Giáo trình Lập trình căn bản C++ - ThS Nguyễn Văn Hiếu - ĐH SPKT Vĩnh Long

Giáo trình lập trình căn bản cung cấp kiến thức nền tảng về tư duy logic, cấu trúc dữ liệu và kỹ năng viết code cho người mới bắt đầu học.

• Tác giả: Nguyễn Văn Hiếu
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Vĩnh Long
• Chuyên ngành: Công nghệ thông tin
• Đề tài: Lập trình căn bản (Basic Programming)
• Loại tài liệu: Giáo trình
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Vĩnh Long

Tóm tắt

I. Tổng quan giáo trình Lập trình căn bản C ĐH SPKT Vĩnh Long

Giáo trình Lập trình căn bản C++ Đại học SPKT Vĩnh Long do Thạc sĩ Nguyễn Văn Hiếu biên soạn năm 2017. Khoa Công nghệ thông tin trực tiếp phát hành tài liệu nhằm chuẩn hóa chương trình đào tạo kỹ sư. Nội dung sách được xây dựng dựa trên giáo trình quốc tế nổi tiếng của James P. Cohoon và Jack W. Davidson. Công trình này đúc kết kinh nghiệm giảng dạy thực tế nhiều năm của đội ngũ giảng viên nhà trường. Bố cục tài liệu gồm 7 chương logic. Hệ thống bài học bắt đầu từ khái niệm thuật toán và cú pháp cơ bản của ngôn ngữ C++. Các chương tiếp theo phát triển kiến thức về cấu trúc rẽ nhánh, vòng lặp và kiểu dữ liệu mảng. Phần nâng cao tập trung vào con trỏ, hàm, cấu trúc dữ liệu và xử lý tập tin. Giáo trình hướng đến tính cô đọng và thực tiễn cao. Sinh viên dễ dàng tiếp cận các khái niệm khoa học máy tính trừu tượng thông qua ví dụ minh họa trực quan. Tài liệu là cẩm nang thiết yếu cho việc xây dựng tư duy lập trình vững chắc.

1.1. Nguồn gốc biên soạn và đối tượng mục tiêu

Khoa Công nghệ thông tin Đại học Sư phạm Kỹ thuật Vĩnh Long biên soạn tài liệu này từ đề cương chi tiết của môn học. Tài liệu tham khảo sâu rộng từ sách giáo khoa quốc tế và giáo trình chuyên ngành trong nước. Mục tiêu hàng đầu là phục vụ sinh viên chuyên ngành công nghệ thông tin. Tài liệu cũng phù hợp với người học các ngành kỹ thuật liên quan muốn nắm vững kỹ thuật lập trình. Cấu trúc bài giảng ngắn gọn giúp người tự học tiếp thu nhanh. Mỗi chương đều có mục tiêu rõ ràng và hệ thống bài tập rèn luyện kỹ năng thực hành.

1.2. Khung chương trình 7 chương trọng tâm

Chương trình đào tạo được chia thành 7 chương mạch lạc. Chương 1 giới thiệu tổng quan ngôn ngữ C++ và môi trường lập trình. Chương 2 trình bày các cấu trúc điều khiển gồm rẽ nhánh và vòng lặp. Chương 3 và Chương 4 đi sâu vào dữ liệu kiểu mảng và chuỗi ký tự. Chương 5 giải thích chi tiết cơ chế con trỏ cùng phương pháp xây dựng hàm. Chương 6 hướng dẫn kiểu dữ liệu cấu trúc để mô hình hóa dữ liệu thực tế. Chương 7 kết thúc với kỹ thuật đọc ghi tập tin trên ổ đĩa. Cách phân bổ này tạo lộ trình học tập khoa học và bền vững.

II. Thách thức khi học giáo trình Lập trình căn bản C SPKT Vĩnh Long

Quá trình học lập trình C++ đòi hỏi sự chính xác cao về cú pháp và khả năng tư duy giải thuật. Nhiều người học gặp khó khăn khi chuyển đổi ý tưởng giải quyết bài toán thành mã lệnh thực thi. C++ là ngôn ngữ lập trình hệ thống có mức độ trừu tượng thấp hơn các ngôn ngữ hiện đại. Khái niệm quản lý bộ nhớ thông qua con trỏ thường gây bối rối cho người mới bắt đầu. Lỗi tràn bộ nhớ và truy cập sai vùng nhớ xảy ra thường xuyên nếu thiếu cẩn trọng. Bên cạnh đó, việc lạm dụng các biểu thức gán phức tạp trong một câu lệnh dễ làm giảm tính tường minh của chương trình. Toán tử số học với số nguyên và số thực cũng tạo ra nhiều sai số logic khó phát hiện. Việc thao tác trên mảng tĩnh đòi hỏi kiểm soát chặt chẽ chỉ số mảng từ 0 đến N-1. Nếu không nắm vững nguyên lý vận hành của máy tính, việc sửa lỗi chương trình sẽ tiêu tốn nhiều thời gian. Những rào cản này làm giảm hiệu suất tiếp thu nếu thiếu phương pháp học tập đúng đắn.

2.1. Rào cản về cơ chế quản lý bộ nhớ và con trỏ

Con trỏ là phần kiến thức phức tạp nhất trong chương trình C++. Người học phải phân biệt rõ giữa địa chỉ ô nhớ và giá trị lưu trữ tại ô nhớ đó. Việc gán sai con trỏ dễ dẫn đến sự cố sập chương trình đột ngột. Quản lý vùng nhớ động không đúng cách sẽ gây rò rỉ bộ nhớ nghiêm trọng. Việc truyền tham số dạng tham biến hay con trỏ vào hàm cũng đòi hỏi hiểu biết sâu về ngăn xếp bộ nhớ. Đây là nguyên nhân chính khiến nhiều sinh viên mất điểm trong các bài kiểm tra thực hành.

2.2. Lỗi cú pháp và chỉ số mảng một chiều

Mảng một chiều lưu trữ các phần tử cùng kiểu trên các ô nhớ liên tục. Chỉ số mảng trong C++ bắt đầu từ số 0 thay vì số 1. Người mới học thường mắc lỗi truy cập vượt quá giới hạn biên của mảng. Lỗi này không phải lúc nào cũng được trình biên dịch cảnh báo ngay lập tức. Ngoài ra, việc nhầm lẫn giữa phép toán chia lấy nguyên và chia lấy dư cũng dẫn đến kết quả sai lệch. Các biểu thức gán lồng nhau quá mức làm code trở nên rối rắm và khó gỡ lỗi.

III. Phương pháp học tốt giáo trình Lập trình căn bản C SPKT Vĩnh Long

Để làm chủ giáo trình hiệu quả, người học cần kết hợp nhuần nhuyễn giữa lý thuyết và thực hành máy tính. Việc đầu tiên là đọc kỹ từng giải thuật mẫu trong tài liệu trước khi viết code. Hãy chia nhỏ bài toán phức tạp thành các hàm chức năng độc lập. Cách làm này giúp mã nguồn rõ ràng và dễ kiểm soát lỗi hơn. Tránh viết các câu lệnh gán gộp quá phức tạp để duy trì tính trong sáng của mã nguồn. Thay vào đó, hãy tách thành các dòng lệnh đơn lẻ, dễ hiểu và dễ bảo trì. Việc vẽ sơ đồ khối hoặc viết mã giả trước khi cài đặt C++ giúp hạn chế lỗi logic giải thuật. Khi làm việc với mảng và chuỗi, luôn kiểm tra điều kiện biên cẩn thận. Sinh viên nên sử dụng công cụ gỡ lỗi (debugger) để theo dõi từng bước thay đổi giá trị của biến và địa chỉ ô nhớ. Thực hành đều đặn mỗi ngày là con đường ngắn nhất để làm chủ tư duy lập trình căn bản.

3.1. Kỹ thuật viết mã rõ ràng và kiểm soát giải thuật

Người học cần tuân thủ quy chuẩn đặt tên biến và hàm có ý nghĩa rõ ràng. Việc tách các câu lệnh gán phức tạp thành các bước tuần tự giúp tăng tính trực quan cho chương trình. Mỗi hàm chỉ nên đảm nhận một chức năng duy nhất để dễ dàng tái sử dụng. Sử dụng chú thích hợp lý tại các đoạn giải thuật then chốt giúp việc bảo trì mã nguồn thuận lợi hơn. Hãy luôn viết mã giả trên giấy để kiểm tra độ chính xác của logic trước khi lập trình trên máy tính.

3.2. Thực hành gỡ lỗi và quản lý dữ liệu an toàn

Thực hành với công cụ gỡ lỗi từng dòng lệnh giúp hiểu rõ tiến trình thực thi của CPU. Quan sát bảng giá trị biến giúp phát hiện sai số ngay khi vừa phát sinh. Đối với con trỏ, luôn khởi tạo giá trị NULL trước khi gán địa chỉ cụ thể. Khi thao tác với mảng, hãy tạo thói quen kiểm tra kích thước tối đa để ngăn chặn lỗi tràn bộ đệm. Với tập tin, luôn kiểm tra trạng thái mở tệp và đóng tệp an toàn sau khi hoàn tất xử lý dữ liệu.

IV. Giá trị ứng dụng từ giáo trình Lập trình căn bản C SPKT Vĩnh Long

Giáo trình Lập trình căn bản C++ Đại học SPKT Vĩnh Long tạo dựng nền móng vững chắc cho sự nghiệp công nghệ thông tin. Kiến thức C++ từ tài liệu giúp sinh viên dễ dàng tiếp thu các môn học nâng cao như Cấu trúc dữ liệu và giải thuật hay Lập trình hướng đối tượng. Ngôn ngữ C++ rèn luyện khả năng quản lý tài nguyên phần cứng tối ưu và hiểu sâu về kiến trúc máy tính. Kỹ năng này mang lại lợi thế lớn khi phát triển các hệ thống hiệu năng cao, lập trình nhúng hoặc công nghệ phát triển game. Ngoài ra, việc nắm vững 7 chương cốt lõi giúp hình thành phong cách lập trình chuẩn mực và tư duy giải quyết vấn đề mạch lạc. Tài liệu không chỉ phục vụ kỳ thi trên lớp mà còn là tài liệu tham khảo giá trị trong suốt quá trình làm nghề. Đầu tư thời gian nghiên cứu nghiêm túc giáo trình này là bước đi chiến lược cho mọi lập trình viên tương lai.

4.1. Nền tảng tiếp cận các môn học chuyên ngành nâng cao

Kiến thức mảng, con trỏ và cấu trúc trong C++ là điều kiện tiên quyết cho môn Cấu trúc dữ liệu và giải thuật. Hiểu rõ cách máy tính cấp phát bộ nhớ giúp xây dựng các danh sách liên kết, cây nhị phân và đồ thị hiệu quả. Nền tảng lập trình cấu trúc từ tài liệu cũng là bước đệm tự nhiên để chuyển sang lập trình hướng đối tượng với các khái niệm lớp và đối tượng. Người học có xuất phát điểm C++ vững vàng luôn thích nghi nhanh với các ngôn ngữ mới như Java, C# hay Python.

4.2. Ứng dụng trong phát triển phần mềm và hệ thống

C++ là lựa chọn hàng đầu cho các dự án yêu cầu tốc độ xử lý vượt trội và kiểm soát tài nguyên nghiêm ngặt. Kỹ sư có nền tảng C++ tốt có thể tham gia vào lĩnh vực lập trình vi điều khiển, hệ thống nhúng và thiết bị IoT. Ngoài ra, C++ đóng vai trò then chốt trong xây dựng nhân hệ điều hành, công cụ đồ họa 3D và các thuật toán tài chính tốc độ cao. Nắm chắc giáo trình mở ra cơ hội việc làm rộng mở tại các công ty công nghệ lớn.

Nội dung chính

GIÁO TRÌNH LẬP TRÌNH CĂN BẢN (BASIC PROGRAMMING) – KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN, TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VĨNH LONG

Tổng quan về giáo trình

Giáo trình Lập trình căn bản (Basic Programming) do Thạc sĩ Nguyễn Văn Hiếu biên soạn năm 2017, lưu hành nội bộ tại Khoa Công nghệ Thông tin – Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Vĩnh Long. Đây là học liệu cơ sở thuộc khối kiến thức ngành Công nghệ Thông tin, giữ vai trò tiên quyết trong việc hình thành tư duy thuật toán và kỹ năng lập trình cấu trúc cho người học trước khi tiếp cận các học phần nâng cao như Cấu trúc dữ liệu và Giải thuật hay Lập trình hướng đối tượng.

Về mục tiêu học tập (learning outcomes), giáo trình cung cấp hệ thống kiến thức nền tảng về logic máy tính, quy trình phân tích bài toán, xây dựng thuật toán thông qua mã giả và lưu đồ, đồng thời rèn luyện kỹ năng cài đặt chương trình bằng ngôn ngữ C++. Người học sau khi hoàn thành chương trình có khả năng làm chủ các kiểu dữ liệu cơ bản, điều khiển luồng thực thi, quản trị mảng, chuỗi, con trỏ, cấu trúc và thao tác đọc/ghi tệp dữ liệu.

Tài liệu được xây dựng gồm 7 chương logic, bám sát đề cương chi tiết môn học của Nhà trường:

• Chương 1: Tổng quan về ngôn ngữ C++
• Chương 2: Các cấu trúc điều khiển
• Chương 3: Dữ liệu kiểu mảng
• Chương 4: Dữ liệu kiểu chuỗi
• Chương 5: Con trỏ và hàm
• Chương 6: Dữ liệu kiểu cấu trúc
• Chương 7: Dữ liệu kiểu tập tin

Nội dung giáo trình được biên soạn dựa trên cơ sở tham khảo tác phẩm học thuật quốc tế "C++ Program Design – An Introduction to Programming and Object-Oriented Design" của hai tác giả James P. Cohoon và Jack W. Davidson, kết hợp thực tiễn giảng dạy nhiều năm của đội ngũ giảng viên chuyên ngành tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Vĩnh Long.

---

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương và chủ đề chính

Cấu trúc giáo trình thể hiện tính tuần tự và chặt chẽ qua 7 khối chủ đề:

• Chương 1: Tổng quan về ngôn ngữ C++: Trình bày khái niệm lập trình, phân cấp ngôn ngữ (ngôn ngữ máy, hợp ngữ assembly, ngôn ngữ bậc cao), định nghĩa giải thuật và hai công cụ biểu diễn (ngôn ngữ giả, lưu đồ khối). Chương này chuẩn hóa bảng ký tự, hệ thống từ khóa viết thường, quy tắc đặt tên định danh, cú pháp chú thích (//, /* */), cấu trúc hàm main(), quy trình dịch mã nguồn trên môi trường Dev-C++, các thao tác nhập xuất cơ bản (cin, cout), thư viện định dạng <iomanip> (setw, setprecision, setiosflags), bảng phân loại kiểu dữ liệu chuẩn, khai báo biến, hằng (#define, const), toán tử và các hàm toán học/ký tự thông dụng.
• Chương 2: Các cấu trúc điều khiển: Phân tích cơ chế phi tuần tự gồm cấu trúc rẽ nhánh if-else (xử lý lồng nhau, quy tắc ghép cặp else), cấu trúc chọn đa nhánh switch-case-default kết hợp lệnh nhảy break, lệnh nhảy vô điều kiện goto. Khối lặp khảo sát ba cấu trúc: vòng lặp xác định for, vòng lặp kiểm tra trước while, vòng lặp kiểm tra sau do...while, cùng hai cơ chế điều hướng bước lặp break và continue.
• Chương 3: Dữ liệu kiểu mảng: Khái quát kiểu dữ liệu tập hợp có thứ tự gồm các phần tử cùng kiểu, phân bố tại các ô nhớ liên tiếp. Phân định mảng một chiều (vector) với cơ chế chỉ số hóa từ 0, cú pháp khai báo khởi tạo, truy xuất phần tử và mở rộng sang mảng nhiều chiều.
• Chương 4: Dữ liệu kiểu chuỗi: Khảo sát chuỗi ký tự bản chất là mảng các ký tự kết thúc bằng ký tự rỗng, các hàm thao tác chuỗi và phương thức nhập chuỗi tránh trôi lệnh (cin.ignore, cin.getline, gets).
• Chương 5: Con trỏ và hàm: Xây dựng kỹ thuật modul hóa chương trình thông qua hàm, cơ chế truyền tham số (tham trị, tham chiếu), quản trị địa chỉ bộ nhớ và biến con trỏ.
• Chương 6: Dữ liệu kiểu cấu trúc: Định nghĩa kiểu dữ liệu do người dùng tự tạo (struct), cho phép đóng gói nhiều trường dữ liệu có kiểu khác nhau trong một thực thể quản lý.
• Chương 7: Dữ liệu kiểu tập tin: Cung cấp cơ chế lưu trữ dữ liệu ngoại vi bền vững trên đĩa thông qua các thao tác mở, đọc, ghi và đóng tệp.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Giáo trình hình thành hệ thống lý thuyết cốt lõi về:

• Lý thuyết thuật toán: Bốn đặc tính bắt buộc của giải thuật bao gồm tính hữu hạn (kết thúc sau số bước hữu hạn), tính khả thi (máy tính chấp nhận và thực thi được), tính vét cạn (xét hết mọi trường hợp) và tính phổ quát (áp dụng cho toàn bộ lớp bài toán cùng dạng). Ba tiêu chuẩn đánh giá thuật toán tốt gồm tính đơn giản, tiết kiệm bộ nhớ và thời gian thực thi tối ưu.
• Mô hình bộ nhớ và hệ thống kiểu dữ liệu: Giáo trình phân định rõ kích thước byte và miền giá trị của các kiểu dữ liệu chuẩn trên kiến trúc máy tính:
  • Kiểu logic: bool (1 byte: true/false hoặc quy ước số nguyên 0 và khác 0).
  • Kiểu ký tự: char (1 byte, mã ASCII từ -128 đến 127), unsigned char (1 byte, 0 đến 255).
  • Kiểu số nguyên: short (2 bytes), int (2 bytes: -32.768 đến 32.767), unsigned int (2 bytes: 0 đến 65.535), long (4 bytes: $-2^{31}$ đến $2^{31}-1$).
  • Kiểu số thực: float (4 bytes, độ chính xác đơn), double (8 bytes, độ chính xác kép), long double (10 bytes).
• Nguyên lý thực thi và toán tử: Trật tự ưu tiên từ dấu ngoặc đơn, toán tử một ngôi (++, --), toán tử số học (+, -, *, /, %), toán tử so sánh (==, !=, <, >), toán tử logic (&&, ||, !) đến toán tử gán (=, +=, *= và toán tử điều kiện ?:). Cơ chế đánh giá ngắn mạch (short-circuit evaluation) của biểu thức logic và quy tắc chuyển kiểu tự động (từ kiểu hẹp sang kiểu rộng) so với ép kiểu tường minh (tên_kiểu)biểu_thức.

Kỹ năng phát triển

• Kỹ năng kỹ thuật (Technical skills): Thành thạo thao tác viết mã nguồn, biên dịch (Ctrl-F9), hiệu chỉnh lỗi cú pháp tại cửa sổ Compiler, tạo tệp thực thi .EXE và chạy chương trình (Ctrl-F10) trên IDE Dev-C++.
• Kỹ năng phân tích (Analytical skills): Khả năng mô hình hóa bài toán đại số, số học sang mã giả và lưu đồ khối chuẩn (khối bắt đầu/kết thúc elip, khối nhập/xuất hình bình hành, khối xử lý hình chữ nhật, khối điều kiện hình thoi).
• Kỹ năng lập trình thực nghiệm (Practical competencies): Xử lý chính xác các kỹ thuật lập trình then chốt như kiểm soát vùng đệm nhập xuất (cin.ignore(1) để khử ký tự \n), hoán vị giá trị biến (dùng biến tạm hoặc dùng toán tử cộng trừ), xử lý vòng lặp lồng nhau trong các bài toán vét cạn và thuật toán số học (tìm ước chung lớn nhất theo thuật toán Euclid, kiểm tra số nguyên tố, phân tích thừa số nguyên tố, tính số hạng Fibonacci).

---

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình triển khai phương pháp tiếp cận diễn dịch: trình bày khái niệm lý thuyết, đưa ra cú pháp chuẩn, diễn giải sơ đồ luồng dữ liệu và củng cố bằng mã nguồn mẫu hoàn chỉnh kèm chú thích chi tiết.

Hệ thống bài tập thực hành được thiết kế với mật độ dày đặc và độ phức tạp tăng dần:

• Chương 1 cung cấp 15 bài tập: Tập trung vào các bài toán nhập xuất và biểu thức tuần tự (in bài thơ, tính diện tích/chu vi hình vuông, hình tròn, tam giác theo công thức Heron $DT = \sqrt{p(p-a)(p-b)(p-c)}$, tách chữ số hàng chục/đơn vị của số nguyên, tính lương nhân viên, tính chỉ số thể lực Pignet $= \text{chiều cao} - (\text{vòng ngực} + \text{trọng lượng})$).
• Chương 2 cung cấp 24 bài tập: Bao quát toàn diện các bài toán giải thuật điều khiển (phân loại học lực theo điểm trung bình và điểm thành phần, mô phỏng máy tính bỏ túi bằng switch, tính các chuỗi tổng phân thức $S = \sum_{i=1}^n \frac{i}{i+1}$, chuỗi đan dấu, tính hằng số toán học $e$ theo chuỗi Taylor đến ngưỡng sai số $\text{Epsilon}$, in ký tự hình học bằng dấu * hoặc @, đếm số lượng số âm/dương kết thúc bằng số 0, phân tích thừa số nguyên tố, và bài tập chuyển đổi vòng lặp sang lệnh nhảy goto).

Về phương pháp tự học và đánh giá, tài liệu hướng dẫn người học tự kiểm tra thông qua việc đối chiếu lỗi cú pháp hiển thị trên trình biên dịch, theo dõi giá trị biến trong bộ nhớ và kiểm soát điều kiện dừng của các cấu trúc lặp để loại trừ lỗi lặp vô tận.

---

Điểm nổi bật và cập nhật

Tài liệu thể hiện tính chuẩn mực học thuật thông qua việc tích hợp các nội dung sau:

• Hệ thống hóa cấu trúc ngôn ngữ chuẩn: Tổng hợp đầy đủ bảng ký tự thoát (escape sequences) như \n (xuống dòng), \t (tab), \a (chuông cảnh báo), \r, \f, ký hiệu hệ bát phân (\kkk) và hệ thập lục phân (\xkk).
• Phân loại tường minh các thư viện chuẩn C++:
  • Thư viện <iostream>: Quản lý luồng vào ra chuẩn cin, cout.
  • Thư viện <iomanip>: Quản lý định dạng in ấn (setw, setprecision, setiosflags(ios::showpoint)).
  • Thư viện <math.h>: Cung cấp nhóm hàm toán học (abs, labs, fabs, sqrt, sin, cos, tan, asin, acos, atan).
  • Thư viện <ctype.h>: Cung cấp nhóm hàm kiểm tra và chuyển đổi ký tự/chuỗi (isalnum, isalpha, isdigit, islower, isupper, isspace, toupper, tolower, atof, atoi, atol).
• Liên hệ bài toán thực tế và lịch sử thuật toán: Ứng dụng vòng lặp giải bài toán dân gian (bài toán "Vừa gà vừa chó 36 con 100 chân", bài toán đổi tiền 100$ ra các mệnh giá 10$, 20$, 50$), thuật toán trừ liên tiếp tìm ước chung lớn nhất của Euclid và dãy số Fibonacci.

---

Đối tượng sử dụng giáo trình

• Sinh viên chuyên ngành Công nghệ thông tin: Sử dụng làm tài liệu học tập và nghiên cứu chính khóa cho học phần Lập trình căn bản tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Vĩnh Long.
• Sinh viên các ngành kỹ thuật liên quan: Dùng làm tài liệu nhập môn lập trình máy tính phục vụ tính toán kỹ thuật và tự động hóa.
• Điều kiện tiên quyết (Prerequisites): Người học cần nắm vững kiến thức toán học phổ thông (đại số cơ bản, phương trình bậc hai, hệ thức logic Boolean) và kỹ năng sử dụng máy vi tính cơ bản.
• Giảng viên chuyên ngành: Sử dụng làm căn cứ chuẩn để xây dựng đề cương bài giảng, bài tập thực hành trên phòng máy và thiết kế ngân hàng câu hỏi đánh giá kết thúc môn học.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với đối tượng nào?

Tài liệu được biên soạn phục vụ sinh viên chuyên ngành Công nghệ thông tin và sinh viên thuộc các chuyên ngành kỹ thuật khác tại các trường đại học, cao đẳng cần học môn Lập trình căn bản hoặc ngôn ngữ C++.

2. Người học cần chuẩn bị kiến thức nền tảng nào trước khi tiếp cận giáo trình?

Người học chỉ cần kiến thức toán học trung học phổ thông (đại số, phương trình, hàm lượng giác) và thao tác cơ bản trên hệ điều hành máy tính; toàn bộ khái niệm lập trình và cú pháp C++ đều được hướng dẫn từ mức độ nhập môn.

3. Giáo trình có cấu trúc và điểm gì khác biệt so với các tài liệu C++ thông thường?

Nội dung được tổ chức cô đọng theo đúng đề cương 7 chương của Khoa CNTT - ĐH SPKT Vĩnh Long, xây dựng trên nền tảng giáo trình quốc tế của James P. Cohoon & Jack W. Davidson, kết hợp hệ thống ví dụ mã nguồn thực tế viết trên môi trường Dev-C++ và danh mục bài tập giải thuật đa dạng.

4. Phương pháp tự học giáo trình như thế nào để đạt hiệu quả cao?

Người học cần kết hợp đọc lý thuyết cú pháp, vẽ lưu đồ giải thuật ra giấy, gõ trực tiếp các đoạn mã mẫu vào môi trường Dev-C++, biên dịch kiểm tra lỗi cú pháp bằng phím tắt Ctrl-F9, chạy chương trình bằng Ctrl-F10 và giải tuần tự các bài tập cuối mỗi chương.

5. Giáo trình sử dụng môi trường phát triển và tài liệu bổ trợ nào?

Tài liệu định hướng thực hành trên môi trường tích hợp Dev-C++ (hoặc Borland C++, Turbo C). Tài liệu tham khảo gốc đi kèm là tác phẩm "C++ Program Design – An Introduction to Programming and Object-Oriented Design" của James P. Cohoon và Jack W. Davidson.

---

Kết luận

Giáo trình Lập trình căn bản của Th.S Nguyễn Văn Hiếu là tài liệu học thuật hoàn chỉnh, chuẩn hóa hệ thống kiến thức nền tảng về giải thuật và kỹ thuật lập trình C++ cho bậc đại học. Lộ trình 7 chương tạo bước đệm phương pháp luận vững chắc để người học tiếp tục nghiên cứu các học phần chuyên sâu trong chương trình đào tạo Công nghệ thông tin. Dữ liệu học tập và cấu trúc giáo trình được tham chiếu trực tiếp từ đề cương đào tạo của Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Vĩnh Long và các giáo trình chuẩn quốc tế.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGÔN NGỮ C++ ---------- 1.1 KHÁI NIỆM VỀ LẬP TRÌNH 1.1 Giới thiệu chung Máy tính là một công cụ để giải quyết hàng loạt các bài toán lớn. Một lời giải cho một bài toán nào đó được gọi là một giải thuật hay thuật toán (algorithm); nó mô tả một chuỗi các bước cần thực hiện để giải quyết bài toán. Ví dụ: Bài toán về sắp xếp một danh sách các số theo thứ tự tăng dần. Giải thuật của bài toán trên là: Giả sử danh sách đã cho là list1; ta tạo ra một danh sách rỗng list2, để lưu danh sách đã sắp xếp.

Lặp đi lặp lại công việc, tìm số nhỏ nhất trong list1, xóa nó khỏi list1 và thêm vào phần tử kế tiếp trong danh sách list2, cho đến khi list1 là rỗng. Giải thuật được diễn giải bằng các thuật ngữ trừu tượng mang tính chất dễ hiểu. Ngôn ngữ thật sự được hiểu bởi máy tính là ngôn ngữ máy. Chương trình được diễn đạt bằng ngôn ngữ máy được gọi là có thể thực thi.

Một chương trình được viết bằng bất kỳ một ngôn ngữ nào trước hết cần được dịch sang ngôn ngữ máy để máy tính có thể hiểu và thực thi nó. Ngôn ngữ máy cực kỳ khó hiểu đối với lập trình viên vì thế họ không thể sử dụng trực tiếp ngôn ngữ máy để viết chương trình. Một sự trừu tượng khác là ngôn ngữ assembly. Nó cung cấp những tên dễ nhớ cho các lệnh và một ký hiệu dễ hiểu hơn cho dữ liệu.

Bộ dịch được gọi là assembler chuyển ngôn ngữ assembly sang ngôn ngữ máy. Ngay cả những ngôn ngữ assembly cũng khó sử dụng. Những ngôn ngữ cấp cao như: C, C++, Pascal, … cung cấp các ký hiệu thuận tiện hơn nhiều cho việc lập trình cũng như thi hành các giải thuật. Các ngôn ngữ cấp cao này giúp cho các lập trình viên không phải nghĩ nhiều về các ngôn ngữ cấp thấp vì thế giúp họ chỉ tập trung vào giải thuật.

Trình biên dịch (compiler) sẽ đảm nhiệm việc dịch chương trình viết bằng ngôn ngữ cấp cao sang ngôn ngữ assembly. Mã assembly được tạo ra bởi trình biên dịch sau đó sẽ được tập hợp lại để cho ra một chương trình có thể thực thi.2 Định nghĩa Lập trình là kỹ thuật tổ chức dữ liệu và xây dựng quy trình xử lý cho máy tính làm việc thông qua ngôn ngữ lập trình chẳng hạn như: C, C++, Pascal, … - Tổ chức dữ liệu: sắp xếp các thông tin nhằm phục vụ cho yêu cầu nào đó. - Quy trình xử lý: bao gồm các chỉ thị để thực hiện các công việc như: tạo thông tin ban đầu, tính toán, sao chép, di chuyển, tìm kiếm, in kết quả, … 1.3 Giải thuật (Algorithm) Muốn viết được một chương trình nào đó cho máy tính thực hiện điều trước tiên là ta phải tìm được giải thuật (thuật toán) cho công việc cần viết chương trình đó. Trang 1 Trường ĐHSPKT Vĩnh Long Giáo trình môn Lập trình căn bản Giải thuật (thuật toán) là một tập hợp có thứ tự các bước tiến hành công việc nhằm đạt được kết quả mong muốn.

Ví dụ: Để viết được chương trình giải phương trình bậc 2 (ax2 + bx + c = 0) ta cần phải tìm được các bước để thực hiện công việc này, đó chính là giải thuật: Bước 1: Nhập 3 hệ số a, b và c Bước 2: Tính  = b2 – 4ac Bước 3: Xét dấu  Nếu  < 0 thì phương trình vô nghiệm Ngược lại, nếu  = 0 thì phương trình có nghiệm kép x1 = x2 =  b 2a ngược lại ( > 0) thì phương trình có 2 nghiệm phân biệt: b  b  x1 = ; x2 = 2a 2a 1.4 Đặc tính của giải thuật - Phải kết thúc sau một số bước hữu hạn. - Các bước trong giải thuật phải được máy chấp nhận và có thể thực hiện được. - Xét hết tất cả các trường hợp có thể xảy ra. - Áp dụng được cho tất cả các bài toán cùng loại (cùng dạng).5 Các lưu ý - Một bài toán có thể có nhiều giải thuật khác nhau.

- Một giải thuật được gọi là tốt nếu nó có các tính chất sau: + Đơn giản, dễ hiểu. + Tiết kiệm vùng nhớ. + Thời gian thực hiện nhanh.6 Các công cụ thể hiện giải thuật Để thể hiện giải thuật ta có thể dùng nhiều công cụ khác nhau, trong đó có 2 công cụ được dùng nhiều nhất là ngôn ngữ giả và lưu đồ.1 Ngôn ngữ giả Ta có thể sử dụng các từ ngữ, ký hiệu sao cho ngắn gọn, dễ hiểu và có đánh số thứ tự các bước thực hiện. Ví dụ: Giải thuật giải phương trình bậc 2 ở trên được thể hiện bằng ngôn ngữ giả.2 Lưu đồ (Flow chart) Ta sử dụng các khối theo qui định để thể hiện giải thuật, các khối được dùng là: : Bắt đầu / Kết thúc : Nhập / Xuất Trang 2 Trường ĐHSPKT Vĩnh Long Giáo trình môn Lập trình căn bản : Thi hành (Thực hiện) hoặc : Lựa chọn (Điều kiện) : Chương trình con : Tập hợp các tập tin dữ liệu : Các ghi chú, giải thích : Nối : Đường đi Ví dụ: Giải thuật giải phương trình bậc 2 ở trên được thể hiện bằng lưu đồ như sau: Bắt đầu Nhập a, b, c  = b2 – 4.c Đ <0 Xuất PTVN S Đ =0 Xuất x = -b/(2.2 CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN TRONG NGÔN NGỮ C++ Một ngôn ngữ lập trình (NNLT) cấp cao cho phép người lập trình (NLT) biểu diễn ý tưởng của mình để giải quyết một vấn đề, một bài toán bằng cách diễn đạt gần với ngôn ngữ thông thường thay vì phải diễn đạt theo ngôn ngữ máy (dãy các ký hiệu 0, 1).

Hiển nhiên, các ý tưởng NLT muốn trình bày phải được viết theo một cấu trúc chặt chẽ thường được gọi là giải thuật hay thuật toán và theo đúng các qui tắc của ngôn ngữ gọi là cú pháp hoặc văn phạm. Trang 3 Trường ĐHSPKT Vĩnh Long Giáo trình môn Lập trình căn bản 1.1 Bảng ký tự của C++ Dưới đây là bảng ký tự được dùng để tạo nên những câu lệnh của ngôn ngữ C++: - Các chữ cái La tinh (viết thường và viết hoa): a. Cùng một chữ cái nhưng viết thường phân biệt với viết hoa. Ví dụ chữ cái 'a' là khác với 'A'.

- Dấu gạch dưới: _ - Các chữ số thập phân: 0. - Các ký hiệu toán học: +, -, *, /, % , &, ||, !, >, <, =. - Các ký hiệu đặc biệt khác: , ;: [ ], {}, #, dấu cách, .2 Từ khóa Một từ khoá là một từ được qui định trước trong NNLT với một ý nghĩa cố định, thường dùng để chỉ các loại dữ liệu hoặc kết hợp thành câu lệnh. Người lập trình có thể tạo ra những từ mới để chỉ các đối tượng của mình nhưng không được phép trùng với từ khóa.

Dưới đây là một vài từ khoá thường gặp, ý nghĩa của các từ này sẽ được trình bày dần trong các đề mục liên quan: asm, break, case, char, continue, default, do, double, else, extern, float, for, goto, if, int, long, register, return, short, sizeof, static, struct, switch, typedef, union, unsigned, while. Một đặc trưng cần nhớ của C++ là các từ khóa luôn luôn được viết bằng chữ thường.3 Tên gọi Để phân biệt các đối tượng với nhau chúng cần có một tên gọi. Hầu hết một đối tượng được viết ra trong chương trình thuộc 2 dạng, một dạng đã có sẵn trong ngôn ngữ (chẳng hạn như các từ khoá, tên các hàm chuẩn, .), dạng còn lại là do người lập trình tạo ra dùng để đặt tên cho hằng, biến, kiểu, hàm,. Các tên gọi do người lập trình tự đặt phải tuân theo một số qui tắc sau: - Là dãy ký tự liên tiếp (không chứa dấu cách và các ký hiệu) và phải bắt đầu bằng chữ cái hoặc dấu gạch dưới.

- Phân biệt ký tự in hoa và thường. - Không được trùng với từ khóa. - Số lượng ký tự dùng để phân biệt tên gọi là tùy ý. Ví dụ: Các tên gọi sau đây là đúng (được phép): i, i1, j, tinhoc, tin_hoc, luu_luong Các tên gọi sau đây là sai (không được phép): 1i, tin hoc, luu-luong Các tên gọi sau đây là khác nhau: ha_noi, Ha_noi, HA_Noi, HA_NOI 1.4 Chú thích trong chương trình Một chương trình thường được viết một cách ngắn gọn, do vậy thông thường bên cạnh các câu lệnh chính thức của chương trình, người lập trình còn được phép viết vào chương trình các câu chú thích (ghi chú) nhằm giải thích rõ nghĩa hơn cho câu lệnh, Trang 4 Trường ĐHSPKT Vĩnh Long Giáo trình môn Lập trình căn bản đoạn chương trình hay chương trình.

Một chú thích có thể ghi chú về nhiệm vụ, mục đích, cách thức của thành phần đang được chú thích như biến, hằng, hàm hoặc công dụng của một đoạn lệnh,. Các chú thích sẽ làm cho chương trình dễ hiểu hơn vì vậy dễ bảo trì, sửa chữa về sau hơn. Có 2 cách báo cho chương trình biết một đoạn chú thích: - Nếu chú thích là một đoạn ký tự bất kỳ liên tiếp nhau (trong 1 hàng hoặc trên nhiều hàng) ta đặt đoạn chú thích đó giữa cặp dấu đóng mở chú thích /* (mở) và */ (đóng). - Nếu chú thích bắt đầu từ một vị trí nào đó cho đến hết hàng, thì ta đặt dấu // ở vị trí đó.

Như vậy // sử dụng cho các chú thích chỉ trên 1 hàng. Như đã nói ở trên, vai trò của đoạn chú thích là làm cho chương trình dễ hiểu đối với người đọc, vì vậy đối với máy các đoạn chú thích sẽ được bỏ qua. Lợi dụng đặc điểm này của chú thích đôi khi để tạm thời bỏ qua một đoạn lệnh nào đó trong chương trình (nhưng không xoá hẳn để khỏi phải gõ lại khi cần dùng đến) ta có thể đặt các dấu chú thích bao quanh đoạn lệnh này (ví dụ khi chạy thử chương trình, gỡ lỗi, .), khi cần sử dụng lại ta có thể bỏ các dấu chú thích.  Chú ý: Cặp dấu chú thích /*.

*/ không được phép viết lồng nhau.5 Cấu trúc một chương trình trong C++ Một chương trình C++ có thể được đặt trong một hoặc nhiều file văn bản khác nhau. Mỗi file văn bản chứa một số phần nào đó của chương trình. Với những chương trình đơn giản và ngắn thường chỉ cần đặt chúng trong một file. Một chương trình gồm nhiều hàm, mỗi hàm phụ trách một công việc khác nhau của chương trình.

Đặc biệt trong các hàm này có một hàm duy nhất có tên hàm là main(). Khi chạy chương trình, các câu lệnh trong hàm main() sẽ được thực hiện đầu tiên.