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 Chương 10: Kiểu tập tin 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. 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. 4/199 [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. Kernighan & Dennis Ritchie, The C Programming Language, Prentice Hall Publisher, 1988. 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.
5/199 Giới thiệu về Cấu Trúc Dữ Liệu Và Giải Thuật Mục tiêu của bài học 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. 6/199 Cấu trúc dữ liệu và giải thuật TỪ BÀI TOÁN ĐẾN CHƯƠNG TRÌNH Giả sử chúng ta cần viết một chương trình để giải phương trình bậc 2 có dạng ax2 + 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: • Mô tả các bước giải bài toán. • Vẽ sơ đồ xử lý dựa trên các bước. • Dựa trên sơ đồ xử lý để viết chương trình xử lý bằng ngôn ngữ giả (ngôn ngữ bình thường của chúng ta). • 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.
• 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. GIẢI THUẬT 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.
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. 7/199 • 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. Các đặc trưng của giải thuật • Tính kết thúc: Giải thuật phải dừng sau một số hữu hạn bước. • 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. • Tính phổ dụng: Giải thuật phải "vét' hết các trường hợp và áp dụng cho một loạt bài toán cùng loại.
• 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. 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.
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 ax+b = 0 như sau: • Bước 1: Nhận giá trị của các tham số a, b 8/199 • 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. • 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 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. Chẳng hạn ta dùng lưu đồ để biểu diễn giải thuật tìm UCLN nêu trên như sau: 9/199 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+.
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 10/199 - 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: 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 - 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. 11/199 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. 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. 12/199 - 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,.
Có rất nhiều giải thuật để giải quyết bài toán này.
