Bài giảng tin cơ sở

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ - KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN Chủ biên PHÙNG THỊ THU HIỀN VŨ THU UYÊN TÀI LIỆU HỌC TẬP MƠN TIN CƠ SỞ Đối tượng: Sinh viên trình độ Đại học Ngành đào tạo: Công nghệ thông tin Năm 2019 ii MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ vii LỜI NÓI ĐẦU ix PHẦN 1: NHẬP MÔN TIN HỌC CHƯƠNG 1: THÔNG TIN VÀ XỬ LÝ THÔNG TIN 1.1 Thông tin xử lý thông tin 1.1.1 Khái niệm thông tin (Information) 1.1.2 Đơn vị đo thông tin 1.1.3 Sơ đồ tổng quát q trình xử lý thơng tin 1.2.1 Các lĩnh vực nghiên cứu tin học 1.2.2 Ứng dụng tin học 1.3.1 Lịch sử phát triển máy tính điện tử 1.3.2 Cấu trúc tổng quát máy tính điện tử 1.3.3 Xử lý thơng tin máy tính điện tử 10 1.4 Thông tin tin học 10 1.4.1 Các hệ số đếm 10 1.4.2 Chuyển đổi hệ đếm 12 CHƯƠNG 2: HỆ ĐIỀU HÀNH WINDOWS … 26 2.1 Khái niệm hệ điều hành 26 2.2 Tổ chức lưu trữ thông tin hệ điều hành 26 2.2.1 Tập tin (File) 26 2.2.2.Thư mục (Folder/ Directory) 27 2.2.3 Ổ đĩa (Drive) 28 2.2.4 Đường dẫn (Path) 28 2.3 Giới thiệu hệ điều hành Windows 29 2.3.1 Lịch sử phát triển Windows 29 2.3.2 Khởi động thoát khỏi Windows 10 30 2.3.3 Màn hình Windows 31 2.3.4 Hộp thoại Windows 33 2.4 File Explorer 33 2.4.1 Giới thiệu 33 2.4.2 Thao tác với thư mục tập tin 34 2.4.3 Thao tác với Shortcuts 35 iii PHẦN 2: NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH C++ 40 CHƯƠNG 1: THUẬT GIẢI VÀ LƯU ĐỒ 40 1.1 Thuật giải (algorithm) 40 1.1.1 Khái niệm thuật giải 40 1.1.2 Chương trình 40 1.1.3 Các đặc trưng thuật toán 40 1.1.4 Trình tự thực bước thuật toán 41 1.2 Các cách diễn tả thuật toán 41 1.2.1 Diễn đạt ngôn ngữ tự nhiên 41 1.2.2 Diễn đạt ngơn ngữ lập trình 43 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ NGÔN NGỮ C++ 49 2.1 Lịch sử hình thành phát triển 49 2.2 Các tính chất đặc trưng ngơn ngữ 49 2.3 Cấu trúc ngôn ngữ C++ 50 2.3.1 Câu lệnh biểu thức 50 2.3.2 Hàm (Functions) 51 2.3.3 Thư viện chuẩn C++ (C++ Standard Library) 51 2.3.4 Các bước viết chương trình 52 2.4 Môi trường làm việc C++ 55 2.4.1 Khởi động - thoát khỏi C++ 55 2.4.2 Giao diện cửa sổ soạn thảo 55 CHƯƠNG 3: CÁC YẾU TỐ CƠ BẢN CỦA NGÔN NGỮ C++ 61 3.1 Các yếu tố 61 3.1.1 Tập ký tự dùng ngôn ngữ C++ 61 3.1.2 Từ khoá (keyword) 61 3.1.3 Định danh (identifier) 61 3.1.4 Chú thích chương trình 62 3.1.5 Các kiểu liệu 62 3.1.6 Khai báo biến 66 3.1.7 Khai báo 67 3.2 Biểu thức toán tử 69 3.2.1 Biểu thức 69 3.2.2 Các toán tử (operator) 71 3.3 Nhập xuất liệu 73 iv 3.3.1 Hàm cin 73 3.3.2 Hàm cout 74 3.3.3 Các lệnh trình bày hình 76 CHƯƠNG 4: CÁC LỆNH RẼ NHÁNH 79 4.1 Các cấu trúc điều khiển chương trình 79 4.1.1 Câu lệnh đơn (statement, instruction) 79 4.1.2 Câu lệnh ghép 79 4.2 Câu lệnh if 80 4.2.1 Câu lệnh if dạng 80 4.2.1 Câu lệnh if dạng (if else) 81 4.3 Câu lệnh switch 83 CHƯƠNG 5: CÂU LỆNH LẶP 93 5.1 Câu lệnh lặp for 93 5.2 Câu lệnh lặp while 96 5.3 Câu lệnh lặp while 100 5.4 Câu lệnh nhảy goto 103 5.5 Câu lệnh break continue 104 CHƯƠNG 6: CON TRỎ VÀ CẤP PHÁT BỘ NHỚ ĐỘNG 109 6.1 Địa chỉ, phép toán , toán tử tham chiếu * 109 6.1.1 Địa chỉ, phép toán  109 6.1.2 Toán tử tham chiếu * 110 6.2 Con trỏ 112 6.2.1 Khái niệm trỏ 112 6.2.2 Khai báo trỏ 112 6.2.3 Tham chiếu trỏ C++ 112 6.2.4 Sử dụng trỏ 114 6.3 Các phép toán với trỏ 115 6.3.1 Phép toán gán 115 6.3.2 Phép toán tăng giảm địa p ± n 115 6.3.3 Phép toán tự tăng giảm 115 6.3.4 Hiệu trỏ 116 6.3.5 Phép toán so sánh 116 6.4 Cấp phát nhớ động 117 6.4.1 Toán tử new 117 v 6.4.2 Toán tử delete 118 CHƯƠNG 7: MẢNG VÀ XÂU KÝ TỰ 121 7.1 Mảng (Arrays) 121 7.1.1 Mảng chiều 121 7.1.2 Mảng hai chiều 125 7.1.3 Mảng trỏ 130 7.2 Xâu ký tự 135 7.2.1 Định nghĩa 135 7.2.2 Khai báo 135 7.2.3 Một số hàm xử lí xâu 136 7.2.4 Một số ví dụ 137 CHƯƠNG 8: KIỂU DỮ LIỆU CẤU TRÚC 141 8.1 Khái niệm định nghĩa cấu trúc 141 8.2 Khai báo cấu trúc 141 8.3 Đặt tên kiểu liệu typedef 144 8.4 Thao tác biến cấu trúc 145 8.4.1 Khởi tạo giá trị ban đầu cho cấu trúc 145 8.4.2 Truy nhập đến thuộc tính cấu trúc 147 CHƯƠNG 9: HÀM 151 9.1 Khai báo hàm 151 9.1.1 Giới thiệu 151 9.1.2 Khai báo hàm 151 9.1.3 Định nghĩa hàm 152 9.2 Tham số lời gọi hàm 153 9.3 Cấp phát phạm vi hoạt động biến 155 9.4 Hàm đệ quy 158 9.4.1 Khái niệm 158 9.4.2 Cấu trúc chung hàm đệ qui 160 TÀI LIỆU THAM KHẢO 162 PHỤ LỤC 1623 vi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1: Mơ hình tổng qt q trình xử lý thơng tin Hình 2: Sơ đồ thành phần máy vi tính Hình 3: Màn hình khỏi Windows 30 Hình 4: Màn hình (Desktop) Windows 31 Hình 5: Giao diện This PC 32 Hình 6: Lưu đồ thuật tốn giải phương trình bậc ax + b = 44 Hình 7: Lưu đồ thuật toán đổi chỗ 45 Hình 8: Lưu đồ thuật tốn thuật tốn tính tổng số n1 n2 45 Hình 9: Lưu đồ thuật tốn tính A = x2+ y2 46 Hình 10: Sơ đồ hoạt động lệnh if dạng 81 Hình 11: Sơ đồ hoạt động lệnh if dạng 82 Hình 12: Sơ đồ hoạt động lệnh switch 85 Hình 13: Sơ đồ hoạt động lệnh for 94 Hình 14: Sơ đồ hoạt động lệnh while 97 Hình 15: Sơ đồ hoạt động lệnh while 100 vii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1: Mối quan hệ hệ đếm 12 Bảng 2: Các phép toán số học hệ nhị phân 15 Bảng 3: Các phép toán logic 16 Bảng 4: Mô tả phép toán logic 72 viii LỜI NÓI ĐẦU Tin sở mơn chun ngành chương trình đào tạo ngành cơng nghệ thơng tin Mục đích môn học trang bị cho sinh viên kiến thức kỹ lập trình việc giải tốn chương trình phần mềm máy tính Trên sở kiến thức tiếp thu sinh viên sâu tìm hiểu ngơn ngữ lập trình bậc cao khác bước đầu thể tính chuyên nghiệp lập trình Để đáp ứng với yêu cầu học tập sinh viên chuyên ngành Công nghệ thông tin, Trường Đại học Kinh tế - Kỹ thuật Công nghiệp tổ chức biên soạn tài liệu học tập “Tin sở” Đây học phần sinh viên chuyên ngành Công nghệ thông tin Tài liệu soạn theo đề cương chi tiết môn Tin sở Khoa Cơng nghệ thơng tin Mục tiêu nhằm giúp bạn sinh viên chuyên ngành có tài liệu cô đọng dùng làm tài liệu học tập Tài liệu học tập biên soạn theo chương trình đào tạo quy định cách trình bày Nhà trường Nội dung tài liệu học tập bao gồm chương, chương bao gồm phần nội dung chủ yếu sau: - Mục tiêu chương - Nội dung giảng lý thuyết - Câu hỏi thảo luận - Bài tập vận dụng Do thời gian trình độ có hạn nên tài liệu học tập khó tránh khỏi thiếu sót định Chúng tơi ln mong nhận góp ý bạn đọc để giáo trình tái hoàn thiện lần sau Xin chân thành cám ơn! Biên soạn ix PHẦN 1: NHẬP MÔN TIN HỌC CHƯƠNG 1: THÔNG TIN VÀ XỬ LÝ THÔNG TIN Mục tiêu chương Nắm vững: - Các khái niệm định nghĩa thông tin, vật mang tin lĩnh vực nghiên cứu tin học - Cấu tạo chức máy vi tính - Các hệ đếm, cách chuyển đổi hệ đếm, phép toán số học logic ứng dụng tin học - Vận dụng lý thuyết làm thành thạo tập chuyển đổi hệ đếm Nội dung chương Nghiên cứu số khái niệm thông tin, cách chuyển đổi hệ đếm, cấu trúc máy tính điện tử chức hoạt động thành phần máy tính 1.1 Thơng tin xử lý thơng tin 1.1.1 Khái niệm thông tin (Information) Thông tin nguồn gốc nhận thức, hiểu biết Thơng tin phát sinh, mã hóa, truyền, tìm kiếm, xử lý, biến dạng thể nhiều dạng khác Thơng tin thể nhiều hình thức khác sóng ánh sáng, sóng điện từ, ký hiệu viết giấy vv Về nguyên tắc, cấu trúc vật chất dòng lượng mang thơng tin Chúng gọi vật mang tin (giá mang tin) Thông tin chứa đựng ý nghĩa, liệu kiện khơng có cấu trúc khơng có ý nghĩa rõ ràng khơng tổ chức xử lý Cùng thơng tin, biểu diễn liệu khác Cùng biểu diễn đơn vị, chữ số thập phân ta ký hiệu 1, hệ đếm La Mã lại dùng ký hiệu I Mỗi liệu lại thể ký hiệu vật lý khác Dữ liệu (data) hình thức thể thơng tin mục đích lưu trữ xử lý định Khái niệm liệu xuất với việc xử lý thơng tin máy tính Vì nhiều tài liệu người ta định nghĩa liệu đối tượng xử lý máy tính Thơng tin ln mang ý nghĩa xác định hình thức thể thơng tin rõ ràng mang tính quy ước Tri thức (knowledge) có ý nghĩa khái quát thông tin Những nhận thức thu nhận từ nhiều thông tin lĩnh vực cụ thể đó, có tính hướng mục đích trở thành tri thức Như tri thức mục đích nhận thức sở tiếp nhận thơng tin Q trình xử lý thơng tin q trình nhận thức để có tri thức 1.1.2 Đơn vị đo thơng tin Trong kỹ thuật máy tính người ta dùng hai ký tự để lưu trữ xử lý thông tin Ký tự tương ứng với bóng đèn sáng phần tử kim loại nhiễm từ tính, ký tự tương ứng với bóng đèn tắt phần tử kim loại khơng nhiễm từ tính Mỗi ký tự tương ứng với đơn vị nhỏ thông tin gọi bit Ngồi cịn đơn vị khác sau: Đơn vị Ký hiệu Biểu diễn Byte B 1byte=8 bit Kilo Byte KB 1KB=210B Mega Byte MB 1MB=210KB Giga Byte GB 1GB=210MB Tera Byte TB 1TB=210GB Peta Byte PB 1PB=210TB Để trao đổi thông tin máy vi tính, người ta dùng mã chuẩn ASCII (American Standard Code for Information Interchange) Mỗi ký tự mã hố byte Bảng mã ASCII mã hoá 256 ký tự Tuy nhiên số ký tự gói gọn 128 số đầu Cịn 128 ký tự sau (từ 128 đến 255) gọi phần mã mở rộng dùng để mã hoá ký tự riêng số ngơn ngữ (ví dụ ký tự có dấu Tiếng Việt), ký tự toán học, ký tự đồ hoạ 1.1.3 Sơ đồ tổng quát trình xử lý thơng tin Mọi q trình xử lý thơng tin máy tính hay người thực theo quy trình sau : Dữ liệu (data) nhập đầu vào (input) Máy tính hay người thực q trình xử lý để nhận thông tin đầu (output) Quá trình nhập liệu, xử lý xuất thơng tin lưu trữ Nhập liệu (input) Xử lý (processing) Xuất liệu (output) Lưu trữ (storage) Hình 1: Mơ hình tổng qt q trình xử lý thông tin  Truyền theo tham biến Truyền theo tham biến (còn gọi truyền địa chỉ): truyền nơi lưu trữ nhớ biến thực cho biến tham chiếu Chương trình dịch truyền địa tham số thực tương ứng cho tham số hình thức Hay nói cách khác tham số hình thức tên gọi khác tham số thực Như vậy, thay đổi giá trị tham số hình thức bên hàm thay đổi giá trị tham số thực bên hàm Để phân biệt cách truyền tham chiếu, với cách truyền tham trị, ta đặt kí hiệu & trước tên biến hình thức Ví dụ 9.5a: Đổi chỗ giá trị biến void doicho(int &x, int &y) { int t = x; x = y; y = t; } Ví dụ 9.5b: Lời gọi hàm doicho int a = 5, b = 3; doicho(a, b); cout { if (a < b) UCLN(a, b-a); if (a == b) return a; if (a > b) UCLN(a-b, b); } Phương pháp đệ qui thường dùng để giải tốn có đặc điểm: Bài tốn giải có trường hợp riêng gọi trường hợp suy biến hay sở, trường hợp hàm tính bình thường mà khơng cần gọi lại nó, Đối với trường hợp tổng qt, tốn giải tốn dạng với tham số khác có kích thước nhỏ tham số ban đầu Và sau số bước hữu hạn biến đổi dạng, toán đưa trường hợp suy biến 159 9.4.2 Cấu trúc chung hàm đệ qui Dạng thức chung chương trình đệ qui sau: if (trường hợp suy biến) { trình bày cách giải // giả định có cách giải } // trường hợp tổng quát else { gọi lại hàm với tham số "bé" } Ví dụ 9.7: Chương trình tính dãy số Fibonacci sử dụng phương pháp đệ quy (Chỉ số số Fibonacci tính từ 0, ví dụ: F0 = 0, F1 = 1, F2 = 1, F3 = 2) int fibonacci(int n) { if (n < 0) { return -1; } else if (n == || n == 1) { return n; } else { return fibonacci(n - 1) + fibonacci(n - 2); } } int main() { int i; cout Save / Save As / Save All)ƒ - Chuyển thư mục (File > Change dir)ƒ - In tập tin (File > Print)ƒ - Thoát tạm DOS (File > DOS shell)ƒ - Thoát khỏi Turbo C++ (File > Quit) Khi người sử dụng chọn File>New, cửa sổ soạn thảo với tên mặc định NONAMExx.CPP (xx thay cho số từ 00 đến 31) Cửa sổ tự động kích hoạt phép người sử dụng soạn thảo mã chương trình Các tập tin NONAME sử dụng vùng soạn thảo tạm thời Turbo C++ nhắc người sử dụng đặt tên cho tập tin bạn lưu tập tin 165 Trình đơn Edit Trình đơn chọn thơng qua tổ hợp phím + Trình đơn cung cấp lệnh để cắt, chép, dán văn cửa sổ soạn thảo Người sử dụng hủy bỏ chuyển đổi trở lại chuyển đổi mà người sử dụng hủy bỏ Người sử dụng mở cửa sổ lưu trữ tạm thời để xem hay soạn thảo nội dung nó, chép văn từ cửa sổ thơng điệp, xuất hay trợ giúp Trình đơn Search Trình đơn cung cấp lệnh để tìm kiếm văn bản, khai báo hàm, định vị lỗi tập tin chương trình 166 Trình đơn Run Trình đơn cung cấp lệnh để thực thi chương trình, bắt đầu kết thúc phần bắt lỗi minh họa Người sử dụng chọn Run > Run nhấn tổ hợp phím Ctrl + F9 để thực thi chương trình cách sử dụng đối số mà người sử dụng truyền cho lệnh Arguments Nếu mã nguồn sửa đổi từ lần biên dịch cuối lệnh Run triệu gọi Project Manager để biên dịch lại liên kết với chương trình người sử dụng Người sử dụng chọn Run > Go to cursor nhấn phím F4 chương trình chạy đến hàng mà nháy định vị cửa sổ soạn thảo Nếu nháy nằm hàng mà khơng chứa lệnh thực thi Turbo C++ hiển thị cảnh báo Để chạy chương trình người sử dụng chế độ lệnh chọn Run > Trace into nhấn phím F7 Thanh sáng xuất lệnh thực để giúp người sử dụng kiểm sốt q trình thực thi chương trình Người sử dụng sử dụng lệnh lặp lặp lại nhiều lần đến lệnh cuối chương trình thực thành cơng Lệnh Run > Step over tương đương với nhấn phím F8 thực thi lệnh hàm Nó khơng dị theo lời gọi hàm mức thấp nên hữu dụng trường hợp người sử dụng muốn chạy hàm bắt lỗi mà không muốn rẽ sang hàm khác 167 Trình đơn Complie Người sử dụng sử dụng lệnh trình đơn để biên dịch chương trình cửa sổ soạn thảo hoạt động, tạo xây dựng dự án Để sử dụng lệnh Compile, Make, Build, Link phải có tập tin mở cửa sổ soạn thảo hoạt động Bên cạnh lệnh Make, Build, Link địi hỏi cần phải có dự án định nghĩa Lệnh Run > Compile tương đương với nhấn tổ hợp phím Alt + F9 sử dụng để biên dịch tập tin C CPP sang tập tin OBJ Khi Turbo C++ biên dịch hộp trạng thái bật lên để hiển thị kết việc biên dịch gồm có: số hàng biên dịch, số lỗi cảnh báo, nhớ sẵn dùng Khi trình biên dịch kết thúc nhấn phím để loại bỏ hộp trạng thái Nếu có lỗi xảy cửa sổ Message kích hoạt để hiển thị tơ sáng lỗi 168 Trình đơn Debug Các lệnh trình đơn điều khiển tất đặc tính trình bắt lỗi tích hợp Người sử dụng định thông tin bắt lỗi cần phát ra, thông tin không cần phát hộp thoại thơng báo lỗi Trình đơn Project Trình đơn chứa đựng tất lệnh quản lý dự án để thực công việc: ƒ Tạo mở dự án ƒ Thêm xóa tập tin dự án ƒ Thiết lập tùy chọn cho tập tin dự án ƒ Chỉ định tập tin nguồn cần dịch ƒ Xem tập tin chèn vào dự án 169 Trình đơn Options Trình đơn chứa đựng lệnh cho phép người sử dụng xem chuyển đổi thiết lập mặc định Turbo C++ 170 Trình đơn Window Trình đơn chứa lệnh để quản lý cửa sổ Phần lớn cửa sổ người sử dụng mở từ trình đơn có tất phần tử cửa sổ cuộn, hộp đóng, biểu tượng phóng đại 171 Trình đơn Help Trình đơn cung cấp chức trợ giúp hỗ trợ cho lập trình viên Hệ thống trợ giúp cung cấp thông tin cho tất khía cạnh IDE Turbo C++ 172 ... NHẬP MÔN TIN HỌC CHƯƠNG 1: THÔNG TIN VÀ XỬ LÝ THÔNG TIN 1.1 Thông tin xử lý thông tin 1.1.1 Khái niệm thông tin (Information) 1.1.2 Đơn vị đo thông tin ... soạn ix PHẦN 1: NHẬP MÔN TIN HỌC CHƯƠNG 1: THÔNG TIN VÀ XỬ LÝ THÔNG TIN Mục tiêu chương Nắm vững: - Các khái niệm định nghĩa thông tin, vật mang tin lĩnh vực nghiên cứu tin học - Cấu tạo chức máy... Tổ chức lưu trữ thông tin hệ điều hành 2.2.1 Tập tin (File) Tập tin tập hợp thông tin/ liệu tổ chức theo cấu trúc Nội dung tập tin chương trình, liệu, văn bản, Mỗi tập tin lưu lên đĩa với tên