Bài giảng tin học đại cương

TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUẢNG BÌNH BÀI GIẢNG LƯU HÀNH NỘI BỘ ĐỒNG HỚI, 1/2018 MỤC LỤC CHƯƠNG MỞ ĐẦU 1.1 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ TIN HỌC 1.1.1 Thông tin 1.1.2 Tin học 1.2 CẤU TRÚC TỔNG QUÁT CỦA MÁY TÍNH ĐIỆN TỬ 1.2.1 Phần cứng (Hardware) 1.2.2 Phần mềm (Software) 1.3 HỆ ĐIỀU HÀNH 10 1.3.1 Khái niệm 10 1.3.2 Tập tin thư mục 10 CHƯƠNG NGƠN NGỮ LẬP TRÌNH 13 2.1 KHÁI NIỆM VỀ NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH 13 2.2 THUẬT TOÁN 13 2.3 LẬP TRÌNH CẤU TRÚC VÀ LẬP TRÌNH HƯỚNG ĐỐI TƯỢNG 14 2.4 CÁC BƯỚC XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH 16 2.5 TRÌNH BIÊN DỊCH 17 2.6 GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM TURBO PASCAL 17 2.7 CẤU TRÚC CHUNG CỦA CHƯƠNG TRÌNH PASCAL VÀ CÁCH THỰC HIỆN 18 2.7.1 Cấu trúc chung chương trình Pascal 18 2.7.2 Cách thực chương trình Pascal 19 CHƯƠNG THÀNH PHẦN CỦA NGÔN NGỮ VÀ KIỂU DỮ LIỆU CHUẨN 21 3.1 CÁC PHẦN TỬ CƠ BẢN CỦA NGÔN NGỮ PASCAL 21 3.1.1 Bộ ký tự (Character) 21 3.1.2 Từ khoá (Keyword) 21 3.1.3 Tên định danh (Indentifier) 21 3.1.4 Tên chuẩn 22 3.1.5 Dấu chấm phẩy lời thích 22 3.2 CÁC KIỂU DỮ LIỆU ĐƠN GIẢN CHUẨN - CÁC HÀM CHUẨN 22 3.2.1 Khái niệm liệu kiểu liệu 22 3.2.2 Các kiểu liệu đơn giản chuẩn 24 3.3 KHAI BÁO HẰNG, BIẾN, KIỂU DỮ LIỆU MỚI, BIỂU THỨC 29 3.3.1 Khai báo 29 3.3.2 Khai báo biến 29 3.3.3 Khai báo kiểu liệu 30 3.3.4 Biểu thức (Expression) 30 CHƯƠNG CÁC CÂU LỆNH CƠ BẢN 32 4.1 PHÉP GÁN 32 4.2 LỆNH XUẤT/NHẬP DỮ LIỆU 32 4.2.1 Thủ tục xuất liệu hình 32 4.2.2 Trình bày liệu in 33 4.2.3 Thủ tục nhập liệu 34 4.2.4 Kết hợp Write Readln để đối thoại người máy 35 4.2.5 Một số thủ tục nhập phím đặc biệt 35 4.3 MỘT SỐ THỦ TỤC VÀ HÀM TRÌNH BÀY MÀN HÌNH TRONG PASCAL 35 CHƯƠNG CÁC LỆNH CÓ CẤU TRÚC 37 5.1 CÂU LỆNH GHÉP 37 5.2 CÁC LỆNH LỰA CHỌN 37 5.2.1 Câu lệnh IF (rẽ nhánh theo điều kiện) 37 5.2.2 Câu lệnh Case (rẽ nhánh theo giá trị) 39 5.3 CÂU LỆNH LẶP 40 5.3.1 Câu lệnh For (Lặp với số lần lặp xác định) 40 5.3.2 Lặp với số lần lặp không định trước 42 5.3.3 Câu lệnh Break, Exit Halt 45 CHƯƠNG CHƯƠNG TRÌNH CON 49 6.1 KHÁI NIỆM CHƯƠNG TRÌNH CON 49 6.2 CÁC LOẠI CHƯƠNG TRÌNH CON 49 6.2.1 Thủ tục (Procedure) 49 6.2.2 Hàm (Function) 49 6.2.3 Sự khác thủ tục hàm 49 6.3 BIẾN TOÀN CỤC, BIẾN CỤC BỘ VÀ CÁCH TRUYỀN THAM SỐ 51 6.3.1 Khái niệm biến toàn cục, biến cục 51 6.3.2 Cách truyền tham số cho CTC 51 6.4 TÍNH ĐỆ QUI CỦA CHƯƠNG TRÌNH CON 53 6.5 CÁC HÀM VÀ THỦ TỤC THƯỜNG DÙNG 54 CHƯƠNG MỘT SỐ CẤU TRÚC DỮ LIỆU CƠ SỞ 57 7.1 KIỂU LIỆT KÊ VÀ KIỂU ĐOẠN CON 57 7.1.1 Kiểu liệt kê (Enumerated scalar type) 57 7.1.2 Kiểu đoạn (Sub-range type) 58 7.2 KIỂU MẢNG VÀ KIỂU XÂU KÝ TỰ 59 7.2.1 Kiểu mảng (ARRAY) 59 7.2.2 Kiểu xâu ký tự (String) 63 7.3 KIỂU TẬP HỢP VÀ KIỂU BẢN GHI 67 7.3.1 Kiểu tập hợp (Set type) 67 7.3.2 Kiểu ghi (Record type) 69 CHƯƠNG KIỂU TỆP (FILE) 79 8.1 KHÁI NIỆM VỀ TỆP (FILE) 79 8.2 CÁCH KHAI BÁO 79 8.3 CẤU TRÚC VÀ PHÂN LOẠI TỆP 80 8.4 CÁC THỦ TỤC VÀ HÀM THAO TÁC TRÊN TỆP 80 8.5 MỘT SỐ THỦ TỤC VÀ HÀM THƯỜNG DÙNG 83 8.6 TỆP VĂN BẢN (TEXT FILE) 83 8.6.1 Khái niệm 83 8.6.2 Các thao tác tệp văn 84 CHƯƠNG MỞ ĐẦU 1.1 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ TIN HỌC 1.1.1 Thông tin a Khái niệm thông tin Khái niệm thông tin (information) sử dụng thường ngày Con người có nhu cầu đọc báo, nghe đài, xem phim, tham quan, du lịch, tham khảo ý kiến người khác, để nhận thêm thông tin Thông tin mang lại cho người hiểu biết, nhận thức tốt đối tượng đời sống xã hội, thiên nhiên, giúp cho họ thực hợp lý cơng việc cần làm để đạt tới mục đích cách tốt Dữ liệu (data) biểu diễn thơng tin thể tín hiệu vật lý Thơng tin chứa đựng ý nghĩa liệu kiện khơng có cấu trúc khơng có ý nghĩa chúng khơng tổ chức xử lý Hệ thống thông tin (information system) hệ thống ghi nhận liệu, xử lý chúng để tạo nên thơng tin có ý nghĩa liệu Dữ liệu Nhập Xử lý Thông tin Xuất Hình 1.1 Hệ thống thơng tin b Đơn vị đo thông tin Đơn vị dùng để đo thông tin gọi bit Một bit tương ứng với thị thơng báo kiện có trạng thái có số đo khả xuất đồng thời Tắt (Off) / Mở (On) hay Đúng (True) / Sai (False) Số học nhị phân sử dụng hai ký số để biểu diễn số Vì khả sử dụng hai số nên thị gồm chữ số nhị phân xem đơn vị chứa thông tin nhỏ Bit chữ viết tắt BInary digiT Trong tin học, người ta thường sử dụng đơn vị đo thông tin lớn sau: Tên gọi Ký hiệu Giá trị Byte Byte bit KilôByte KB 1024 Byte MêgaByte MB 1024 KB GigaByte GB 1024 MB TeraByte TB 1024 GB c Sơ đồ tổng quát q trình xử lý thơng tin Mọi q trình xử lý thơng tin máy tính hay người thực theo qui trình sau: Dữ liệu (data) nhập đầu vào (Input) Máy tính hay người thực trình xử lý để nhận thơng tin đầu (Output) Quá trình nhập liệu, xử lý xuất thơng tin lưu trữ Nhập liệu Xử lý Xuất liệu (Input) (Processing) (output) Lưu trữ (Storage) Hình 1.2 Mơ hình tổng qt q trình xử lý thông tin d Xử lý thông tin máy tính điện tử Thơng tin kết bao gồm nhiều trình xử lý liệu thơng tin trở thành liệu để theo trình xử lý liệu khác tạo thông tin theo ý đồ người Con người có nhiều cách để có liệu thơng tin Người ta lưu trữ thơng tin qua tranh vẽ, giấy, sách báo, hình ảnh phim, băng từ, Trong thời đại nay, lượng thông tin đến với lúc nhiều người dùng cơng cụ hỗ trợ cho việc lưu trữ, chọn lọc xử lý lại thơng tin gọi máy tính điện tử (Computer) Máy tính điện tử giúp người tiết kiệm nhiều thời gian, cơng sức tăng độ xác cao việc tự động hóa phần hay tồn phần q trình xử lý liệu hay thông tin 1.1.2 Tin học a Các lĩnh vực nghiên cứu tin học Tin học (Informatics) định nghĩa ngành khoa học nghiên cứu phương pháp, công nghệ kỹ thuật xử lý thông tin tự động Cơng cụ chủ yếu tin học máy tính điện tử thiết bị truyền tin khác Việc nghiên cứu tin học nhắm vào hai kỹ thuật phát triển song song: * Kỹ thuật phần cứng (hardware engineering): nghiên cứu chế tạo thiết bị, linh kiện điện tử, công nghệ vật liệu hỗ trợ cho máy tính mạng máy tính, đẩy mạnh khả xử lý tốn học truyền thơng thơng tin * Kỹ thuật phần mềm (software engineering): nghiên cứu phát triển hệ điều hành, ngơn ngữ lập trình cho tốn khoa học kỹ thuật, mơ phỏng, điều khiển tự động, tổ chức liệu quản lý hệ thống thông tin b Ứng dụng tin học Tin học ứng dụng rộng rãi tất ngành nghề khác xã hội từ khoa học kỹ thuật, y học, kinh tế, công nghệ sản xuất đến khoa học xã hội, nghệ thuật, như:  Tự động hóa cơng tác văn phòng  Thống kê  Cơng nghệ thiết kế  Giáo dục  Quản trị kinh doanh  An ninh quốc phòng,… Đặc biệt ngày nay, với việc ứng dụng Internet, nhân loại hưởng lợi từ dịch vụ như:  Thư điện tử  Thư viện điện tử  E_Learning  Thương mại điện tử  Chính phủ điện tử, … 1.2 CẤU TRÚC TỔNG QT CỦA MÁY TÍNH ĐIỆN TỬ Mỗi loại máy tính có hình dạng cấu trúc khác nhau, tùy theo mục đích sử dụng nhưng, cách tổng quát, máy tính điện tử hệ xử lý thơng tin tự động gồm phần chính: phần cứng phần mềm 1.2.1 Phần cứng (Hardware) Phần cứng hiểu đơn giản tất phần hệ máy tính mà thấy sờ Phần cứng bao gồm phần chính: - Bộ nhớ (Memory) - Đơn vị xử lý trung tâm (CPU - Central Processing Unit) - Thiết bị nhập xuất (Input/Output) Bộ xử lý trung tâm CPU (Central Processing Unit) Thiết bị nhập (Input) Khối điều khiển CU (Control Unit) Khối tính tốn ALU (Arithmetic Logic Unit) Thiết bị xuất (Input) Các ghi (Register) Bộ nhớ (ROM+RAM) Bộ nhớ (đĩa cứng, đĩa mềm, đĩa CD,…) Hình 1.3 Cấu trúc phần cứng máy tính a Bộ nhớ Bộ nhớ thiết bị lưu trữ thông tin q trình máy tính xử lý Bộ nhớ bao gồm nhớ nhớ Bộ nhớ trong: gồm ROM RAM: - ROM (Read Only Memory) Bộ nhớ đọc thông tin, dùng để lưu trữ chương trình hệ thống, chương trình điều khiển việc nhập xuất sở (ROM-BIOS : ROM- Basic Input/Output System) Thông tin ROM ghi vào thay đổi, không bị điện - RAM (Random Access Memory) Bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên, dùng để lưu trữ kiện chương trình trình thao tác tính tốn RAM có đặc điểm nội dung thơng tin chứa mất điện tắt máy Dung lượng nhớ RAM cho máy tính thơng thường vào khoảng 128 MB, 256 MB, 512 MB Bộ nhớ ngồi: thiết bị lưu trữ thơng tin với dung lượng lớn, thông tin không bị điện Có thể cất giữ di chuyển nhớ ngồi độc lập với máy tính Hiện có loại nhớ phổ biến như: - Đĩa cứng (hard disk) : phổ biến đĩa cứng có dung lượng 20 GB, 30 GB, 40 GB, 60 GB, lớn - Đĩa quang (Compact disk): loại 4.72 inch, thiết bị phổ biến dùng để lưu trữ phần mềm mang nhiều thơng tin, hình ảnh, âm thường sử dụng phương tiện đa truyền thơng (multimedia) Có hai loại phổ biến là: đĩa CD (dung lượng khoảng 700 MB) DVD (dung lượng khoảng 4.7 GB) - Các loại nhớ khác thẻ nhớ (Memory Stick, Compact Flash Card), USB Flash Drive có dung lượng phổ biến 32 MB, 64 MB, 128 MB, Compact disk Hard disk Compact Flash Card USB Flash Drive Hình 1.4 Một số loại nhớ b Bộ xử lý trung tâm (CPU) Bộ xử lý trung tâm huy hoạt động máy tính theo lệnh thực phép tính CPU có phận chính: khối điều khiển, khối tính tốn số học logic, số ghi - Khối điều khiển (CU: Control Unit) Là trung tâm điều hành máy tính Nó có nhiệm vụ giải mã lệnh, tạo tín hiệu điều khiển công việc phận khác máy tính theo yêu cầu người sử dụng theo chương trình cài đặt - Khối tính toán số học logic (ALU: Arithmetic-Logic Unit) Bao gồm thiết bị thực phép tính số học (cộng, trừ, nhân, chia, ), phép tính logic (AND, OR, NOT, XOR) phép tính quan hệ (so sánh lớn hơn, nhỏ hơn, nhau, ) - Các ghi (Registers) Được gắn chặt vào CPU mạch điện tử làm nhiệm vụ nhớ trung gian Các ghi mang chức chuyên dụng giúp tăng tốc độ trao đổi thơng tin máy tính Ngồi ra, CPU gắn với đồng hồ (clock) hay gọi tạo xung nhịp Tần số đồng hồ cao tốc độ xử lý thơng tin nhanh Thường đồng hồ gắn tương xứng với cấu hình máy có tần số dao động (cho máy Pentium trở lên) 2.0 GHz, 2.2 GHz, cao c Các thiết bị xuất/ nhập * Các thiết bị nhập: - Bàn phím (Keyboard, thiết bị nhập chuẩn): thiết bị nhập liệu câu lệnh, bàn phím máy vi tính phổ biến bảng chứa 104 phím có tác dụng khác Có thể chia làm nhóm phím chính: + Nhóm phím đánh máy: gồm phím chữ, phím số phím ký tự đặc biệt (~, !, @, #, $, %, ^,&, ?, ) + Nhóm phím chức (function keypad): gồm phím từ F1 đến F12 phím     (phím di chuyển điểm), phím PgUp (lên trang hình), PgDn (xuống trang hình), Insert (chèn), Delete (xóa), Home (về đầu), End (về cuối) + Nhóm phím số (numeric keypad) NumLock (cho ký tự số), CapsLock (tạo chữ in), ScrollLock (chế độ cuộn hình) thể đèn thị - Chuột (Mouse): thiết bị cần thiết phổ biến nay, máy tính chạy mơi trường Windows Con chuột có kích thước vừa nắm tay di chuyển phẳng (mouse pad) theo hướng dấu nháy mũi tên hình di chuyển theo hướng tương ứng với vị trí của viên bi tia sáng (optical mouse) nằm bụng Một số máy tính có chuột gắn bàn phím - Máy quét hình (Scanner): thiết bị dùng để nhập văn hay hình vẽ, hình chụp vào máy tính Thơng tin ngun thủy giấy qt thành tín hiệu số tạo thành tập tin ảnh (image file) * Các thiết bị xuất: - Màn hình (Screen hay Monitor, thiết bị xuất chuẩn): dùng để thể thông tin cho người sử dụng xem Thông tin thể hình phương pháp ánh xạ nhớ (memory mapping), với cách hình việc đọc liên tục nhớ hiển thị (display) thơng tin có vùng nhớ hình Màn hình phổ biến thị trường hình màu SVGA 15”,17”, 19” với độ phân giải đạt 1280 X 1024 pixel - Máy in (Printer): thiết bị xuất để đưa thông tin giấy Máy in phổ biến loại máy in ma trận điểm (dot matrix) loại 24 kim, máy in phun mực, máy in laser trắng đen màu - Máy chiếu (Projector): chức tương tự hình, thường sử dụng thay cho hình buổi Seminar, báo cáo, thuyết trình,… 1.2.2 Phần mềm (Software) a Khái niệm phần mềm Phần mềm chương trình thị điện tử lệnh cho máy tính thực End; Ví dụ: With SV Do Begin Write(‘Ho va ten:’) ;Readln(hoten); With ngaysinh Do Begin Write(‘Ngay sinh:’);Readln(ngay); Write(‘Thang sinh:’);Readln(thang); Write(‘Nam sinh:’);Readln(nam); End; Write(‘Gioi tinh:’);Readln(gioitinh); Write(‘Dia chi:’);Readln(DTB); End; Hoặc viết sau: With SV, ngaysinh Do Begin Write(‘Ho va ten:’) ;Readln(hoten); Write(‘Ngay sinh:’);Readln(ngay); Write(‘Thang sinh:’);Readln(thang); Write(‘Nam sinh:’);Readln(nam); Write(‘Gioi tinh:’);Readln(gioitinh); Write(‘Dia chi:’);Readln(DTB); End; Ví dụ: Viết chương trình nhập danh sách nhân viên bao gồm thông tin sau: Họ tên, tuổi, địa chỉ, hệ số lương Quá trình nhập kết thúc ta nhập họ tên = '' Sắp xếp danh sách theo thứ tự tăng dần hệ số lương hiển thị danh sách sau xếp hình Hiển thi người có hệ số lương >2 Program Nhansu; Type Nhansu = Record 73 Hoten : String[30]; Tuoi : Byte; Diachi : String[50]; HSL : Real; End; Var A : Array[1 50] Of Nhansu; ht : String[30]; i : Byte; Begin n:=0; Repeat Write('Ho va ten: ');Readln(ht); n := n+1; IF ht '' Then With A[n] DO Begin Hoten := ht; Write('Tuoi: ');Readln(tuoi); Write('Dia chi :');Readln(diachi); Write('He so luong: ');Readln(HSL); End; Until ht = ''; For i:=1 To n-1 Do For j:=i+1 To n Do If A[i].HSL > A[j].HSL Then Begin Tg := A[i]; A[i] := A[j]; A[j] := tg; End; Writeln('Danh sach sau sap xep'); 74 For i:= To n Do With A[i] DO Begin Writeln('Nguoi thu: ',i); Writeln('Ho va ten: ',hoten); Writeln('Tuoi: ',tuoi); Writeln('Dia chi : ',diachi); Writeln('He so luong: ',HSL); End; Writeln('Nhung nguoi co he so luong lon hon 2'); For i:= To n Do With A[i] DO If HSL>2 Then Begin Writeln('Nguoi thu: ',i); Writeln('Ho va ten: ',hoten); Writeln('Tuoi: ',tuoi); Writeln('Dia chi : ',diachi); Writeln('He so luong: ',HSL); End; Readln; End BÀI TẬP Bài Lập chương trình nhập vào dãy ký tự Thực số công việc sau: - In dãy ký tự vừa nhập hình - Đếm số ký tự Alphabet có dãy - Đổi thành ký tự hoa ký tự thuộc Alphabet - Tính tổng tất ký tự chữ số (Biết ký tự có số thứ tự mảng mã ASCII 48) - Sắp xếp dãy ký tự in kết xếp 75 Bài Lập chương trình nhập vào câu in ngược câu hình Ví dụ: ‘hoc di doi voi hanh’  ‘hanh voi doi di hoc’ Bài Viết chương trình nhập vào câu, sau chuyển ký tự đầu từ thành ký tự hoa ký tự lại thành ký tự thường Ví dụ: ‘truONG dAi HoC quanG bINh’  ‘Truong Dai Hoc Quang Binh’ Câu Viết chương trình nhập từ bàn phím ký tự xâu ký tự Hãy thơng báo lên hình ký tự xuất lần xâu ký tự vị trí Bài Trộn hai mảng số nguyên A, B xếp tăng dần thành mảng C có trật tự xếp tăng dần Bài Dùng hàm Random để gieo ngẩu nhiên 100 số nguyên dương phạm vi từ 100 đến 10000, lưu vào mảng A - In dãy số vừa tạo - Liệt kê tất số nguyên tố có mảng A - Đếm xem có phần tử số hồn hảo Bài Viết chương trình nhập từ bàn phím họ tên người, sau in phần tên người Ví dụ: ‘Tran Thanh Hai’  ‘Hai’ Bài Lập chương trình để lưu tên (khơng có phần họ chữ lót) 10 người nhập vào từ bàn phím, in danh sách vừa nhập - Sắp xếp tên theo thứ tự tăng dần hiển thị kết sau xếp - Kiểm tra sửa lại tên 10 người chữ đầu không viết hoa chữ sau không viết hoa Câu Viết chương trình cho phép nhập số ngun dương, sau in tổng chữ số Câu 10 Viết chương trình nhập xâu ký tự S gồm chữ thường Hãy lập xâu S1 nhận từ xâu S cách xếp lại ký tự theo vần a, b, c, Bài 11 Để quản lý sinh viên trường, người ta xây dựng cấu trúc liệu sau: Type QLSINHVIEN = Record MASV: String[4]; {mã sinh viên} TENSV:String[30]; {Tên sinh viên} NAMSINH:Integer; {năm sinh} GIOITINH:Boolean; {giới tính} 76 DTB:Real; {điểm trung bình} XLSV:String[4]; {xếp loại sinh viên} End; Var SV : ARRAY[1 100] OF QLSINHVIEN; Hãy sử dụng sở liệu để thực số công việc sau: - Nhập danh sách sinh viên Lưu ý trường xếp loại nhập mà vào trường điểm trung bình để xác định Nếu ĐTB >=9  XL = ‘Xuat sac’ ĐTB >=8  XL = ‘Gioi’ ĐTB >=7  XL = ‘Kha’ ĐTB >=5  XL = ‘Trung binh’ ĐTB