Bài giảng Kỹ thuật lập trình - Chương 1: Tổng quan về kỹ thuật lập trình

Chương 1:

Tổng quan về kỹ thuật lập trình

Mục tiêu mô n học?

• Học phần Kỹ thuật lập trì nh trang bị cho sinh viên

những kỹ thuật cơ bản nhất mà một lập trì nh viên

chuyên nghiệp cần phải nắm vững để viết mã nguồn

hiệu quả. Cá c kiến thức giảng dạy gó p phần quan

trọng giúp sinh viên phá t triển được cá c ứng dụng

phần mềm chất lượng cao trong thực tế.

• Học phần này trang bị cho sinh viên cá c kỹ thuật lập

trì nh quan trọng như quản lý bộ nhớ, hàm, kỹ thuật đệ

quy, kỹ thuật sử dụng cá c cấu trúc dữ liệu để giải quyết

vấn đề, kỹ thuật viết mã nguồn hiệu quả, kỹ thuật lập

trì nh phò ng ngừa, kỹ thuật gỡ rối, tinh chỉnh mã nguồn,

phong cá ch lập trì nh. Học phần có cá c buổi thực hành

nhằm rè n luyện và nâ ng cao kỹ năng lập trì nh của sinh

viên.

2

Tài liệu học tập

[1] Bài giảng trên lớp

[2] Trần Đan Thư (2014). Kỹ thuật lập trì nh. NXB Khoa

học và kỹ thuật

[3] Mcconnell, Steve (2004). Code Complete: A Practical

Handbook of Software Construction, 2d Ed. Redmond,

Wa.: Microsoft Press.

[4] Kernighan & Plauger (1978). The elements of

programming style. McGraw-Hill; 2nd edition

[5] Brian W. Kernighan and Rob Pike (1999). The

Practice of Programming. Addison-Wesley; 1st Edition

[6] Nicolai M. Josuttis. The C++ Standard Library: A

Tutorial and Reference (2nd Edition), 2012.

3

Đánh giá học phần

Tỷ

trọn

g

Phương pháp đánh giá

CĐR được

đánh giá

Điểm thành phần

Mô tả

cụ thể

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

Đánh giá quá trình

A1.1. Bài tập về nhà

40%

10%

A1. Điểm quá trình (*)

Tự luận

M2.1

M2.2

M2.3

A1.2a. Bài tập nhóm

Báo cáo

30%

M1.4

M2.1

A1.2b. Thi giữa kỳ

Tự luận và/

hoặc trắc

nghiệm

M2.2

M2.3

M1.2

A2. Điểm cuối kỳ

A2.1. Thi cuối kỳ

Tự luận và/

hoặc trắc

nghiệm

60%

M1.4

M2.2

M2.3

4

Tổng quan về lập trình

Hoạt động của chương trình máy tính và ngôn ngữ

lập trình

5

Chương trì nh má y tí nh và ngô n ngữ lập trì nh

• Chương trì nh má y tí nh: Tập hợp cá c lệnh chỉ dẫn cho

má y tí nh thực hiện nhiệm vụ

• Ngô n ngữ lập trì nh: Dùng để viết cá c lệnh, chỉ thị

6

Hoạt động của chương trì nh má y tí nh

• Chương trì nh má y tí nh được nạp

vào bộ nhớ chí nh (primary

memory) như là một tập cá c lệnh

viết bằng ngô n ngữ mà má y tí nh

hiểu được, tức là một dã y tuần tự

cá c số nhị phâ n (binary digits).

• Tại bất cứ một thời điểm nào, má y

tí nh sẽ ở một trạng thá i (state) nào

đó. Đặc điểm cơ bản của trạng

thá i là con trỏ lệnh (instruction

pointer) trỏ tới lệnh tiếp theo để

thực hiện.

• Thứ tự thực hiện cá c nhó m lệnh

được gọi là luồng điều khiển (flow

of control).

7

Hoạt động của chương trì nh má y tí nh

• Bắt đầu mỗi chu trình lệnh, CPU nhận lệnh từ bộ nhớ

chí nh.

▫ PC (Program Counter): thanh ghi giữ địa chỉ của lệnh sẽ

được nhận

▫ Lệnh được nạp vào thanh ghi lệnh IR (Instruction

Register)

• Sau khi lệnh được nhận vào, nội dung PC tự động

tăng để trỏ sang lệnh kế tiếp

8

Ngô n ngữ lập trì nh

• Ngôn ngữ lập trình là một hệ thống các ký hiệu dùng

để liên lạc, trao đổi với máy tính nhằm thực thi một

nhiệm vụ tính toá n.

• Có rất nhiều ngôn ngữ lập trình (khoảng hơn 1000),

phần lớn là các ngôn ngữ hàn lâm, có mục đích riêng

hay phạm vi.

9

Ngô n ngữ lập trì nh

Có 3 thành phần căn bản của bất cứ 1 NNLT nào:

• Mô thức lập trì nh là những nguyên tắc chung cơ bản,

dùng bởi LTV để xâ y dựng chương trì nh.

• Cú phá p của ngô n ngữ là cá ch để xá c định cá i gì là

hợp lệ trong cấu trúc cá c câ u của ngô n ngữ; Nắm

được cú phá p là cá ch để đọc và tạo ra cá c câ u trong

cá c ngô n ngữ tự nhiên, như tiếng Việt, tiếng Anh. Tuy

nhiên điều đó khô ng có nghĩa là nó giúp chúng ta hiểu

hết ý nghĩa của câ u văn.

• Ngữ nghĩa của 1 program trong ngô n ngữ ấy. Rõ ràng,

nếu khô ng có semantics, 1 NNLT sẽ chỉ là 1 mớ cá c

câ u văn vô nghĩa; như vậy semantics là 1 thành phần

khô ng thể thiếu của 1 ngô n ngữ.

10

Mã má y – Machine code

Má y tí nh chỉ nhận cá c tí n hiệu điện tử - có , khô ng có -

tương ứng với cá c dò ng bits.

Một chương trì nh ở dạng đó gọi là mã má y (machine

code).

11

Hợp ngữ - Assembly

Là bước đầu tiên của việc xâ y dựng cơ chế viết chương

trì nh tiện lợi hơn thô ng qua cá c ký hiệu, từ khó a và cả

mã má y.

Tất nhiên, để chạy được cá c chương trì nh này thì phải

chuyển thành machine code.

12

Ngô n ngữ lập trì nh bậc cao

• Thay vì dựa trên phần cứng (machine-oriented) cần

tì m cơ chế dựa trên vấn đề (problem-oriented) để tạo

chương trì nh

• Gần gũi với ngô n ngữ tự nhiên hơn, thường sử dụng

cá c từ khó a giống tiếng Anh

13

Trì nh dịch - compiler

• Chương trình thực hiện

biên dịch toàn bộ

chương trình nguồn

thành mã má y trước khi

thực hiện

14

Thô ng dịch - interpreter

• Chương trình dịch và

thực hiện từng dòng lệnh

của chương trình cùng

lúc

• Dịch từ ngôn ngữ này

sang ngôn ngữ khác,

khô ng tạo ra chương

trì nh dạng mã máy hay

assembly

15

Các mô thức lập trình

Programming paradigm

16

Ngô n ngữ lập trì nh bậc cao

• Imperative paradigm

• Functional paradigm

• Logical paradigm

• Object-oriented paradigm

• Visual paradigm

• Parallel paradigm

• Concurrent paradigm

• Distributed paradigm

• Service-oriented paradigm

17

Imperative paradigm – hướng mệnh lệnh

first do this and next do that

Thành phần:

• Declarative statements, cá c lệnh khai bá o: cung cấp

cá c tên cho biến. Cá c biến này có thể thay đổi giá trị

trong quá trì nh thực hiện Chương trì nh.

• Assigment statements, lệnh gá n: gá n giá trị mới cho

biến

• Program flow control statements, cá c lệnh điều

khiển cấu trúc chương trì nh: Xá c định trì nh tự thực

hiện cá c lệnh trong chương trì nh.

• Module: chia chương trì nh thành cá c chương trì nh

con: Functions & Procedures

18

Functional paradigm – hướng chức năng

Thành phần

• Tập hợp các cấu trúc dữ liệu và các hàm liên quan

• Tập hợp các hàm cơ sở

• Tập hợp các toán tử

Đặc trưng cơ bản: module hóa chương trình

• Chức năng là biểu diễn của một biểu thức

• Giải thuật thực hiện theo từng bước

• Giá trị trả về là không thể biến đổi

• Khô ng thể thay đổi CTDL của giá trị nhưng có thể sao

ché p cá c thành phần tạo nên giá trị đó

• Tí nh toán bằng cách gọi các chức năng

19

Logic paradigm – hướng logic

answer a question via searching for a solution

• Ý tưởng: Tự động kiểm chứng trong trí tuệ nhân tạo

• Dựa trên các tiên đề - axioms, các quy luật suy diễn -

inference rules, và các truy vấn - queries

• Chương trình thực hiện từ việc tìm kiếm có hệ thống

trong 1 tập các sự kiện, sử dụng 1 tập các luật để đưa

ra kết luận

20