Bài giảng Nhập môn lập trình - Bài 1: Các khái niệm cơ bản

trìnhBài 1- Các khái niệm cơ bản Mục tiêu Hiểu được tổng quan ngôn ngữ lập trình C/C++ Công cụ lập trình Cấu trúc và cách thực thi chương trình Tập ký tự, từ khóa, quy tắc đặt tên Câu lệnh, chú thích Kiểu dữ liệu cơ sở Biến, hằng, biểu thức Toán tử, ép kiểu Các hàm thư viện C/C++ chuẩn 1. Lịch sử của ngôn ngữ C/C++ C được tạo bởi Dennis Ritchie ở Bell Telephone Laboratories vào năm 1972. Vào năm 1983, học viện chuẩn quốc gia Mỹ (American National Standards Institute - ANSI) thành lập một tiểu ban để chuẩn hóa C được biết đến như ANSI Standard C C++ được xây dựng trên nền tảng ANSI Standard C C++ là một ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng, nó bao hàm cả ngôn ngữ C 2. Kỹ thuật để giải quyết một bài toán Một chương trình máy tính được thiết kế để giải quyết một bài toán nào đó. Vì vậy, những bước cần để tìm kiếm lời giải cho một bài toán cũng giống như những bước cần để viết một chương trình. Các bước gồm: Xác định yêu cầu của bài toán Đưa ra thuật toán (dùng mã giả, hoặc lưu đồ) Cài đặt (viết) chương trình Thực hiện chương trình và kiểm chứng 3.Các bước trong chu trình phát triển chương trình 3.Các bước trong chu trình phát triển chương trình Nhập mã nguồn (source code) Mã nguồn là tập lệnh dùng để chỉ dẫn máy tính thực hiện công việc do người lập trình đưa ra Tập tin mã nguồn có phần mở rộng .cpp (C++) Biên dịch mã nguồn (compile) Chương trình viết bằng ngôn ngữ cấp cao C/C++ được biên dịch sang mã máy bằng một chương trình dịch(compiler) 3.Các bước trong chu trình phát triển chương trình Liên kết các tập tin đối tượng tạo các tập tin thực thi (executable file). C/C++ có một thư viện hàm được tạo sẵn Tập tin đối tượng do trình biên dịch tạo ra kết hợp với mã đối tượng để tạo tập tin thực thi, quá trình này được tạo bởi bộ liên kết (Linker) Thực hiện chương trình 3.Các bước trong chu trình phát triển chương trình Thực hiện chương trình Chương trình nguồn được biên dịch và liên kết sẽ tạo nên tập tin thực thi và thực thi tại dấu nhắc hệ thống Nếu chương trình có lổi phải được chỉnh sửa và biên dịch lại. Quá trình 4 bước sẽ được lập lại cho đến khi tập tin thực thi thực hiện đúng yêu cầu bài toán 4. Khảo sát một chương trình C/C++ đơn giản // my first program in C/C++ #include #include int main() { cout : Các lệnh bắt đầu bằng dấu # gọi là chỉ thị tiền xử lý (preprocessor) 4. Khảo sát một chương trình C/C++ đơn giản int main(): Hàm main là điểm mà tất cả các chương trình C/C++ bắt đầu thực hiện. Hàm main không phụ thuộc vào vị trí của hàm Nội dung trong hàm main luôn được thực hiện đầu tiên khi chương trình được thực thi Chương trình C/C++ phải tồn tại hàm main() Nội dung của hàm main() tiếp sau phần khai báo chính thức đặt trong cặp dấu { } 4. Khảo sát một chương trình C/C++ đơn giản cout #include int main() { cout ở phần đầu của chương trình, với FileName.h là tên tập tin thư viện. 7. Các tập tin thư viện thông dụng Các tập tin thư viện thông dụng gồm: Stdio.h(C), iostream.h(C++): định nghĩa các hàm vào ra chuẩn như các hàm xuất dữ liệu (printf())/cout), nhập giá trị cho biến (scanf())/cin), nhận ký tự từ bàn phím (getc()), in ký tự ra màn hình (putc()), nhập một chuỗi ký tự từ bàm phím (gets()), xuất chuỗi ký tự ra màn hình (puts()) Conio.h: định nghĩa các hàm vào ra trong chế độ DOS, như clrscr(), getch(), … 7. Các tập tin thư viện thông dụng math.h: Định nghĩa các hàm toán học như: abs(), sqrt(), log(), log10(), sin(), cos(), tan(), acos(), asin(), atan(), pow(), exp(), … alloc.h: định nghĩa các hàm vào ra cấp thấp gồm các hàm open(), _open(), read(), _read(), close(), _close(), creat(), _creat(), creatnew(), eof(), filelength(), lock(), … BIỂU THỨC(Expressions) 1. Khái niệm về biểu thức Biểu thức là một sự kết hợp giữa các toán tử (operator) và các toán hạng (operand) theo đúng một trật tự nhất định. Mỗi toán hạng có thể là một hằng, một biến hoặc một biểu thức khác. Trong trường hợp, biểu thức có nhiều toán tử, ta dùng cặp dấu ngoặc đơn ( ) để chỉ định toán tử nào được thực hiện trước. 2. Kiểu dữ liệu(Data type) C/C++ có các kiểu dữ liệu cơ sở: Ký tự (char) Số nguyên (int) Số thực (float) Số thực có độ chính xác gấp đôi (double) Kiểu bool Kiểu vô định (void). Kích thước và phạm vi của những kiểu dữ liệu này có thể thay đổi tùy theo loại CPU và trình biên dịch. 2. Kiểu dữ liệu(Data type) Kiểu char chứa giá trị của bộ mã ASCII (Amercican Standard Code for Information Interchange). Kích thước là 1 byte. Kích thước của kiểu int là 16 bits (2 bytes) trên môi trường 16-bit như DOS và 32 bits (4 bytes) trên môi trường 32-bit như Windows 95 Kiểu void dùng để khai báo hàm không trả về giá trị hoặc tạo nên các con trỏ tổng quát (generic pointers). 2. Kiểu dữ liệu(Data type) 3. Định danh (Identifier Name) Trong C/C++, tên biến, hằng, hàm,… được gọi là định danh Những định danh này có thể là 1 hoặc nhiều ký tự. Ký tự đầu tiên phải là một chữ cái hoặc dấu _ (underscore), những ký tự theo sau phải là chữ cái, chữ số, hoặc dấu _ C/C++ phân biệt ký tự HOA và thường. Định danh không được trùng với từ khóa (keywords). 4. Từ khóa (keywords) Là những từ được dành riêng bởi ngôn ngữ lập trình cho những mục đích riêng của nó Tất cả các từ khóa trong C/C++ đều là chữ thường (lowercase). Danh sách các từ khóa trong C/C++ 5. Biến (variables) Biến là định danh của một vùng trong bộ nhớ dùng để giữ một giá trị mà có thể bị thay đổi bởi chương trình. Tất cả biến phải được khai báo trước khi sử dụng. Cách khai báo: type variableNames; type: là một trong các kiểu dữ liệu hợp lệ. variableNames: tên của một hay nhiều biến phân cách nhau bởi dấu phẩy. 5. Biến (variables) Ngoài ra, ta có thể vừa khai báo vừa khởi tạo giá trị ban đầu cho biến: type varName1=value, ... ,varName_n=value; Ví dụ: float mark1, mark2, mark3, average = 0; 6. Phạm vi của biến Biến cục bộ (local variables) Những biến được khai báo bên trong một hàm gọi là biến cục bộ. Các biến cục bộ chỉ được tham chiếu đến bởi những lệnh trong khối (block) có khai báo biến. Một khối được đặt trong cặp dấu { }. Biến cục bộ chỉ tồn tại trong khi khối chứa nó đang thực thi và bị hủy khi khối chứa nó thực thi xong. 6. Phạm vi của biến Ví dụ: void func1(void) { int x; x = 10; } void func2(void) { int x; x = -199; } 6. Phạm vi của biến Tham số hình thức(formal parameters) Nếu một hàm có nhận các đối số truyền vào hàm thì nó phải khai báo các biến để nhận giá trị của các đối số khi hàm được gọi. Những biến này gọi là các tham số hình thức. Những biến này được sử dụng giống như các biến cục bộ. 6. Phạm vi của biến Ví dụ: int sum(int from, int to) { int total=0; for(int i=from ; i int gVar = 100; void increase() { gVar = gVar + 1;} void decrease() { gVar = gVar -1;} void main() { cout void main(void) { cout int main () { int a, b=3; a = b; a+=2; // tương đương với a=a+2 cout So sánh lớn hơn 5 > 5.5 // kết quả 0 >= So sánh lớn hơn hoặc bằng 6.3 >= 5 //kết quả1 15. Toán tử quan hệ & luận lý (relational & logical operators) Toán tử luận lý: Bảng chân trị: Operator Action Ví dụ ! Not !(5 == 5) // kết quả là 0 && and 5 >= 9 && 8!=7) && (64) Được định trị như sau: 16. Toán tử ? (? operator) Toán tử ? là một toán tử ba ngôi do đó phải có ba toán hạng. Dạng tổng quát của toán tử ? là: Exp1 ? Exp2 : Exp3; Exp1, Exp2, và Exp3 là các biểu thức. Ý nghĩa: Nếu Exp1 đúng thì Exp2 được định trị và nó trở thành giá trị của biểu thức. Ngược lại, nếu Exp1 sai, Exp3 được định trị và trở thành giá trị của biểu thức. 16. Toán tử ? (? operator) Ví dụ: X = 10 Y = X > 9 ? 100*X : 200*X 	Vì X>9 là true nên giá trị của biểu thức sẽ là 1000. Vậy y sẽ có giá trị là 1000. Ví dụ: int m = 1, n = 2, p =3; int min =(m < n ? (m < p ? m : p) : (n < p ? n : p)); 17. Toán tử sizeof sizeof là toán tử một ngôi mà trả về số byte của kiểu dữ liệu chiếm trong bộ nhớ. Tùy môi trường (hệ điều hành, loại CPU,...) mà mỗi kiểu dữ liệu có số byte khác nhau. Cú pháp: sizeof(operand) operand: có thể là tên kiểu dữ liệu, biến, biểu thức. 18. Toán tử dấu phẩy (comma operator) Toán tử comma buộc các biểu thức cùng với nhau. Biểu thức bên trái của toán tử comma luôn luôn được định trị như void, biểu thức bên phải được định trị và trở thành giá trị của biểu thức. Dạng tổng quát của toán tử comma: (exp_1, exp_2, ..., exp_n) 18. Toán tử dấu phẩy (comma operator) Các biểu thức được định trị từ trái sang phải, biểu thức cuối cùng (exp_n) được định trị và trở thành giá trị của toàn bộ biểu thức. Ví dụ: x = (y=3, y+1); Y được gán giá trị 3, sau đó x được gán giá trị y+1 là 4. 19. Độ ưu tiên của các toán tử 20. Biểu thức (expressions) Một biểu thức trong C/C++ là sự kết hợp của các thành phần: toán tử, hằng, biến, và hàm có trả về giá trị. Thứ tự định trị của biểu thức tùy thuộc vào độ ưu tiên của các toán tử. Để biểu thức rõ ràng và thực hiện việc định trị đúng, nên dùng cặp dấu ngoặc tròn () bao quanh các biểu thức con của biểu thức. 20. Biểu thức (expressions) Ví dụ: định trị biểu thức sau: result = x * y - z % 10 + w/2; Thứ tự định trị biểu thức 21. Chuyển kiểu trong biểu thức Khi các hằng và biến của những kiểu khác nhau tồn tại trong một biểu thức, giá trị của chúng phải được chuyển thành cùng kiểu trước khi các phép toán giửa chúng được thực hiện. Trình biên dịch sẽ thực hiện việc chuyển kiểu (convert) tự động đến kiểu của toán hạng có kiểu lớn nhất. Việc chuyển kiểu này gọi là thăng cấp kiểu (type promotion). 21. Chuyển kiểu trong biểu thức Ví dụ: char ch; int i; float f; double d; 22. Ép kiểu (casting) Casting dùng để ép kiểu của một biểu thức thành một kiểu theo ý muốn của lập trình viên. Dạng tổng quát của casting là 	(type)expression Hoặc 	type(expression) type: là tên một kiểu dữ liệu hợp lệ. 22. Ép kiểu (casting) Ví dụ: float result; result = 7/2; Do 7/2 là phép chia nguyên nên kết quả không có phần thập phân. Sau lệnh trên result có giá trị là 3. Để phép chia trên là phép chia số thực ta thực hiện ép kiểu tử số hoặc mẫu số hoặc cả hai. 22. Ép kiểu (casting) Ví dụ: Các cách viết sau đây cho cùng kết quả: result = (float)7/2; result = 7/(float)2; result = (float)7/(float)2; result = float(7)/float(2); Thảo luận