Buổi 1: Các khái niệm cơ bản
Giảng viên: TS. Lê Hoàng Sơn
lehoangson@hus.edu.vn
1
Lập trình tính toán khoa học kỹ thuật
Nội dung chính
Một số khái niệm cơ bản
1
Kiểu dữ liệu và phép toán
2
Bài tập
3
2/32 Lê Hoàng Sơn
1. Một số khái niệm cơ bản
Lập trình tính toán khoa học kỹ thuật
Kỹ thuật cài đặt thuật toán bằng một ngôn ngữ lập trình cụ thể để tạo thành một chương trình máy tính nhằm giải quyết một bài toán đã cho Tính toán: vấn đề chuyên ngành
Phương pháp lập trình:
Thủ tục Cấu trúc Hướng đối tượng
3/32 Lê Hoàng Sơn
Thuật toán
Cho một bài toán nghĩa là cho Input và Output của bài
toán. Có các dữ kiện gì? Ta phải làm thế nào?
Thuật toán là một tập hợp hữu hạn các quy tắc làm việc với dữ kiện đầu vào để dẫn đến kết quả đầu ra như dự đoán.
Ví dụ: thuật toán để giải phương trình bậc nhất P(x): ax + b = c, (a, b, c là các số thực), trong tập hợp các số thực có thể là một bộ các bước sau đây:
4/32 Lê Hoàng Sơn
Thuật toán tìm nghiệm pt
1. Nếu a = 0 * b = c thì P(x) có nghiệm bất kì * b ≠ c thì P(c) vô nghiệm 2. Nếu a ≠ 0 * P(x) có duy nhất một nghiệm x = (c - b)/a
5/32 Lê Hoàng Sơn
Đặc trưng của thuật toán
Input/ Output: Mỗi thuật toán cần dữ liệu vào và phải cho ra đáp án
Tính chính xác: kết quả tính toán hay các thao tác mà máy tính thực hiện
được phải chính xác.
Tính rõ ràng: Thuật toán phải được thể hiện bằng các câu lệnh minh bạch;
các câu lệnh được sắp xếp theo thứ tự nhất định.
Tính khách quan: Một thuật toán dù được viết bởi nhiều người trên nhiều
máy tính vẫn phải cho kết quả như nhau.
Tính phổ dụng: Thuật toán không chỉ áp dụng cho một bài toán nhất định mà có thể áp dụng cho một lớp các bài toán có đầu vào tương tự nhau.
Tính kết thúc: Thuật toán phải gồm một số hữu hạn các bước tính toán.
6/32 Lê Hoàng Sơn
Các phương pháp biểu diễn thuật toán
Liệt kê từng bước theo ngôn ngữ tự nhiên:
Bước 1: Nhập các giá trị a, b, c Bước 2: Kiểm tra điều kiện a = 0. Nếu đúng:
• Kiểm tra điều kiện b = c. Nếu đúng thì phương trình có nghiệm bất
kỳ. Nếu sai thì phương trình vô nghiệm
Bước 3: Nếu điều kiện a = 0 là sai thì phương trình có duy nhất
1 nghiệm
Sơ đồ khối: là một công cụ trực quan để diễn đạt các
thuật toán. Biểu diễn thuật toán bằng lưu đồ sẽ giúp người đọc theo dõi
được sự phân cấp các trường hợp và quá trình xử lý của thuật toán.
Phương pháp lưu đồ thường được dùng trong những thuật toán
có tính rắc rối, khó theo dõi được quá trình xử lý.
7/32 Lê Hoàng Sơn
Sơ đồ khối
Thao tác chọn lựa: Ví dụ: nếu a = b
Thao tác xử lý: biểu diễn bằng một hình chữ nhật, bên trong chứa
nội dung xử lý.
Đường đi: Hai bước kế tiếp nhau được nối bằng một cung, trên
cung có mũi tên để chỉ hướng thực hiện
8/32 Lê Hoàng Sơn
Sơ đồ khối (tt)
Ðiểm cuối là điểm khởi đầu và kết thúc của thuật toán,
được biểu diễn bằng hình ovan.
Ðiểm nối được dùng để nối các phần khác nhau của một
lưu đồ lại với nhau.
9/32 Lê Hoàng Sơn
Sơ đồ khối (tt)
Điểm nối sang trang được dùng khi lưu đồ quá lớn, phải
vẽ trên nhiều trang.
Ngoài ra còn khối Input/ Output Thể hiện dấu gán := với ý nghĩa đại lượng bên phải
được gán cho bên trái
10/32 Lê Hoàng Sơn
Ví dụ về Sơ đồ khối
11/32 Lê Hoàng Sơn
Các phương pháp biểu diễn thuật toán (tt)
Nhược điểm của sơ đồ khối:
Cồng kềnh Chỉ phân biệt hai thao tác là rẽ nhánh và xử lý thiếu lặp
Mã giả:
Khi thể hiện thuật toán bằng mã giả, ta sẽ vay mượn các cú
pháp của một ngôn ngữ lập trình nào đó để thể hiện thuật toán
Tận dụng được các khái niệm trong ngôn ngữ lập trình, vừa giúp
người cài đặt dễ dàng nắm bắt nội dung thuật toán.
12/32 Lê Hoàng Sơn
Các phương pháp biểu diễn thuật toán (tt)
Ví dụ: Giải phương trình bậc 2
13/32 Lê Hoàng Sơn
Độ phức tạp thuật toán
Với một bài toán với cùng input/output có thể có nhiều thuật toán để
giải nhưng khác nhau về hiệu quả Thời gian: cách xử lý là nhanh hay chậm căn cứ theo số bước thực
hiện
Không gian: bộ nhớ cần dùng để chạy chương trình
Thuật toán A gọi là hiệu quả hơn B nếu nó hiệu quả hơn B về thời
gian hoặc không gian
14/32 Lê Hoàng Sơn
Ngôn ngữ lập trình
Ngôn ngữ máy (mã máy) Ngôn ngữ lập trình bậc cao
Pascal, C C++, Java, Dot Net ASP, PHP, JSP
15/32 Lê Hoàng Sơn
Các bước xây dựng chương trình
Xác định Input / Output
Thuật toán
Xây dựng cấu trúc dữ liệu
Lập trình
Kiểm thử
16/32 Lê Hoàng Sơn
Bài tập
Xác định đầu vào, đầu ra và xây dựng thuật toán dưới dạng sơ
đồ khối của các bài toán sau:
1. Cho hai số a và b chỉ dùng hai phép toán cộng và trừ. Hãy tính
tổng, hiệu, thương, tích của 2 số đó
2. Nhập chỉ số Ampe của thiết bị điện, thời gian dùng một ngày. Tính số Kw điện tiêu thụ và in ra số tiền phải trả, cho biết qui tắc tính tiền như sau:
a) 100 Kw đầu tiên giá 1000$/Kw b) 50 Kw kế tiếp giá 1500$/Kw c) 50 Kw tiếp theo giá 2000$/Kw d) từ Kw thứ 201 trở đi giá 3000$/Kw e) Nếu sử dụng trên 500 Kw thì phải đóng phụ thu bằng 20%
tiền điện phải trả
17/32 Lê Hoàng Sơn
Nội dung
Một số khái niệm cơ bản
1
Kiểu dữ liệu và phép toán
2
Bài tập
3
1/2015 18/32 Lê Hoàng Sơn
2. Kiểu dữ liệu và phép toán
Tập ký tự hợp lệ dùng trong ngôn ngữ C
Các chữ cái: A, B, C, a,b, c (26 chữ cái) Các chữ số : 0,1,..., 9. Ký tự gạch nối _ ( chú ý phân biệt dấu - ). Dấu cách (space) : dùng để phân biệt các từ
Tên: là 1 dãy kí tự bắt đầu bằng chữ hoặc ký tự gạch dưới, theo sau là chữ cái, chữ số hoặc ký tự gạch nối VD: 1xyz, A#B , X1 Chữ hoa và chữ thường được xem là khác nhau Nên đặt chữ hoa cho các hằng, chữ thường cho các
đại lượng còn lại (biến, hàm..)
19/32 Lê Hoàng Sơn
Từ khóa
Là các từ dành riêng cho ngôn ngữ lập trình.
Tên biến, hằng, hàm không được trùng với từ
khoá và phải viết bằng chữ thường.
Các từ khoá trong C gồm : break, char,
continue, case, do, double, default, else, float, for, goto, int, if, long, return, struct, switch, unsigned, while, typedef, union void, volatile,…
20/32 Lê Hoàng Sơn
2. Kiểu dữ liệu và phép toán
Kiểu dữ liệu chỉ ra dạng thức của dữ liệu đầu vào gồm
1 byte
char
Ký tự
int
4 byte
Số nguyên
float
4 byte
Số thực
double
8 byte
Số thực lớn
void
Rỗng
miền giá trị và kích thước
Các kiểu dữ liệu trên có thể dùng kết hợp với các modifier
short long signed và unsigned
21/32 Lê Hoàng Sơn
2. Kiểu dữ liệu và phép toán
22/32 Lê Hoàng Sơn
Quy tắc chuyển kiểu
Xét VD: int a = -15; float b = 3.2; a + b kiểu gì? Một số quy tắc chuyển kiểu dữ liệu:
Chuyển đổi trong biểu thức thành kiểu cao hơn Qua phép gán Sử dụng ép kiểu: (int) b
Ví dụ:
a/ (int) b = ? (unsigned short int) a/b = ?
23/32 Lê Hoàng Sơn
Phép toán
24/32 Lê Hoàng Sơn
Phép toán (tiếp)
25/32 Lê Hoàng Sơn
Phép toán
Ví dụ:
Z == 2; Z = N = 2; (phép gán) Z = Z + 3; Y = Z + 8; Y *= Z; B = Y++; B = ++Y; A = (5%2 == 1) && (6 != 3) X = 0101; Y = 0011; Z = X | Y
26/32 Lê Hoàng Sơn
Biến, Hằng, Biểu Thức
Hằng: là giá trị bất biến trong chương trình không thay đổi, không biến đổi về mặt giá trị. Các loại hằng được sử dụng trong C tương ứng với các kiểu dữ liệu nhất định
Trong C có ba loại hằng:
Hằng số: Hằng nguyên (43L), Hằng thực (2.1E-3) Hằng ký tự:
• Hằng ký tự 'A' thực sự đồng nghĩa với giá trị nguyên 65, là giá
trị trong bảng mã ASCII
• Ðối với một vài hằng ký tự đặc biệt, ta cần sử dụng cách viết
thêm dấu \ , như '\t' tương ứng với phím tab
• Hằng ký tự có thể tham gia vào phép toán như mọi số nguyên
khác
'8' - '1‘ = 56 - 49 = 7
Hằng chuỗi: "Turbo C"
T u r b o
C
\0
27/32 Lê Hoàng Sơn
Một số hằng ký tự đặc biệt
Cách viết
Ký tự
‘\n’
Xuống hàng
‘\t’
Tab
‘\o’
“nul” tương ứng với giá trị nguyên 0 trong bảng mã ASCII
‘\b’
Backspacse
‘\r’
Về đầu dòng
‘\f’
Sang trái
‘\\’
\
‘ \” ’
”
‘ \’ ’
’
28/32 Lê Hoàng Sơn
Biến
Khai báo biến: Kiểu_dữ_liệu
int a, b; float m;
Ngay trên dòng khai báo ta có thể gán cho biến một giá trị.
Việc làm này gọi là khởi tạo cho biến int a = 3; c, d = 5;
Một biểu thức là tập hợp của các biến, hằng (toán hạng)
và phép toán (toán tử) Biểu thức toán học Biểu thức logic
29/32 Lê Hoàng Sơn
Ví dụ: Biến, Hằng, Biểu Thức
Khai báo biến:
int x; float x = 3.4;
Khai báo hằng:
const char x= ‘c’;
Biểu thức:
Z = a * b + (a\(b - c))
30/32 Lê Hoàng Sơn
Tóm tắt bài học
Các khái niệm cơ bản
Lập trình tính toán khoa học kỹ thuật Thuật toán & các phương pháp biểu diễn
thuật toán
Các bước xây dựng chương trình
Kiểu dữ liệu và phép toán
Kiểu dữ liệu Quy tắc chuyển kiểu Biến, Hằng, Biểu thức
31/32 Lê Hoàng Sơn
Câu hỏi thảo luận
32/32 Lê Hoàng Sơn
3. Bài tập
Xác định kiểu dữ liệu phù hợp cho đầu vào và ra và viết các bước
tính toán chính:
1. Cho hai số a và b chỉ dùng hai phép toán cộng và trừ. Hãy tính
tổng, hiệu, thương, tích của 2 số đó
2. Nhập chỉ số Ampe của thiết bị điện, thời gian dùng một ngày. Tính số Kw điện tiêu thụ và in ra số tiền phải trả, cho biết qui tắc tính tiền như sau:
a) 100 Kw đầu tiên giá 1000$/Kw b) 50 Kw kế tiếp giá 1500$/Kw c) 50 Kw tiếp theo giá 2000$/Kw d) từ Kw thứ 201 trở đi giá 3000$/Kw e) Nếu sử dụng trên 500 Kw thì phải đóng phụ thu bằng 20%
tiền điện phải trả
33/32 Lê Hoàng Sơn
