Giáo trình Lập trình căn bản (Phần 1)
Phần 1: GIỚI THIỆU VỀ CẤU TRÚC DỮ
LIỆU VÀ GIẢI THUẬT
Học xong chương này, sinh viên sẽ nắm bắt được các vấn đề sau:
- Khái niệm về ngôn ngữ lập trình.
- Khái niệm về kiểu dữ liệu
- Kiểu dữ liệu có cấu trúc (cấu trúc dữ liệu).
- Khái niệm về giải thuật
- Ngôn ngữ biểu diễn giải thuật.
- Ngôn ngữ sơ đồ (lưu đồ), sử dụng lưu đồ để biểu diễn các giải thuật.
Trọng tâm của phần này là giải thuật & cách biểu diễn giải thuật. Chính nhờ
điều này ta mới có thể giải quyết các yêu cầu bằng chương trình máy tính.
I. TỪ BÀI TOÁN ĐẾN CHƯƠNG TRÌNH
Giả sử chúng ta cần viết một chương trình để giải phương trình bậc 2 có dạng
ax 2 + bx + c = 0 hay viết chương trình để lấy căn bậc n của một số thực m ( n m ).
Công việc đầu tiên là chúng ta phải hiểu và biết cách giải bài toán bằng lời giải thông
thường của người làm toán. Để giải được bài toán trên bằng máy tính (lập trình cho
máy tính giải) thì chúng ta cần phải thực hiện qua các bước như:
o Mô tả các bước giải bài toán.
o Vẽ sơ đồ xử lý dựa trên các bước.
o Dựa trên sơ đồ xử lý để viết chương trình xử lý bằng ngôn ngữ giả (ngôn
ngữ bình thường của chúng ta).
o Chọn ngôn ngữ lập trình và chuyển chương trình từ ngôn ngữ giả sang ngôn
ngữ lập trình để tạo thành một chương trình hoàn chỉnh.
o Thực hiện chương trình: nhập vào các tham số, nhận kết quả.
Trong nhiều trường hợp, từ bài toán thực tế chúng ta phải xây dựng mô hình
toán rồi mới xác định được các bước để giải. Vấn đề này sẽ được trình bày chi tiết
trong môn Cấu Trúc Dữ Liệu.
Tóm tắt nội dung tài liệu: Giáo trình Lập trình căn bản (Phần 1)
Lập trình căn bản TỔNG QUAN I. MỤC ĐÍCH YÊU CẦU Môn Lập Trình Căn Bản A cung cấp cho sinh viên những kiến thức cơ bản về lập trình thông qua ngôn ngữ lập trình C. Môn học này là nền tảng để tiếp thu hầu hết các môn học khác trong chương trình đào tạo. Mặt khác, nắm vững ngôn ngữ C là cơ sở để phát triển các ứng dụng. Học xong môn này, sinh viên phải nắm được các vấn đề sau: - Khái niệm về ngôn ngữ lập trình. - Khái niệm về kiểu dữ liệu - Kiểu dữ liệu có cấu trúc (cấu trúc dữ liệu). - Khái niệm về giải thuật - Ngôn ngữ biểu diễn giải thuật. - Ngôn ngữ sơ đồ (lưu đồ), sử dụng lưu đồ để biểu diễn các giải thuật. - Tổng quan về Ngôn ngữ lập trình C. - Các kiểu dữ liệu trong C. - Các lệnh có cấu trúc. - Cách thiết kế và sử dụng các hàm trong C. - Một số cấu trúc dữ liệu trong C. II. ĐỐI TƯỢNG MÔN HỌC Môn học lập trình căn bản được dùng để giảng dạy cho các sinh viên sau: - Sinh viên năm thứ 2 chuyên ngành Tin học, Toán Tin, Lý Tin. - Sinh viên năm thứ 2 chuyên ngành Điện tử (Viễn thông, Tự động hóa) III. NỘI DUNG CỐT LÕI Trong khuôn khổ 45 tiết, giáo trình được cấu trúc thành 2 phần: Phần 1 giới thiệu về lập trình cấu trúc, các khái niệm về lập trình, giải thuật Phần 2 trình bày có hệ thống về ngôn ngữ lập trình C, các câu lệnh, các kiểu dữ liệu PHẦN 1: Giới thiệu cấu trúc dữ liệu và giải thuật PHẦN 2: Giới thiệu về một ngôn ngữ lập trình - Ngôn ngữ lập trình C Chương 1: Giới thiệu về ngôn ngữ C & môi trường lập trình Turbo C Chương 2: Các thành phần của ngôn ngữ C Chương 3: Các kiểu dữ liệu sơ cấp chuẩn và các lệnh đơn Chương 4: Các lệnh có cấu trúc Chương 5: Chương trình con Chương 6: Kiểu mảng Chương 7: Kiểu con trỏ Chương 8: Kiểu chuỗi ký tự Chương 9: Kiểu cấu trúc Trang 1 Lập trình căn bản Chương 10: Kiểu tập tin IV. KIẾN THỨC LIÊN QUAN Để học tốt môn Lập Trình Căn Bản A, sinh viên cần phải có các kiến thức nền tảng sau: - Kiến thức toán học. - Kiến thức và kỹ năng thao tác trên máy tính. V. DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Văn Linh, Giáo trình Tin Học Đại Cương A, Khoa Công Nghệ Thông Tin, Đại học Cần Thơ, 1991. [2] Nguyễn Đình Tê, Hoàng Đức Hải , Giáo trình lý thuyết và bài tập ngôn ngữ C; Nhà xuất bản Giáo dục, 1999. [3] Nguyễn Cẩn, C – Tham khảo toàn diện, Nhà xuất bản Đồng Nai, 1996. [4] Võ Văn Viện, Giúp tự học Lập Trình với ngôn ngữ C, Nhà xuất bản Đồng Nai, 2002. [5] Brain W. Kernighan & Dennis Ritchie, The C Programming Language, Prentice Hall Publisher, 1988. VI. TỪ KHÓA Bài toán, chương trình, giải thuật, ngôn ngữ giả, lưu đồ, biểu thức, gán, rẽ nhánh, lặp, hàm, mảng, con trỏ, cấu trúc, tập tin. Trang 2 Lập trình căn bản Phần 1: GIỚI THIỆU VỀ CẤU TRÚC DỮ LIỆU VÀ GIẢI THUẬT Học xong chương này, sinh viên sẽ nắm bắt được các vấn đề sau: - Khái niệm về ngôn ngữ lập trình. - Khái niệm về kiểu dữ liệu - Kiểu dữ liệu có cấu trúc (cấu trúc dữ liệu). - Khái niệm về giải thuật - Ngôn ngữ biểu diễn giải thuật. - Ngôn ngữ sơ đồ (lưu đồ), sử dụng lưu đồ để biểu diễn các giải thuật. Trọng tâm của phần này là giải thuật & cách biểu diễn giải thuật. Chính nhờ điều này ta mới có thể giải quyết các yêu cầu bằng chương trình máy tính. I. TỪ BÀI TOÁN ĐẾN CHƯƠNG TRÌNH Giả sử chúng ta cần viết một chương trình để giải phương trình bậc 2 có dạng hay viết chương trình để lấy căn bậc n của một số thực m (02 =++ cbxax n m ). Công việc đầu tiên là chúng ta phải hiểu và biết cách giải bài toán bằng lời giải thông thường của người làm toán. Để giải được bài toán trên bằng máy tính (lập trình cho máy tính giải) thì chúng ta cần phải thực hiện qua các bước như: o Mô tả các bước giải bài toán. o Vẽ sơ đồ xử lý dựa trên các bước. o Dựa trên sơ đồ xử lý để viết chương trình xử lý bằng ngôn ngữ giả (ngôn ngữ bình thường của chúng ta). o Chọn ngôn ngữ lập trình và chuyển chương trình từ ngôn ngữ giả sang ngôn ngữ lập trình để tạo thành một chương trình hoàn chỉnh. o Thực hiện chương trình: nhập vào các tham số, nhận kết quả. Trong nhiều trường hợp, từ bài toán thực tế chúng ta phải xây dựng mô hình toán rồi mới xác định được các bước để giải. Vấn đề này sẽ được trình bày chi tiết trong môn Cấu Trúc Dữ Liệu. II. GIẢI THUẬT II.1. Khái niệm giải thuật Giải thuật là một hệ thống chặt chẽ và rõ ràng các quy tắc nhằm xác định một dãy các thao tác trên những dữ liệu vào sao cho sau một số hữu hạn bước thực hiện các thao tác đó ta thu được kết quả của bài toán. Trang 3 Lập trình căn bản Ví dụ 1: Giả sử có hai bình A và B đựng hai loại chất lỏng khác nhau, chẳng hạn bình A đựng rượu, bình B đựng nước mắm. Giải thuật để hoán đổi (swap) chất lỏng đựng trong hai bình đó là: Yêu cầu phải có thêm một bình thứ ba gọi là bình C. Bước 1: Đổ rượu từ bình A sang bình C. Bước 2: Đổ nước mắm từ bình B sang bình A. Bước 3: Đổ rượu từ bình C sang bình B. Ví dụ 2: Một trong những giải thuật tìm ước chung lớn nhất của hai số a và b là: Bước 1: Nhập vào hai số a và b. Bước 2: So sánh 2 số a,b chọn số nhỏ nhất gán cho UCLN. Bước 3: Nếu một trong hai số a hoặc b không chia hết cho UCLN thì thực hiện bước 4, ngược lại (cả a và b đều chia hết cho UCLN) thì thực hiện bước 5. Bước 4: Giảm UCLN một đơn vị và quay lại bước 3 Bước 5: In UCLN - Kết thúc. II.2 Các đặc trưng của giải thuật o Tính kết thúc: Giải thuật phải dừng sau một số hữu hạn bước. o Tính xác định: Các thao tác máy tính phải thực hiện được và các máy tính khác nhau thực hiện cùng một bước của cùng một giải thuật phải cho cùng một kết quả. o Tính phổ dụng: Giải thuật phải "vét' hết các trường hợp và áp dụng cho một loạt bài toán cùng loại. o Tính hiệu quả: Một giải thuật được đánh giá là tốt nếu nó đạt hai tiêu chuẩn sau: - Thực hiện nhanh, tốn ít thời gian. - Tiêu phí ít tài nguyên của máy, chẳng hạn tốn ít bộ nhớ. Giải thuật tìm UCLN nêu trên đạt tính kết thúc bởi vì qua mỗi lần thực hiện bước 4 thì UCLN sẽ giảm đi một đơn vị cho nên trong trường hợp xấu nhất thì UCLN=1, giải thuật phải dừng. Các thao tác trình bày trong các bước, máy tính đều có thể thực hiện được nên nó có tính xác định. Giải thuật này cũng đạt tính phổ dụng vì nó được dùng để tìm UCLN cho hai số nguyeên dương a và b bất kỳ. Tuy nhiên tính hiệu quả của giải thuật có thể chưa cao; cụ thể là thời gian chạy máy có thể còn tốn nhiều hơn một số giải thuật khác mà chúng ta sẽ có dịp trở lại trong phần lập trình C. II.3 Ngôn ngữ biểu diễn giải thuật Để biểu diễn giải thuật, cần phải có một tập hợp các ký hiệu dùng để biểu diễn, mỗi ký hiệu biểu diễn cho một hành động nào đó. Tập hợp các ký hiệu đó lại tạo thành ngôn ngữ biểu diễn giải thuật. II.3.1 Ngôn ngữ tự nhiên Ngôn ngữ tự nhiên là ngôn ngữ của chúng ta đang sử dụng, chúng ta có thể sử dụng ngôn ngữ tự nhiên để mô tả giải thuật giống như các ví dụ ở trên. Ví dụ: Ta có giải thuật giải phương trình bậc nhất dạng 0=+ bax như sau: Bước 1: Nhận giá trị của các tham số a, b Bước 2: Xét giá trị của a xem có bằng 0 hay không? Nếu a=0 thì làm bước 3, nếu a khác không thì làm bước 4. Trang 4 Lập trình căn bản Bước 3: (a bằng 0) Nếu b bằng 0 thì ta kết luận phương trình vô số nghiệm, nếu b khác 0 thì ta kết luận phương trình vô nghiệm. Bước 4: ( a khác 0) Ta kết luận phương trình có nghiệm x=-b/a II.3.2 Ngôn ngữ sơ đồ (Lưu đồ) Ngôn ngữ sơ đồ (lưu đồ) là một ngôn ngữ đặc biệt dùng để mô tả giải thuật bằng các sơ đồ hình khối. Mỗi khối qui định một hành động. Khối Tác dụng (Ý nghĩa của hành động) Khối Tác dụng (Ý nghĩa của hành động) Bắt đầu/ Kết thúc Nhập / Xuất Thi hành Lựa chọn Đường đi Chương trình con Khối nối Lời chú thích Chẳng hạn ta dùng lưu đồ để biểu diễn giải thuật tìm UCLN nêu trên như sau: Nhập a,b aMUCLN bMUCLN Sai Đúng Đúng Sai In UCLN Begin a<b UCLN=a UCLN=b UCLN=UCLN-1 Và End A A II.3.3 Một số giải thuật cơ bản Ví dụ 1: Cần viết chương trình cho máy tính sao cho khi thực hiện chương trình đó, máy tính yêu cầu người sử dụng chương trình nhập vào các số hạng của tổng (n); nhập vào dãy các số hạng ai của tổng. Sau đó, máy tính sẽ thực hiện việc tính tổng các số ai này và in kết quả của tổng tính được. Yêu cầu: Tính tổng n số S=a1+ a2+a3+......+an . Trang 5 Lập trình căn bản Để tính tổng trên, chúng ta sử dụng phương pháp “cộng tích lũy” nghĩa là khởi đầu cho S=0. Sau mỗi lần nhận được một số hạng ai từ bàn phím, ta cộng tích lũy ai vào S (lấy giá trị được lưu trữ trong S, cộng thêm ai và lưu trở lại vào S). Tiếp tục quá trình này đến khi ta tích lũy được an vào S thì ta có S là tổng các ai. Chi tiết giải thuật được mô tả bằng ngôn ngữ tự nhiên như sau: - Bước 1: Nhập số các số hạng n. - Bước 2: Cho S=0 (lưu trữ số 0 trong S) - Bước 3: Cho i=1 (lưu trữ số 1 trong i) - Bước 4: Kiểm tra nếu i<=n thì thực hiện bước 5, ngược lại thực hiện bước 8. - Bước 5: Nhập ai - Bước 6: Cho S=S+ai (lưu trữ giá trị S + ai trong S) - Bước 7: Tăng i lên 1 đơn vị và quay lại bước 4. - Bước 8: In S và kết thúc chương trình. Chí tiết giải thuật bằng lưu đồ: Nhập số các số hạng n i<=n Sai Đúng Nhập số ai In S S=0 i=1 End S=S+ai i=i+1 Begin Ví dụ 2: Viết chương trình cho phép nhập vào 2 giá trị a, b mang ý nghĩa là các hệ số a, b của phương trình bậc nhất. Dựa vào các giá trị a, b đó cho biết nghiệm của phương trình bậc nhất ax + b = 0. Mô tả giải thuật bằng ngôn ngữ tự nhiên: - Bước 1: Nhập 2 số a và b - Bước 2: Nếu a = 0 thì thực hiện bước 3, ngược lại thực hiện bước 4 Trang 6 Lập trình căn bản - Bước 3: Nếu b=0 thì thông báo phương trình vô số nghiệm và kết thúc chương trình, ngược lại thông báo phương trình vô nghiệm và kết thúc chương trình. - Bước 4: Thông báo nghiệm của phương trình là –b/a và kết thúc. Nhập hai số a,b a=0 Đúng b=0 Đúng Sai Sai Nghiệm x=-b/a PT vô nghiệm PT vô định Ví dụ 3: Viết chương trình cho phép nhập vào 1 số n, sau đó lần lượt nhập vào n giá trị a1, a2,,an. Hãy tìm và in ra giá trị lớn nhất trong n số a1, a2, , an. End Begin Để giải quyết bài toán trên, chúng ta áp dụng phương pháp “thử và sửa”. Ban đầu giả sử a1 là số lớn nhất (được lưu trong giá trị max); sau đó lần lượt xét các ai còn lại, nếu ai nào lớn hơn giá trị max thi lúc đó max sẽ nhận giá trị là ai. Sau khi đã xét hết các ai thì max chính là giá trị lớn nhất cần tìm. Mô tả giải thuật bằng ngôn ngữ tự nhiên: - Bước 1: Nhập số n - Bước 2: Nhập số thứ nhất a1 - Bước 3: Gán max=a1 - Bước 4: Gán i=2 - Bước 5: Nếu i<=n thì thực hiện bước 6, ngược lại thực hiện bước 9 - Bước 6: Nhập ai - Bước 7: Nếu max < ai thì gán max=ai. - Bước 8: Tăng i lên một đơn vị và quay lại bước 5 - Bước 9: In max - kết thúc Phần mô tả giải thuật bằng lưu đồ, sinh viên tự làm xem như bài tập. Ví dụ 4: Viết chương trình cho phép nhập vào 1 số n, sau đó lần lượt nhập vào n giá trị a1, a2,,an. Sắp theo thứ tự tăng dần một dãy n số a1, a2,...an nói trên. Có rất Trang 7 Lập trình căn bản nhiều giải thuật để giải quyết bài toán này. Phần trình bày dưới đây là một phương pháp. Giả sử ta đã nhập vào máy dãy n số a1, a2,..., an. Việc sắp xếp dãy số này trải qua (n-1) lần: - Lần 1: So sánh phần tử đầu tiên với tất cả các phần tử đứng sau phần tử đầu tiên. Nếu có phần tử nào nhỏ hơn phần tử đầu tiên thì đổi chỗ phần tử đầu tiên với phần tử nhỏ hơn đó. Sau lần 1, ta được phần tử đầu tiên là phần tử nhỏ nhất. - Lần 2: So sánh phần tử thứ 2 với tất cả các phần tử đứng sau phần tử thứ 2. Nếu có phần tử nào nhỏ hơn phần tử thứ 2 thì đổi chỗ phần tử thứ 2 với phần tử nhỏ hơn đó. Sau lần 2, ta được phần tử đầu tiên và phần tử thứ 2 là đúng vị trí của nó khi sắp xếp. - - Lần (n-1): So sánh phần tử thứ (n-1) với phần tử đứng sau phần tử (n-1) là phần tử thứ n. Nếu phần tử thứ n nhỏ hơn phần tử thứ (n-1) thì đổi chỗ 2 phần tử này. Sau lần thứ (n-1), ta được danh sách gồm n phần tử được sắp thứ tự. Mô tả giải thuật bằng ngôn ngữ tự nhiên: - Bước 1: Gán i=1 - Bước 2: Gán j=i+1 - Bước 3: Nếu i <=n-1 thì thực hiện bước 4, ngược lại thực hiện bước 8 - Bước 4: Nếu j <=n thì thực hiện bước 5, ngược lại thì thực hiện bước 7. - Bước 5: Nếu ai > aj thì hoán đổi ai và aj cho nhau (nếu không thì thôi). - Bước 6: Tăng j lên một đơn vị và quay lại bước 4 - Bước 7: Tăng i lên một đơn vị và quay lại bước 3 - Bước 6: In dãy số a1, a2,..., an - Kết thúc. Mô tả giải thuật sắp xếp bằng lưu đồ Trang 8 j<=n-1 j<=n aj<ai tam=ai ai=aj aj=tam In dãy số : a1, a2, ,an End Sai Đúng Đúng Đúng j=i+1 j=j+1 Sai i=i+1 i=1 Lập trình căn bản II.4 Các cấu trúc suy luận cơ bản của giải thuật Giải thuật được thiết kế theo ba cấu trúc suy luận cơ bản sau đây: II.4.1 Tuần tự (Sequential): Các công việc được thực hiện một cách tuần tự, công việc này nối tiếp công việc kia. II.4.2 Cấu trúc lựa chọn (Selection) Lựa chọn một công việc để thực hiện căn cứ vào một điều kiện nào đó. Có một số dạng như sau: - Cấu trúc 1: Nếu (đúng) thì thực hiện - Cấu trúc 2: Nếu (đúng) thì thực hiện , ngược lại (điều kiện sai) thì thực hiện - Cấu trúc 3: Trường hợp thực hiện II.4.3. Cấu trúc lặp (Repeating) Thực hiện lặp lại một công việc không hoặc nhiều lần căn cứ vào một điều kiện nào đó. Có hai dạng như sau: - Lặp xác định: là loại lặp mà khi viết chương trình, người lập trình đã xác định được công việc sẽ lặp bao nhiêu lần. - Lặp không xác định: là loại lặp mà khi viết chương trình người lập trình chưa xác định được công việc sẽ lặp bao nhiêu lần. Số lần lặp sẽ được xác định khi chương trình thực thi. Trong một số trường hợp người ta cũng có thể dùng các cấu trúc này để diễn tả một giải thuật. III. KIỂU DỮ LIỆU Các số liệu lưu trữ trong máy tính gọi là dữ liệu (data). Mỗi đơn vị dữ liệu thuộc một kiểu dữ liệu nào đó. Kiểu dữ liệu là một tập hợp các giá trị có cùng một tính chất và tập hợp các phép toán thao tác trên các giá trị đó. Người ta chia kiểu dữ liệu ra làm 2 loại: kiểu dữ liệu sơ cấp và kiểu dữ liệu có cấu trúc. III.1 Kiểu dữ liệu sơ cấp Kiểu dữ liệu sơ cấp là kiểu dữ liệu mà giá trị của nó là đơn nhất. Ví dụ: Trong ngôn ngữ lập trình C, kiểu int gọi là kiểu sơ cấp vì kiểu này bao gồm các số nguyên từ -32768 đến 32767 và các phép toán +, -, *, /, % III.2 Kiểu dữ liệu có cấu trúc Kiểu dữ liệu có cấu trúc là kiểu dữ liệu mà các giá trị của nó là sự kết hợp của các giá trị khác. Trang 9 Lập trình căn bản Ví dụ : Kiểu chuỗi ký tự trong ngôn ngữ lập trình C là một kiểu dữ liệu có cấu trúc. Các ngôn ngữ lập trình đều có những kiểu dữ liệu do ngôn ngữ xây dựng sẵn, mà ta gọi là các kiểu chuẩn. Chẳng hạn như kiểu int, char trong C; integer, array trong Pascal. Ngoài ra, hầu hết các ngôn ngữ đều cung cấp cơ chế cho phép người lập trình định nghĩa kiểu của riêng mình để phục vụ cho việc viết chương trình. IV. NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH IV.1. Khái niệm ngôn ngữ lập trình Ngôn ngữ lập trình là một ngôn ngữ dùng để viết chương trình cho máy tính. Ta có thể chia ngôn ngữ lập trình thành các loại sau: ngô ... đó e là một hằng số cho trước làm độ chính xác. 29. Viết chương trình tính gần đúng căn bậc n của một số dương a theo phương pháp Newton : Trước hết cho x0= a/n sau đó là công thức truy hồi: (n-1) xkn +a nxkn-1 xk+1 = Nếu |a- xnn| < e thì xn là căn bậc n của a. Trong đó e là một hằng số cho trước làm độ chính xác. Nếu a < 0 và n chẵn thì không tồn tại căn. Trang 63 Lập trình căn bản Chương 5 CHƯƠNG TRÌNH CON Học xong chương này, sinh viên sẽ nắm được các vấn đề sau: • Khái niệm về hàm (function) trong C. • Cách xây dựng và cách sử dụng hàm trong C. I. KHÁI NIỆM VỀ HÀM TRONG C Trong những chương trình lớn, có thể có những đoạn chương trình viết lặp đi lặp lại nhiều lần, để tránh rườm rà và mất thời gian khi viết chương trình; người ta thường phân chia chương trình thành nhiều module, mỗi module giải quyết một công việc nào đó. Các module như vậy gọi là các chương trình con. Một tiện lợi khác của việc sử dụng chương trình con là ta có thể dễ dàng kiểm tra xác định tính đúng đắn của nó trước khi ráp nối vào chương trình chính và do đó việc xác định sai sót để tiến hành hiệu đính trong chương trình chính sẽ thuận lợi hơn. Trong C, chương trình con được gọi là hàm. Hàm trong C có thể trả về kết quả thông qua tên hàm hay có thể không trả về kết quả. Hàm có hai loại: hàm chuẩn và hàm tự định nghĩa. Trong chương này, ta chú trọng đến cách định nghĩa hàm và cách sử dụng các hàm đó. Một hàm khi được định nghĩa thì có thể sử dụng bất cứ đâu trong chương trình. Trong C, một chương trình bắt đầu thực thi bằng hàm main. Ví dụ 1: Ta có hàm max để tìm số lớn giữa 2 số nguyên a, b như sau: int max(int a, int b) { return (a>b) ? a:b; } Ví dụ 2: Ta có chương trình chính (hàm main) dùng để nhập vào 2 số nguyên a,b và in ra màn hình số lớn trong 2 số #include #include int max(int a, int b) { return (a>b) ? a:b; } int main() { int a, b, c; printf("\n Nhap vao 3 so a, b,c "); scanf("%d%d%d",&a,&b,&c); printf("\n So lon la %d",max(a, max(b,c))); getch(); return 0; } Trang 63 Lập trình căn bản I.1. Hàm thư viện Hàm thư viện là những hàm đã được định nghĩa sẵn trong một thư viện nào đó, muốn sử dụng các hàm thư viện thì phải khai báo thư viện trước khi sử dụng bằng lệnh #include Một số thư viện: alloc.h assert.h bcd.h bios.h complex.h conio.h ctype.h dir.h dirent.h dos.h errno.h fcntl.h float.h fstream.h grneric.h graphics.h io.h iomanip.h iostream.h limits.h locale.h malloc.h math.h mem.h process.h setjmp.h share.h signal.h stdarg.h stddef.h stdio.h stdiostr.h stdlib.h stream.h string.h strstrea.h sys\stat.h sys\timeb.h sys\types.h time.h values.h Ý nghĩa của một số thư viện thường dùng: 1. stdio.h : Thư viện chứa các hàm vào/ ra chuẩn (standard input/output). Gồm các hàm printf(), scanf(), getc(), putc(), gets(), puts(), fflush(), fopen(), fclose(), fread(), fwrite(), getchar(), putchar(), getw(), putw() 2. conio.h : Thư viện chứa các hàm vào ra trong chế độ DOS (DOS console). Gồm các hàm clrscr(), getch(), getche(), getpass(), cgets(), cputs(), putch(), clreol(), 3. math.h: Thư viện chứa các hàm tính toán gồm các hàm abs(), sqrt(), log(). log10(), sin(), cos(), tan(), acos(), asin(), atan(), pow(), exp(), 4. alloc.h: Thư viện chứa các hàm liên quan đến việc quản lý bộ nhơ. Gồm các hàm calloc(), realloc(), malloc(), free(), farmalloc(), farcalloc(), farfree(), 5. io.h: Thư viện chứa các hàm vào ra cấp thấp. Gồm các hàm open(), _open(), read(), _read(), close(), _close(), creat(), _creat(), creatnew(), eof(), filelength(), lock(), 6. graphics.h: Thư viện chứa các hàm liên quan đến đồ họa. Gồm initgraph(), line(), circle(), putpixel(), getpixel(), setcolor(), ... Muốn sử dụng các hàm thư viện thì ta phải xem cú pháp của các hàm và sử dụng theo đúng cú pháp (xem trong phần trợ giúp của Turbo C). I.2. Hàm người dùng Hàm người dùng là những hàm do người lập trình tự tạo ra nhằm đáp ứng nhu cầu xử lý của mình. Trang 64 Lập trình căn bản II. XÂY DỰNG MỘT HÀM II.1 Định nghĩa hàm Cấu trúc của một hàm tự thiết kế: Tên hàm ([ ][,][]) { [Khai báo biến cục bộ và các câu lệnh thực hiện hàm] [return [];] } Giải thích: - Kiểu kết quả: là kiểu dữ liệu của kết quả trả về, có thể là : int, byte, char, float, void Một hàm có thể có hoặc không có kết quả trả về. Trong trường hợp hàm không có kết quả trả về ta nên sử dụng kiểu kết quả là void. - Kiểu t số: là kiểu dữ liệu của tham số. - Tham số: là tham số truyền dữ liệu vào cho hàm, một hàm có thể có hoặc không có tham số. Tham số này gọi là tham số hình thức, khi gọi hàm chúng ta phải truyền cho nó các tham số thực tế. Nếu có nhiều tham số, mỗi tham số phân cách nhau dấu phẩy (,). - Bên trong thân hàm (phần giới hạn bởi cặp dấu {}) là các khai báo cùng các câu lệnh xử lý. Các khai báo bên trong hàm được gọi là các khai báo cục bộ trong hàm và các khai báo này chỉ tồn tại bên trong hàm mà thôi. - Khi định nghĩa hàm, ta thường sử dụng câu lệnh return để trả về kết quả thông qua tên hàm. Lệnh return dùng để thoát khỏi một hàm và có thể trả về một giá trị nào đó. Cú pháp: return ; /*không trả về giá trị*/ return ; /*Trả về giá trị của biểu thức*/ return (); /*Trả về giá trị của biểu thức*/ Nếu hàm có kết quả trả về, ta bắt buộc phải sử dụng câu lệnh return để trả về kết quả cho hàm. Ví dụ 1: Viết hàm tìm số lớn giữa 2 số nguyên a và b int max(int a, int b) { return (a>b) ? a:b; } Ví dụ 2: Viết hàm tìm ước chung lớn nhất giữa 2 số nguyên a, b. Cách tìm: đầu tiên ta giả sử UCLN của hai số là số nhỏ nhất trong hai số đó. Nếu điều đó không đúng thì ta giảm đi một đơn vị và cứ giảm như vậy cho tới khi nào tìm thấy UCLN int ucln(int a, int b) { int u; if (a<b) Trang 65 Lập trình căn bản u=a; else u=b; while ((a%u !=0) || (b%u!=0)) u--; return u; } II.2 Sử dụng hàm Một hàm khi định nghĩa thì chúng vẫn chưa được thực thi trừ khi ta có một lời gọi đến hàm đó. Cú pháp gọi hàm: ([Danh sách các tham số]) Ví dụ: Viết chương trình cho phép tìm ước số chung lớn nhất của hai số tự nhiên. #include unsigned int ucln(unsigned int a, unsigned int b) { unsigned int u; if (a<b) u=a; else u=b; while ((a%u !=0) || (b%u!=0)) u--; return u; } int main() { unsigned int a, b, UC; printf(“Nhap a,b: ”);scanf(“%d%d”,&a,&b); UC = ucln(a,b); printf(“Uoc chung lon nhat la: ”, UC); return 0; } Lưu ý: Việc gọi hàm là một phép toán, không phải là một phát biểu. II.3 Nguyên tắc hoạt động của hàm Trong chương trình, khi gặp một lời gọi hàm thì hàm bắt đầu thực hiện bằng cách chuyển các lệnh thi hành đến hàm được gọi. Quá trình diễn ra như sau: - Nếu hàm có tham số, trước tiên các tham số sẽ được gán giá trị thực tương ứng. - Chương trình sẽ thực hiện tiếp các câu lệnh trong thân hàm bắt đầu từ lệnh đầu tiên đến câu lệnh cuối cùng. Trang 66 Lập trình căn bản - Khi gặp lệnh return hoặc dấu } cuối cùng trong thân hàm, chương trình sẽ thoát khỏi hàm để trở về chương trình gọi nó và thực hiện tiếp tục những câu lệnh của chương trình này. III. TRUYỀN THAM SỐ CHO HÀM Mặc nhiên, việc truyền tham số cho hàm trong C là truyền theo giá trị; nghĩa là các giá trị thực (tham số thực) không bị thay đổi giá trị khi truyền cho các tham số hình thức Ví dụ 1: Giả sử ta muốn in ra nhiều dòng, mỗi dòng 50 ký tự nào đó. Để đơn giản ta viết một hàm, nhiệm vụ của hàm này là in ra trên một dòng 50 ký tự nào đó. Hàm này có tên là InKT. #include #include void InKT(char ch) { int i; for(i=1;i<=50;i++) printf(“%c”,ch); printf(“\n”); } int main() { char c = ‘A’; InKT(‘*’); /* In ra 50 dau * */ InKT(‘+’); InKT(c); return 0; } Lưu ý: - Trong hàm InKT ở trên, biến ch gọi là tham số hình thức được truyền bằng giá trị (gọi là tham trị của hàm). Các tham trị của hàm coi như là một biến cục bộ trong hàm và chúng được sử dụng như là dữ liệu đầu vào của hàm. - Khi chương trình con được gọi để thi hành, tham trị được cấp ô nhớ và nhận giá trị là bản sao giá trị của tham số thực. Do đó, mặc dù tham trị cũng là biến, nhưng việc thay đổi giá trị của chúng không có ý nghĩa gì đối với bên ngoài hàm, không ảnh hưởng đến chương trình chính, nghĩa là không làm ảnh hưởng đến tham số thực tương ứng. Ví dụ 2: Ta xét chương trình sau đây: #include #include int hoanvi(int a, int b) { int t; t=a; /*Đoạn này hoán vị giá trị của 2 biến a, b*/ a=b; b=t; printf("\Ben trong ham a=%d , b=%d",a,b); return 0; } Trang 67 Lập trình căn bản int main() { int a, b; clrscr(); printf("\n Nhap vao 2 so nguyen a, b:"); scanf("%d%d",&a,&b); printf("\n Truoc khi goi ham hoan vi a=%d ,b=%d",a,b); hoanvi(a,b); printf("\n Sau khi goi ham hoan vi a=%d ,b=%d",a,b); getch(); return 0; } Kết quả thực hiện chương trình: Giải thích: - Nhập vào 2 số 6 và 5 (a=6, b=5) - Trước khi gọi hàm hoán vị thì a=6, b=5 - Bên trong hàm hoán vị a=5, b=6 - Khi ra khỏi hàm hoán vị thì a=6, b=5 * Lưu ý Trong đoạn chương trình trên, nếu ta muốn sau khi kết thúc chương trình con giá trị của a, b thay đổi thì ta phải đặt tham số hình thức là các con trỏ, còn tham số thực tế là địa chỉ của các biến. Lúc này mọi sự thay đổi trên vùng nhớ được quản lý bởi con trỏ là các tham số hình thức của hàm thì sẽ ảnh hưởng đến vùng nhớ đang được quản lý bởi tham số thực tế tương ứng (cần để ý rằng vùng nhớ này chính là các biến ta cần thay đổi giá trị). Người ta thường áp dụng cách này đối với các dữ liệu đầu ra của hàm. Ví dụ: Xét chương trình sau đây: #include #include long hoanvi(long *a, long *b) /* Khai báo tham số hình thức *a, *b là các con trỏ kiểu long */ { long t; t=*a; /*gán nội dung của x cho t*/ *a=*b; /*Gán nội dung của b cho a*/ *b=t; /*Gán nội dung của t cho b*/ printf("\n Ben trong ham a=%ld , b=%ld",*a,*b); /*In ra nội dung của a, b*/ return 0; } int main() { long a, b; clrscr(); Trang 68 Lập trình căn bản printf("\n Nhap vao 2 so nguyen a, b:"); scanf("%ld%ld",&a,&b); printf("\n Truoc khi goi ham hoan vi a=%ld ,b=%ld",a,b); hoanvi(&a,&b); /* Phải là địa chỉ của a và b */ printf("\n Sau khi goi ham hoan vi a=%ld ,b=%ld",a,b); getch(); return 0; } Kết quả thực hiện chương trình: Giải thích: - Nhập vào 2 số 5, 6 (a=5, b=6) - Trước khi gọi hàm hoanvi thì a=5, b=6 - Trong hàm hoanvi (khi đã hoán vị) thì a=6, b=5 - Khi ra khỏi hàm hoán vị thì a=6, b=6 Lưu ý: Kiểu con trỏ và các phép toán trên biến kiểu con trỏ sẽ nói trong phần sau. IV. HÀM ĐỆ QUY IV.1. Định nghĩa Một hàm được gọi là đệ quy nếu bên trong thân hàm có lệnh gọi đến chính nó. Ví dụ: Người ta định nghĩa giai thừa của một số nguyên dương n như sau: n!=1* 2 * 3 ** (n-1) *n = (n-1)! *n (với 0!=1) Như vậy, để tính n! ta thấy nếu n=0 thì n!=1 ngược lại thì n!=n * (n-1)! Với định nghĩa trên thì hàm đệ quy tính n! được viết: #include #include /*Hàm tính n! bằng đệ quy*/ unsigned int giaithua_dequy(int n) { if (n==0) return 1; else return n*giaithua_dequy(n-1); } /*Hàm tính n! không đệ quy*/ unsigned int giaithua_khongdequy(int n) { unsigned int kq,i; kq=1; for (i=2;i<=n;i++) kq=kq*i; return kq; } Trang 69 Lập trình căn bản int main() { int n; clrscr(); printf("\n Nhap so n can tinh giai thua "); scanf("%d",&n); printf("\nGoi ham de quy: %d != %u",n,giaithua_dequy(n)); printf("\nGoi ham khong de quy: %d != %u", n,giaithua_khongdequy(n)); getch(); return 0; } IV.2. Đặc điểm cần lưu ý khi viết hàm đệ quy - Hàm đệ quy phải có 2 phần: o Phần dừng hay phải có trường hợp nguyên tố. Trong ví dụ ở trên thì trường hợp n=0 là trường hợp nguyên tố. o Phần đệ quy: là phần có gọi lại hàm đang được định nghĩa. Trong ví dụ trên thì phần đệ quy là n>0 thì n! = n * (n-1)! - Sử dụng hàm đệ quy trong chương trình sẽ làm chương trình dễ đọc, dễ hiểu và vấn đề được nêu bật rõ ràng hơn. Tuy nhiên trong đa số trường hợp thì hàm đệ quy tốn bộ nhớ nhiều hơn và tốc độ thực hiện chương trình chậm hơn không đệ quy. - Tùy từng bài có cụ thể mà người lập trình quyết định có nên dùng đệ quy hay không (có những trường hợp không dùng đệ quy thì không giải quyết được bài toán). V. BÀI TẬP V.1 Mục đích yêu cầu Mục đích của việc sử dụng hàm là làm cho chương trình viết ra được sáng sủa, ngắn gọn. Vì thế sinh viên phải nắm vững cách định nghĩa các hàm và cách dùng chúng. Kết hợp các phần đã học trong các chương trước để viết các chương trình con. V.2 Nội dung 1. Viết hàm tìm số lớn nhất trong hai số. Áp dụng tìm số lớn nhất trong ba số a, b, c với a, b, c nhập từ bàn phím. 2. Viết hàm tìm UCLN của hai số a và b. Áp dụng: nhập vào tử và mẫu số của một phân số, kiểm tra xem phân số đó đã tối giản hay chưa. 3. Viết hàm in n ký tự c trên một dòng. Viết chương trình cho nhập 5 số nguyên cho biết số lượng hàng bán được của mặt hàng A ở 5 cửa hàng khác nhau. Dùng hàm trên vẽ biểu đồ so sánh 5 giá trị đó, mỗi trị dùng một ký tự riêng. 4. Viết một hàm tính tổng các chữ số của một số nguyên. Viết chương trình nhập vào một số nguyên, dùng hàm trên kiểm tra xem số đó có chia hết cho 3 không. Một số chia hết cho 3 khi tổng các chữ số của nó chia hết cho 3. Trang 70 Lập trình căn bản 5. Tam giác Pascal là một bảng số, trong đó hàng thứ 0 bằng 1, mỗi một số hạng của hàng thứ n+1 là một tổ hợp chập k của n (C =kn )!( ! kn k − ) Tam giác Pascal có dạng sau: 1 ( hàng 0 ) 1 1 ( hàng 1 ) 1 2 1 ( hàng 2 ) 1 3 3 1 1 4 6 4 1 1 5 10 10 5 1 1 6 15 20 15 6 1 (hàng 6) ...................................................... Viết chương trình in lên màn hình tan giác Pascal có n hàng (n nhập vào khi chạy chương trình) bằng cách tạo hai hàm tính giai thừa và tính tổ hợp. 6. Yêu cầu như câu 5 nhưng dựa vào tính chất sau của tổ hợp: C =C +C để hình thành thuật toán là: tạo một hàm tổ hợp có hai biến n, k mang tính đệ quy như sau: k n 1 1 − − k n k n 1− ToHop(n,k)= 1 nếu k=0 hoặc k=n ToHop(n-1,k-1) + ToHop(n-1,k) nếu 1< k < n 7. Viết chương trình tính các tổng sau: a) S= 1 + x +x2 + x3 + ... + xn b) S= 1 - x +x2 - x3 + ... (-1)n xn c) S= 1 + x/1! +x2/2! + x3/3! + ... + xn/n! Trong đó n là một số nguyên dương và x là một số bất kỳ được nhập từ bàn phím khi chạy chương trình. 8. Viết chương trình in dãy Fibonacci đã nêu trong bằng phương pháp dùng một hàm Fibonacci F có tính đệ quy. Fn = ⎪⎩ ⎪⎨ ⎧ + = = −2nF1-nF 2 n nÕu 2, 1n nÕu 1, 9. Bài toán tháp Hà Nội: Có một cái tháp gồm n tầng, tầng trên nhỏ hơn tầng dưới (hình vẽ). Hãy tìm cách chuyển cái tháp này từ vị trí thứ nhất sang vị trí thứ hai thông qua vị trí trung gian thứ ba. Biết rằng chỉ được chuyển mỗi lần một tầng và không được để tầng lớn trên tầng nhỏ. VT1 VT3 VT2 Trang 71 Lập trình căn bản 10. Viết chương trình phân tích một số nguyên dương ra thừa số nguyên tố. Trang 72
File đính kèm:
- giao_trinh_lap_trinh_can_ban_phan_1.pdf