Kỹ Thuật lập trình Programming technique Vũ Đức Vượng SEFITHUT vuongvd@yahoo.de Programming Languages – classifications and Program Development Nội dung Programming Develop DevelopWeb Webpages pages: :HTML, HTML,scripting scriptinglanguages, Programminglanguages languages và và languages, Phân DHTML, DHTML, XML, WML, và các phần mềềmmtạ XML, WML, và các ph ầ n m tạoo Phânloloạại iNNLT NNLT trang trangweb web Multimedia Multimedia procedural proceduralprogramming programminglanguages authoring languages authoringprograms programs 66bbướ ướccccủủaachu chutrình trìnhphát pháttri triểểnnph phầầnnmmềềmm visual visualprogramming programminglanguages Six languages Sixsteps stepsininthe theprogram programdevelopment developmentcycle cycle SSựựkhác khácbibiệệttgigiữữaastructured structureddesign designvà và objectoriented objectorientedprogramming programminglanguages languages objectoriented design objectoriented design Nh Nhữững ngccấấuutrúc trúcccơơssởởdùng dùngthi thiếếttkkếếcác cácgigiảải i nonprocedural nonprocedurallanguages languagesand andtools tools pháp phápcho cho ch ương chươ ngtrình trình Next Chương trình máy tính và ngôn ngữ lập trình Computer Programs and Programming Languages Computer program? Tập hợp các lệnh chỉ dẫn cho máy tính thực hiện nhiệm vụ Programming language—Dùng để viết các lệnh, chỉ thị Next programming language NNLT Một NNLT là 1 hệ thống các ký hiệu dùng để liên lạc , trao đổi 1 nhiệm vụ/ thuật toán với máy tính, làm cho nhiệm vụ được thực thi. Nhiệm vụ được thực thi gọi là một computation, nó tuân thủ một độ chính xác và những quy tắc nhất quán. Với mỗi ngôn ngữ lập trình, ta cần nắm bắt, thấu hiểu những gì ?: Có 3 thành phần căn bản của bất cứ 1 NNLT nào. Mô hình ngôn ngữLanguage paradigm là những nguyên tắc chung cơ bản, dùng bởi LTV để xd chương trình.
Cú pháp Syntax của ngôn ngữ là cách để xác định cái gì là hợp lệ trong cấu trúc các câu của ngôn ngữ; Nắm được cú pháp là cách để đọc và tạo ra các câu trong các ngôn ngữ tự nhiên, như tiếng Việt, tiếng Anh. Tuy nhiên điều đó không có nghĩa là nó giúp chúng ta hiểu hết ý nghĩa của câu văn. Ngữ nghĩa – semantics của 1 program trong ngôn ngữ ấy. Rõ ràng, nếu không có semantics, 1 NNLT sẽ chỉ là 1 mớ các câu văn vô nghĩa; như vậy semantics là 1 thành phần không thể thiếu của 1 ngôn ngữ.
Có rất nhiều NNLT, khoảng 1000 ngôn ngữ ( 60’s đã có hơn 700) – phần lớn là các ngôn ngữ hàn lâm, có mục đích riêng hay phát triển bởi 1 tổ chức để phục vụ cho bản thân họ. Cont… Về cơ bản, chỉ có 4 mô hình NNLT chính: Imperative (Procedural) Paradigm (Fortran, Pascal, C, Ada, .) ObjectOriented Paradigm (SmallTalk, Java, C++) Logic Paradigm (Prolog) Functional Paradigm (Lisp, ML, Haskell) Những tính chất cần có với các chương trình phần mềm là : • Tính mềm dẻo scalability / Khả năng chỉnh sửa modifiability • Khả năng tích hợp integrability / Khả năng tái sử dụng reusability • Tính chuyển đổi, linh hoạt, độc lập phần cứng portability • Hiệu năng cao performance • Độ tin cậy reliability • Dễ xây dựng • Rõ ràng, dễ hiểu • Ngắn gọn, xúc tích HOẠT ĐỘNG CỦA 1 CHƯƠNG TRÌNH Computer program được nạp vào primary memory như là 1 tập các lệnh bằng ngôn ngữ máy, tức là một dãy tuần tự các số nhị phân binary digits. Tại bất cứ một thời điểm nào, computer sẽ ở một trạng thái state nào đó. Đặc điểm cơ bản của trạng thái là con trỏ lệnh instruction pointer trỏ tới lệnh mã máy tiếp theo để thực hiện.
Thứ tự thực hiện các nhóm lệnh mã máy được gọi là luồng điều khiển flow of control. MACHINE CODE Máy tính chỉ nhận các tín hiệu điện tử có, không có tương ứng với các dòng bits. 1 program ở dạng đó gọi là machine code. Ban đầu chúng ta phải dùng machine code để viết CT: Quá phức tạp, giải quyết các bài toán lớn là không tưởng 23fc 0000 0001 0000 0040 0cb9 0000 000a 0000 0040 6e0c 06b9 0000 0001 0000 0040 60e8 ASSEMBLY LANGUAGE NN Assembly là bước đầu tiên của việc xây dựng cơ chế viết movl #0x1,n chương trình tiện lợi compare: hơn – thông qua các ký hiệu, từ khóa và cả mã cmpl #oxa,n máy.
cgt end_of_loop Tất nhiên, để chạy được acddl #0x1,n các chương trình này thì phải dịch (assembled) bra compare thành machine code. end_of_loop: Vẫn còn phức tạp, cải thiện không đáng kể HIGH LEVEL LANGUAGE Thay vì dựa trên phần cứng (machineoriented) cần tìm cơ chế dựa trên vấn đề (problem oriented) để tạo chương trình. Chính vì thế high(er) level languages – là các ngôn ngữ lập trình gần với ngôn ngữ con người hơn – dùng các từ khóa giống tiếng anh – đã được xây dựng như : Algol, Fortran, Pascal, Basic, Ada, C, … PHÂN LOẠI THEO THỜI GIAN 1940s : Machine code 1950s Khai thác sức mạnh của MT: Assembler code, Autocodes, first version of Fortran 1960s Tăng khả năng tính toán: Cobol, Lisp, Algol 60, Basic, PL/1 nhưng vẫn dùng phong cách lập trình cơ bản của assembly language. 1970s Bắt đầu cuộc khủng hoảng phần mềm “software crisis”: 1.
Giảm sự phụ thuộc vào máy – Tính chuyển đổi. Tăng sự đúng đắn của CT Structured Programming, modular programming và information hiding. Ví dụ : Pascal, Algol 68 and C. Continue … 1980s Giảm sự phức tạp – object orientation, functional programming.
1990s Khai thác phần cứng song song và phân tán (parallel và distributed) làm cho chương trình chạy nhanh hơn, kết quả là hàng loạt ngôn ngữ mở rộng khả năng lập trình parallel cũng như các NNLT chuyên parallel như occam được xd. 2000s Genetic programming languages, DNA computing, biocomputing? Trong tương lai : Ngôn ngữ lt lượng tử : Quantium ? SOFTWARE CRISIS Khái niệm software crisis bao gồm hàng loạt vấn đề nảy sinh trong việc phát triển phần mềm trong hững năm 1960s khi muốn xd những hệ thống phần mềm lớn trên cơ sở các kỹ thuật phát triễn thời đó.Thời gian và giá thành tăng vọt tới mức không thể chấp nhận nổi.Năng xuất của các LTV không đáp ứng yêu cầu.Chất lượng phần mềm bị giảm, thấp. Để giải quyết các vấn đề kể trên , chuyên ngành software engineering ra đời. CÁC THẾ HỆ NNLT LANGUAGE GENERATIONS Generation Classification 1st Machine languages 2nd Assembly languages 3rd Procedural languages 4th Application languages (4GLs) 5th AI techniques, inference languages 6th Neural networks (?), others….
Computer Programs and Programming Languages Lowlevel languages và highlevel languages? Lowlevel Lowlevel Highlevel Highlevel language language language language Machinedependent Machinedependent Machineindependent Machineindependent Ph Phụụthu thuộộccph phầầnnccứứng, ng,ch chỉỉch chạạyy Th ường Thườ ngkhông khôngph phụụthu thuộộccph phầầnn trên trênmmộộttloloạại imáy máytính tính ccứứng, ng,có cóth thểểchchạạyytrên trênnhi nhiềềuuloloạại i máy máytính tínhkhác khácnhau nhau Machine Machinevàvàassembly assemblylanguages languageslàlà ngôn ngônng ngữữbbậậccth thấấpp lowlevel lowlevel p. 664 Next PHÂN LOẠI THEO MỨC ĐỘ TRỪU TƯỢNG Level Instructions Memory handling Low level Dạng bits – giống Truy cập và cấp phát languages các lệnh machine trực tiếp bộ nhớ High level Dùng các biểu thức Truy cập và cấp phát languages và các dòng điều bộ nhớ qua các khiển xác định lệnh, toán tử Very high Hoàn toàn trừu operators Che dấu hoàn toàn level tượng, độc lập việc truy cập và tự languages phần cứng động cấp phát bộ nhớ Next DECLARATIVE và NONDECLARATIVE PROGRAMMING Các ngôn ngữ có thể chia thành 2 nhóm : “Cái gì cần lưu trữ” và “Lưu trữ như thế nào”. Nhóm 1 gọi là declarative (tường thuật chính là functional và logic languages). Nhóm 2 gọi là nondeclarative hay procedural (tức là các ngôn ngữ mệnh lệnh).
13-3 Next Procedural Languages – Ngôn ngữ thủ tụ c Procedural language? Lập trình viên viết các chỉ Sử dụng hàng loạt các từ thị hướng dẫn cho máy tính giống tiếng anh để viết các cai gì cần làm và làm như chỉ thị instructions thế nào Các ngôn ngữ thông dụng là Còn gọi là thirdgeneration BASIC, COBOL, PASCAL, language (3GL) C,C++ và JAVA Click to view animation p. 666 Next Procedural Languages Trình dịch Compiler? Là chương trình thực hiện biên dịch toàn bộ chương trình nguồn thành mã máy trước khi thực hiện Next Procedural Languages Thông dịch Interpreter? Là chương trình dịch và thực hiện từng dòng lệnh của chương trình cùng lúc Không tạo ra object program p. 13-5 Next Procedural Languages BASIC? Được thiết kế để cho những người mới học tiếp can một cách đơn giản NNLT Beginner’s Allpurpose Symbolic Instruction Code p. 13-6 Next Procedural Languages COBOL? Dùng cho các ứng dụng trong kinh tế Các lệnh giống tiếng anh làm cho code dễ đọc, viết và chỉnh sửa COmmon BusinessOriented Language Next Procedural Languages C? Là NNLT rất mạnh, ban đầu được thiết kế để lập trình hệ thống write system software Yêu cầu những kỹ năng lập trình chuyên nghiệp Next ObjectOriented Programming Languages Objectoriented programming (OOP) language? Dùng để hỗ trợ Lợi ích cơ bản Eventdriven— C++ và Java thiết kế HĐT là khả năng tái Hướng sự kiện là các NN hoàn objectoriented sử dụng reuse Kiểm tra để toàn HĐT design existing objects trả lời một tập objectoriented các sự kiện languages Object là Event là hành phần tử chứa động mà đựng cả dữ chương trình liệu và các cần đáp ứng thủ tục xử lý dữliệu Next ObjectOriented Programming Languages C++? Chứa đựng các thành phần của C, loại bỏ những nhược điểm và thêm vào những tính năng mới để làm việc với objectoriented concepts Được dùng để phát triển các Database và các ứng dụng Web Next ObjectOriented Programming Languages Java? Phát triển bởi Sun Microsystems Giống C++ nhưng dùng trình dịch just intime (JIT) để chuyển source code thành machine code Next ObjectOriented Programming Languages Visual programming language? Visual programming Cung cấp giao diện environment (VPE) trực quan hoặc đồ họa Cho phép developers kéo và thả các objects để tạo source code để xd programs Đôi khi được gọi là fifthgeneration language LTV viết và phát triển chương trình Thường được dùng trong các segments trong môi trường RAD (rapid application development) Next ObjectOriented Programming Languages Visual Studio .NET 2003, 2005? Bước phát triển của visual programming languages và RAD tools .NET là tập hợp các công nghệ cho phép program chạy trên Internet Visual Basic .NET 20035 dùng để xd các ct hướng đối tượng phức tạp Step 1.
LTV gán các thiết kế giao thuộc tính cho mỗi diện người object trên form. dùng user interface. LTV viết code để xác định các action cần thực hiện đối với các sự kiện cần thiết. LTV kiểm tra Next application.
ObjectOriented Programming Languages Delphi? Là 1 công cụ lập trình trực qua mạnh Hợp với những ứng dụng chuyên nghiệp và Web lớn Next ObjectOriented Programming Languages PowerBuilder? Một công cụ lập trình trực quan mạnh khác Phù hợp với các ứng dụng Webbased hay các ứng dụng lớn HĐT objectoriented applications Next Nonprocedural Languages and Program Development Tools nonprocedural languages và program development tools? Nonprocedural Nonprocedural Program ProgramDevelopment Development Language Language Tools Tools LTV LTVviviếếttcác cáclệ lệnh nhgigiốống ng Các Cácch chươươngngtrình trìnhthân thiệệnn thânthi titiếếng nganh anhhoac hoacttươươngngtáctácvvớới i vvớới ing ngườ ười issửửddụụng ngđđượ thiếết t ượccthi môi môitrtrườường ngtrtrựựccquan quanđđểể kkếếđđểểtrtrợợgiúp giúpccảảLTVLTVlẫ lẫnn nhnhậậnnđđượượcccác cácddữữliliệệuutừtừ ngngườười issửửddụụng trongviviệệcctạ ngtrong tạoo files fileshay haydatabase database chươ ch ương ngtrình trình p. 674 Next Nonprocedural Languages and Program Development Tools RPG (Report Program Generator)?