy tính. Khi nháy đúp chuột lên biểu tợng của một phần mềm trên màn hình nền, phần mềm sẽ đợc khởi động. Bằng cách đó ta đã cho máy tính những chỉ dẫn, nói cách khác, đã ra lệnh cho máy tính khởi động phần mềm. Khi soạn thảo văn bản, ta gõ một phím chữ (chẳng hạn phím chữ a), chữ tơng ứng sẽ xuất hiện trên màn hình. Nh vậy ta cũng đã ra lệnh cho máy tính (in chữ lên màn hình). Khi thực hiện lệnh sao chép một phần văn bản từ vị trí này sang vị trí khác, thực chất ta đã yêu cầu máy tính thực hiện liên tiếp nhiều lệnh, trong đó có lệnh sao chép nội dung phần văn bản vào bộ nhớ của máy tính và lệnh sao chép nội dung có trong bộ nhớ vào vị trí mới trên văn bản. Nh vậy, để chỉ dẫn máy tính thực hiện một công việc nào đó, con ngời đa cho máy tính một hoặc nhiều lệnh, máy tính sẽ lần lợt thực hiện các lệnh đó. 2. Ví dụ: rô-bốt nhặt rác Rô-bốt (hay ngời máy) là một loại máy có thể tự động thực hiện đợc một số công việc thông qua sự điều khiển của con ngời. Chúng ta sẽ tìm hiểu cách ra lệnh cho máy tính thông qua một ví dụ về rô-bốt. Giả sử ta có một rô-bốt có thể thực hiện đợc các thao tác cơ bản nh tiến một bớc, quay phải, quay trái, nhặt rác và bỏ rác vào thùng. Hình 1 dới đây mô tả vị trí của rô-bốt, cọng rác và thùng rác. Ta cần ra các lệnh thích hợp để chỉ dẫn rô-bốt di chuyển từ vị trí hiện thời, nhặt rác và bỏ vào thùng rác để ở nơi quy định. Hình 1. Rô-bốt "nhặt rác" Nếu thực hiện theo các lệnh sau đây, rô-bốt sẽ hoàn thành tốt công việc: 1. Tiến 2 bớc; 2. Quay trái, tiến 1 bớc; 3. Nhặt rác; 4. Quay phải, tiến 3 bớc; 5. Quay trái, tiến 2 bớc; 6. Bỏ rác vào thùng. 4 Giả sử các lệnh trên đợc viết và lu trong rô-bốt với tên "Hãy nhặt rác". Khi đó ta chỉ cần ra lệnh "Hãy nhặt rác", các lệnh đó sẽ điều khiển rô-bốt tự động thực hiện lần lợt các lệnh nói trên. 3. Viết chơng trình - ra lệnh cho máy tính làm việc Về thực chất, việc viết các lệnh để điều khiển rô-bốt trong ví dụ nói trên chính là viết ch- ơng trình. Tơng tự, để điều khiển máy tính làm việc, chúng ta cũng viết chơng trình máy tính. Theo nghĩa đó, chơng trình máy tính là một dãy các lệnh mà máy tính có thể hiểu và thực hiện đợc. Mặc dù chơng trình chứa các lệnh riêng lẻ, nhng bản thân tên chơng trình cũng đợc xem nh một lệnh, ta có thể yêu cầu máy tính thực hiện bằng cách gọi tên của nó. Nh ở ví dụ trên, tên câu lệnh gộp chung "Hãy nhặt rác" trở thành tên của chơng trình. Khi thực hiện chơng trình, máy tính sẽ thực hiện các lệnh có trong chơng trình một cách tuần tự, nghĩa là thực hiện xong một lệnh sẽ thực hiện lệnh tiếp theo, từ lệnh đầu tiên đến lệnh cuối cùng. Trở lại ví dụ về rô-bốt nhặt rác, chơng trình có thể có các lệnh nh sau: Hình 2. Ví dụ về chơng trình Tại sao cần viết chơng trình? Khi gõ một phím hoặc nháy chuột, thực chất ta đã "ra lệnh" cho máy tính. Tuy nhiên, trong thực tế các công việc con ngời muốn máy tính thực hiện rất đa dạng và phức tạp. Một lệnh đơn giản không đủ để chỉ dẫn cho máy tính. Vì thế việc viết nhiều lệnh và tập hợp lại trong một chơng trình giúp con ngời điều khiển máy tính một cách đơn giản và hiệu quả hơn. 4. Chơng trình và ngôn ngữ lập trình Trong mục trớc, chúng ta đã thử tởng tợng ra một chơng trình gồm các lệnh tiếng Việt. Để thực hiện đợc công việc, máy tính phải hiểu các lệnh đợc viết trong chơng trình. Vậy máy tính có thể hiểu các lệnh tiếng Việt đó không? Ngoài ra, ta có thể ra lệnh cho máy tính bằng cách gõ các phím bất kì hoặc bằng giọng nói đợc không? Chúng ta đã biết rằng để máy tính có thể xử lí, thông tin đa vào máy phải đợc chuyển đổi thành dạng dãy bit (dãy các số chỉ gồm 0 hoặc 1). Nh vậy, khác với con ngời trao đổi thông tin bằng ngôn ngữ tự nhiên (tiếng Việt, tiếng Anh, .), máy tính "nói" và "hiểu" bằng một ngôn ngữ riêng, đợc gọi là ngôn ngữ máy. Khi nói chuyện với ngời bạn chỉ biết tiếng Anh, ta chỉ có thể nói tiếng Anh hoặc cần một ngời phiên dịch để dịch tiếng Việt sang tiếng Anh và ngợc lại. Tơng tự, để máy tính có thể hiểu đợc, con ngời cũng phải dùng ngôn ngữ máy khi chỉ dẫn cho máy tính. Ngoài ra, máy tính cũng chỉ có thể hiểu đợc một số câu lệnh nhất định mà thôi. 5 Hình 3 Việc viết chơng trình bằng ngôn ngữ máy rất khó khăn và mất nhiều thời gian, công sức. Ngời ta mong muốn có thể sử dụng đợc các từ có nghĩa, dễ hiểu và dễ nhớ để viết các câu lệnh thay cho các dãy bit khô khan. Các ngôn ngữ lập trình đã ra đời để phục vụ mục đích đó. Ngôn ngữ lập trình là ngôn ngữ dùng để viết các chơng trình máy tính. Nh vậy, để tạo chơng trình máy tính, chúng ta phải viết chơng trình theo một ngôn ngữ lập trình nào đó. Có thể nói, ngôn ngữ lập trình là công cụ giúp để tạo ra các chơng trình máy tính. Tuy nhiên, máy tính vẫn cha thể hiểu đợc các chơng trình đợc viết bằng ngôn ngữ lập trình. Chơng trình còn cần đợc chuyển đổi sang ngôn ngữ máy bằng một chơng trình dịch t- ơng ứng: Hình 4 Tóm lại, việc tạo ra chơng trình máy tính thực chất gồm hai bớc sau: (1) Viết chơng trình bằng ngôn ngữ lập trình; (2) Dịch chơng trình thành ngôn ngữ máy để máy tính hiểu đợc. Hình 5 Kết quả nhận đợc sau bớc (1) là danh sách các lệnh đợc lu thành một tệp văn bản trong máy tính; còn kết quả của bớc (2) là một tệp có thể thực hiện trên máy tính. Các tệp kết quả đó đợc gọi chung là chơng trình. Ngời ta thờng viết chơng trình bằng một chơng trình soạn thảo (tơng tự nh chơng trình soạn thảo văn bản). Chơng trình soạn thảo và chơng trình dịch thờng đợc kết hợp vào một phần mềm, đợc gọi là môi trờng lập trình. Ví dụ, với ngôn ngữ lập trình Pascal có hai môi tr- ờng làm việc phổ biến là Turbo Pascal và Free Pascal. Có rất nhiều ngôn ngữ lập trình khác nhau. Có thể kể tên một số ngôn ngữ lập trình phổ biến hiện nay nh C, Java, Basic, Pascal, . Mỗi ngôn ngữ lập trình đợc tạo ra với định hớng sử dụng trong một số lĩnh vực cụ thể và có lịch sử phát triển, điểm mạnh cũng nh điểm yếu riêng. 6 GHI NHớ 1. Con ngời chỉ dẫn cho máy tính thực hiện công việc thông qua các lệnh. 2. Viết chơng trình là hớng dẫn máy tính thực hiện các công việc hay giải một bài toán cụ thể. 3. Ngôn ngữ dùng để viết các chơng trình máy tính đợc gọi là ngôn ngữ lập trình. Câu hỏi và bài tập: 1. Trong ví dụ về rô-bốt, nếu thay đổi thứ tự của lệnh 1 và lệnh 2 trong chơng trình, rô-bốt có thực hiện đợc công việc nhặt rác không? Hãy xác định vị trí mới của rô- bốt sau khi thực hiện xong lệnh "Hãy nhặt rác". Em hãy đa ra hai lệnh để rô-bốt trở lại vị trí ban đầu. 2. Hãy cho biết lí do cần phải viết chơng trình để điều khiển máy tính. 3. Tại sao ngời ta phải tạo ra các ngôn ngữ lập trình trong khi có thể điều khiển máy tính bằng ngôn ngữ máy? Chơng trình dịch làm gì? 7 Bài 2. Làm quen với CHƯƠNG TRìNH Và Ngôn ngữ lập trình 1. Ví dụ về chơng trình Ví dụ 1. Hình 6 dới đây minh hoạ một chơng trình đơn giản đợc viết bằng ngôn ngữ lập trình Pascal. Sau khi dịch, kết quả chạy chơng trình là dòng chữ "Chao Cac Ban" đợc in ra trên màn hình. Hình 6 Chơng trình trên chỉ có năm dòng lệnh. Mỗi dòng lệnh gồm các cụm từ khác nhau đợc tạo từ các chữ cái. Trong thực tế có những chơng trình có thể có đến hàng nghìn hoặc thậm chí hàng triệu dòng lệnh. Trong các phần tiếp theo chúng ta sẽ tìm hiểu các câu lệnh đợc viết nh thế nào. 2. Ngôn ngữ lập trình gồm những gì? Trớc hết, chúng ta thấy rằng các câu lệnh đợc viết từ những chữ cái nhất định. Các chữ cái này nằm trong bảng chữ cái của ngôn ngữ lập trình. Giống nh ngôn ngữ tự nhiên, mọi ngôn ngữ lập trình đều có bảng chữ cái riêng. Các câu lệnh chỉ đợc viết từ các chữ cái của bảng chữ cái đó. Bảng chữ cái của các ngôn ngữ lập trình thờng gồm các chữ cái tiếng Anh và một số kí hiệu khác nh dấu phép toán (+, , *, /, .), dấu đóng mở ngoặc, dấu nháy, . Nói chung, các kí tự có trên hầu hết các phím của bàn phím máy tính đều có mặt trong bảng chữ cái của mọi ngôn ngữ lập trình. Mỗi câu lệnh trong chơng trình trên gồm các từ và các kí hiệu đợc viết theo một quy tắc nhất định. Các quy tắc này quy định cách viết các từ và thứ tự của chúng. Chẳng hạn, trong ví dụ trên các từ đợc cách nhau bởi một hoặc nhiều dấu cách, một số câu lệnh đợc kết thúc bằng dấu chấm phẩy (;), dòng lệnh thứ t có cụm từ nằm trong cặp dấu ngoặc đơn, . Nếu câu lệnh bị sai quy tắc, chơng trình dịch sẽ nhận biết đợc và thông báo lỗi. Mặt khác, mỗi câu lệnh đều có một ý nghĩa nhất định. ý nghĩa của câu lệnh xác định các thao tác mà máy tính cần thực hiện và kết quả đạt đợc. Câu lệnh đầu tiên trong ví dụ trên là câu lệnh đặt tên (khai báo) cho chơng trình, câu lệnh thứ t chỉ thị cho máy tính in ra màn hình dòng chữ "Chao Cac Ban", . Tóm lại, về cơ bản ngôn ngữ lập trình gồm bảng chữ cái và các quy tắc để viết các câu lệnh có ý nghĩa xác định, cách bố trí các câu lệnh, . sao cho có thể tạo thành một chơng trình hoàn chỉnh và thực hiện đợc trên máy tính. 3. Từ khoá và tên Trong chơng trình trên, ta thấy có các từ nh program, uses, begin, end, . Đó là những từ khoá. Mỗi ngôn ngữ lập trình đều có một số từ khoá nhất định. Từ khoá của một ngôn ngữ lập trình là những từ dành riêng, không đợc dùng các từ khoá này cho bất kì mục đích nào khác ngoài mục đích sử dụng do ngôn ngữ lập trình quy định. Trong ví dụ trên, program là từ khoá dùng để khai báo tên chơng trình, uses là từ khoá khai báo các th viện, các từ khoá begin và end dùng để thông báo cho ngôn ngữ lập trình biết bắt đầu và kết thúc phần thân chơng trình. 8 Ngoài các từ khoá, chơng trình trong ví dụ 1 còn có các từ nh CT_Dau_tien, crt, . Đó là các tên đợc dùng trong chơng trình. Khi viết chơng trình để giải các bài toán, ta thờng thực hiện tính toán với những đại lợng (ví dụ nh so sánh chiều cao, tính điểm trung bình, .) hoặc xử lí các đối tợng khác nhau. Các đại lợng và đối tợng này đều phải đợc đặt tên. Ví dụ tên CT_Dau_tien dùng để đặt tên cho chơng trình. Tên do ngời lập trình đặt theo các quy tắc của ngôn ngữ lập trình cũng nh của chơng trình dịch và thoả mãn: - Hai đại lợng khác nhau trong một chơng trình phải có tên khác nhau. - Tên không đợc trùng với các từ khoá. Tên trong chơng trình đợc dùng để phân biệt và nhận biết. Tuy có thể đặt tên tuỳ ý, nh- ng để dễ sử dụng nên đặt tên sao cho ngắn gọn, dễ nhớ và dễ hiểu. Ví dụ 2. Tên hợp lệ trong ngôn ngữ lập trình Pascal không đợc bắt đầu bằng chữ số và không đợc chứa dấu cách (kí tự trống). Do vậy chúng ta có thể đặt tên STamgiac để chỉ diện tích hình tam giác, hoặc đặt tên ban_kinh cho bán kính của hình tròn, Các tên đó là những tên hợp lệ, còn các tên Lop em, 10A, . là những tên không hợp lệ. Chúng ta sẽ dần làm quen với cách đặt tên và sử dụng tên trong các bài sau. 4. Cấu trúc chung của chơng trình Cấu trúc chung của mọi chơng trình gồm: Phần khai báo thờng gồm các câu lệnh dùng để: o Khai báo tên chơng trình; o Khai báo các th viện (chứa các lệnh viết sẵn có thể sử dụng trong chơng trình) và một số khai báo khác. Phần thân của chơng trình gồm các câu lệnh mà máy tính cần thực hiện. Đây là phần bắt buộc phải có. Phần khai báo có thể có hoặc không. Tuy nhiên, nếu có phần khai báo phải đợc đặt tr- ớc phần thân chơng trình. Trở lại với chơng trình trong hình 6, ta có thể thấy: - Phần khai báo gồm hai lệnh khai báo: khai báo tên chơng trình là CT_dau_tien với từ khoá program và khai báo th viện crt với từ khoá uses. - Phần thân rất đơn giản và chỉ gồm các từ khoá begin và end cho biết điểm bắt đầu và điểm kết thúc phần thân chơng trình. Phân thân chỉ có một câu lệnh là writeln('Chao Cac Ban') để in ra màn hình dòng chữ "Chao Cac Ban". Hình 7 5. Ví dụ về ngôn ngữ lập trình Trong phần này chúng ta sẽ làm quen với một ngôn ngữ lập trình cụ thể, ngôn ngữ Pascal. Để lập trình bằng ngôn ngữ Pascal, máy tính cần đợc cài đặt môi trờng lập trình trên ngôn ngữ này . Dới đây là minh hoạ việc viết và chạy một chơng trình cụ thể trong môi trờng lập trình Turbo Pascal. 9 Khi khởi động phần mềm Turbo Pascal, cửa sổ soạn thảo chơng trình nh hình 8 dới đây. Ta có thể sử dụng bàn phím để soạn thảo chơng trình tơng tự nh soạn thảo văn bản với Word. Hình 8 Sau khi đã soạn thảo xong, nhấn phím Alt+F9 để dịch chơng trình. Chơng trình dịch sẽ kiểm tra các lỗi chính tả và cú pháp; nếu gặp câu lệnh sai, chơng trình dịch sẽ thông báo để ngời viết chơng trình dễ nhận biết và chỉnh sửa. Nếu đã hết lỗi, sau khi dịch, màn hình có dạng nh hình 9 dới đây: Hình 9 Để chạy chơng trình, ta nhấn tổ hợp phím Ctrl+F9. Trên màn hình sẽ hiện ra kết quả làm việc của chơng trình, chẳng hạn dòng chữ "Chao Cac Ban" nh hình 10 dới đây. Hình 10 Ghi nhớ 1. Ngôn ngữ lập trình là tập hợp các kí hiệu và quy tắc viết các lệnh tạo thành một ch- ơng trình hoàn chỉnh và thực hiện đợc trên máy tính. 2. Mọi ngôn ngữ lập trình thờng có tập hợp các từ khoá dành riêng cho những mục đích sử dụng nhất định. 10 3. Một chơng trình thờng có hai phần: Phần khai báo và phần thân chơng trình. 4. Tên đợc dùng để phân biệt các đại lợng trong chơng trình và do ngời lập trình đặt. Câu hỏi và bài tập 1. Hãy cho biết các thành phần cơ bản của một ngôn ngữ lập trình. 2. Ta có thể viết chơng trình có các câu lệnh bằng tiếng Việt, chẳng hạn "rẽ trái", đợc không? Tại sao? 3. Cho biết sự khác nhau giữa từ khoá và tên. Cho biết cách đặt tên trong chơng trình. 4. Trong số các tên sau đây, trong một chơng trình Pascal, tên nào là hợp lệ? A) a; B) Tamgiac; C) 8a; D) Tam giac; E) beginprogram; F) end; G) b1; H) abc. 5. Hãy cho biết các thành phần chính trong cấu trúc của chơng trình. 6. Các chơng trình Pascal sau đây có hợp lệ không, tại sao? a) Chơng trình 1 begin end. b) Chơng trình 2 begin program CT_thu; writeln('Chao cac ban'); end. ________________________________________________Đọc thêm C là ngôn ngữ lập trình dành cho các nhà lập trình chuyên nghiệp và hiện đợc dùng nhiều nhất trên thế giới. Java là ngôn ngữ lập trình tơng đối mới, phù hợp cho lập trình để tạo các chơng trình ứng dụng trên mạng Internet. Basic là ngôn ngữ lập trình tơng đối dễ dùng, có thể nhanh chóng tạo ra các chơng trình ứng dụng, cũng đ- ợc rất nhiều nhà lập trình sử dụng. Pascal do nhà bác học Niklaus Wirth sáng lập ra vào những năm 70 của thế kỉ XX. Đây là một ngôn ngữ có cú pháp sáng sủa, dễ hiểu và thờng đợc dạy trong nhà trờng và dành cho ngời mới học lập trình. Chính vì thế Pascal thờng đợc gọi là "ngôn ngữ lập trình của học đờng". Hai môi trờng lập trình trên ngôn ngữ này đang đợc sử dụng phổ biến hiện nay ở Việt Nam là Turbo Pascal và Free Pascal. 11 . trình máy tính 3 1. Con ngời ra lệnh cho máy tính nh thế nào? Chúng ta đã biết rằng máy tính là công cụ trợ giúp con ngời để xử lí thông tin một cách rất. tiếp nhiều lệnh, trong đó có lệnh sao chép nội dung phần văn bản vào bộ nhớ của máy tính và lệnh sao chép nội dung có trong bộ nhớ vào vị trí mới trên văn