Bài giảng Nhập môn điện toán - Chương 6: Lập trình

 chương trình được thiết kế thành nhiều 
thành phần nhỏ
Khoa KH & KT Máy Tính, ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM
• Có thể định nghĩa biến cục bộ riêng
• Hàm trả về kết quả khi được gọi
Nhập môn Điện Toán - Chương 6 Slide 15
Ví dụ
• int max(int a, int b) {
if (a < b)
return a;
else
return b;
}
Khoa KH & KT Máy Tính, ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM
• void main() {
int a;
a = max(1,2)
}
Nhập môn Điện Toán - Chương 6 Slide 16
Các thế hệ ngôn ngữ lập trình
• Thế hệ thứ nhất:
– Xuất hiện vào thập niên 60
– Tập lệnh gần giống như tập lệnh máy (machine code)
– Đại diện tiêu biểu: Fortran
• Thế hệ thứ hai
Khoa KH & KT Máy Tính, ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM
– Phát triển các cấu trúc dữ liệu từ thế hệ thứ nhất
– Xuất hiện cấu trúc khối (block structure), các cấu trúc điều khiển
(control structures) và các dạng cú pháp linh hoạt hơn
– Chương trình đã có thể được thiết kế (design)
– Đại diện tiêu biểu: Algol-60
Nhập môn Điện Toán - Chương 6 Slide 17
Các thế hệ ngôn ngữ lập trình (tt)
• Thế hệ thứ ba:
– Xuất hiện các kiểu dữ liệu do người sử dụng định nghĩa
(user-defined data types)
– Các dạng cấu trúc điều khiển tiếp tục được bổ sung hiệu
quả hơn
– Ngôn ngữ độc lập hơn với kiến trúc máy tính
Khoa KH & KT Máy Tính, ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM
– Đại diện tiêu biểu: Pascal
Nhập môn Điện Toán - Chương 6 Slide 18
Các thế hệ ngôn ngữ lập trình (tt)
• Thế hệ thứ tư: (Fourth Generation Languages – 4GL)
– Dễ sử dụng hơn, đặc biệt dành cho những người không phải là chuyên
gia
– Cho phép đưa ra những giải pháp nhanh để xử lý dữ liệu
– Xúc tích hơn
– Gần với ngôn ngữ tự nhiên
– Gần gũi với người sử dụng
Khoa KH & KT Máy Tính, ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM
– Không có dạng thủ tục (non-procedural)
– Đại diện tiêu biểu: Structured Query Language (SQL)
Nhập môn Điện Toán - Chương 6 Slide 19
• Thế hệ thứ năm:
– Các ngôn ngữ được chuyên dụng hoá, độc lập với kiến trúc máy tính, 
phục vụ các nhu cầu lập trình đặc trưng
– Hỗ trợ nhiều cấu trúc điều khiển và có các dạng cú pháp tương đối dễ
đọc
6.2. Xử lý ngôn ngữ
• Máy tính chỉ có thể hiểu và thực thi được một chương
trình khi các lệnh của chương trình được viết một cách
tuyệt đối chính xác và rõ ràng về ngữ nghĩa
• Để viết được một chương trình như vậy, ngôn ngữ lập
Định nghĩa của ngôn ngữ máy tính
Khoa KH & KT Máy Tính, ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM
trình cũng phải được định nghĩa theo một hình thức rõ
ràng và chính xác
• Ngôn ngữ dùng để định nghĩa ngôn ngữ lập trình là siêu
ngôn ngữ (meta-language)
Nhập môn Điện Toán - Chương 6 Slide 20
Dịch ngôn ngữ máy tính
• Máy tính chỉ có thể hiểu và thực thi được chương trình viết bằng
ngôn ngữ máy
• Các ngôn ngữ lập trình giúp người sử dụng dễ thể hiện ý tưởng của
mình
• Để máy tính thực hiện được một chương trình viết bằng ngôn ngữ
lập trình cấp cao, chương trình đó cần phải được dịch sang ngôn ngữ
máy
Khoa KH & KT Máy Tính, ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM Nhập môn Điện Toán - Chương 6 Slide 21
• Dịch (hoặc xử lý) ngôn ngữ máy tính là chuyển đổi một
ngôn ngữ lập trình sang một dạng ngôn ngữ khác (thường
là ngôn ngữ máy)
• Hai dạng dịch chính: biên dịch (compiler) và thông dịch
(interpreter)
Biên dịch và thông dịch
• Hai dạng dịch ngôn ngữ cấp cao: biên dịch và thông dịch
• Chương trình biên dịch nhận một chương trình nguồn ở 
mức cao và tạo ra một chương trình đối tượng tương ứng ở 
mức thấp. Nếu có lỗi xảy ra trong lúc dịch, quá trình biên
dịch sẽ dừng lại
• Chương trình biên dịch thường sử dụng các thư viện thời
gian thực thi để hiện thực các tác vụ được mô tả trong
Khoa KH & KT Máy Tính, ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM
chương trình nguồn. 
Nhập môn Điện Toán - Chương 6 Slide 22
Biên dịch và thông dịch (tt)
• Chương trình thông dịch không tạo ra chương trình đối tượng. 
Chương trình nguồn sẽ được dịch và chuyển sang mã thực thi
theo từng lệnh một
• So sánh biên dịch và thông dịch:
– Các quá trình xử lý mã nguồn (ví dụ như kiểm tra lỗi) được chương
Khoa KH & KT Máy Tính, ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM
trình biên dịch xử lý trước khi chương trình đối tượng thực thi
– Nếu một đoạn lệnh lặp lại nhiều lần, chương trình thông dịch sẽ phải
dịch lại tất cả đoạn lệnh đó
– Chương trình thông dịch phải tiếp tục được giữ lại trong bộ nhớ máy
tính khi thực thi
Nhập môn Điện Toán - Chương 6 Slide 23
Liên kết
• Một chương trình đối tượng thường bao gồm nhiều module. Các
module thường có liên quan với nhau qua thao tác gọi và trả về địa chỉ
hoặc dùng chung một số dữ liệu
• Chương trình đối tượng cũng có thể dùng đến một số module ngoài
trong các thư viện thời gian thực thi
Khoa KH & KT Máy Tính, ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM
• Chương trình liên kết sẽ tạo các liên kết cần thiết đến các lời gọi
chương trình và truy xuất dữ liệu từ các module ngoài
Nhập môn Điện Toán - Chương 6 Slide 24
Các cơ chế liên kết

 Liên kết tĩnh (static link ‘.lib’) là hoạt động liên kết xảy ra tại thời 
điểm dịch, trước khi chương trình chạy, tất cả các vị trí chứa thông 
tin chưa hoàn chỉnh đều phải được hiệu chỉnh lại.

 Liên kết động (dynamic link ‘.dll’) là hoạt động liên kết xảy ra tại 
thởi điểm chạy chương trình, cụ thể tại lần đầu tiên chạy lệnh chứa 
Khoa KH & KT Máy Tính, ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM
thông tin chưa hoàn chỉnh (hay mỗi lần chạy lại). 
Nhập môn Điện Toán - Chương 6 Slide 25
 Liên kết động có nhiều ưu điểm hơn liên kết tĩnh và hầu hết các hệ thống 
hiện nay (Windows, Linux) đều sử dụng chủ yếu cơ chế liên kết động.
6.3. Thiết kế ứng dụng
 Phần mềm phục vụ nhu cầu cho người dùng hiện nay khá phức tạp, 
khá lớn 
=> không thể viết mã nguồn chương trình ngay khi được đặt hàng
 Từ bài toán cần giải quyết đến khi có được chương trình giải quyết 
bài toán đó, người ta phải thực hiện nhiều công việc khác nhau
Khoa KH & KT Máy Tính, ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM
 Thuật ngữ "qui trình phát triển phần mềm" (Software Development 
Process) để miêu tả cụ thể, chi tiết trình tự các công việc cần phải 
thực hiện để xây dựng được chương trình từ bài toán cần giải quyết.
Waterfall model
Requirements
Design
Khoa KH & KT Máy Tính, ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM Nhập môn Điện Toán - Chương 6 Slide 27
Implementation
Verification
Maintenance
V-model
Khoa KH & KT Máy Tính, ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM Nhập môn Điện Toán - Chương 6 Slide 28
Spiral model
Khoa KH & KT Máy Tính, ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM Nhập môn Điện Toán - Chương 6 Slide 29
Unified Software Development Process
Khoa KH & KT Máy Tính, ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM Nhập môn Điện Toán - Chương 6 Slide 30
A movie project plan, structured similarly to a 
software development project
Unified Software Development Process
• Để xây dựng 1 chương trình, qui trình phát triển phần mềm 
hợp nhất (Unified Software Development Process) sẽ xác định
rõ ràng các thông tin sau :
– bao nhiêu loại người (role) sẽ tham gia thực hiện, thí dụ như kiến 
trúc sư phần mềm, phân tích viên, kỹ sư thiết kế, lập trình viên, 
kiểm lỗi viên,...
– mỗi loại người sẽ phải thực hiện các công việc gì cụ thể, thí dụ
Khoa KH & KT Máy Tính, ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM
lập trình viên A phải viết code cho bao nhiêu hàm, các hàm đó cụ 
thể là gì ?
– mỗi công việc sẽ được thực hiện khi nào ?
– mỗi công việc sẽ được thực hiện bằng cách nào ?
– kết quả mỗi công việc sẽ được miêu tả theo định dạng nào,
– bằng ngôn ngữ miêu tả nào ?
Nhập môn Điện Toán - Chương 6 Slide 31
Luồng công việc (workflow)
• Thường để phát triển 1 chương trình, ta cần thực 
hiện các luồng công việc chức năng sau đây
Hiểu vấn đề
Thiết kế
Khoa KH & KT Máy Tính, ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM
Lập trình
Dịch
Kiểm tra
Tài liệu hoá
Nhập môn Điện Toán - Chương 6 Slide 32
Hiểu vấn đề
• Xây dựng một ngữ cảnh chính xác cho vấn đề:
– Xác định giả định nào có thể dùng và giả định nào không thể
• Một số bài toán giải được nhưng khi phân tích dưới quan
điểm thiết kế chương trình có thể sẽ trở nên phức tạp
Ví dụ
Khoa KH & KT Máy Tính, ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM Nhập môn Điện Toán - Chương 6 Slide 33
• Viết một chương trình đọc vào hai số và in ra thương của
hai số đó
– Sử dụng định dạng nào cho thông tin nhập: hai số nhập vào là
hai số nguyên, số hữu tỷ hay số thực. Nếu là số thực thì độ
chính xác thập phân chấp nhận được là bao nhiêu
– Chương trình sẽ xử lý như thế nào khi số chia nhập vào là 0
Thiết kế chương trình
• Yêu cầu đối với một chương trình máy tính: không xảy ra lỗi
vào bất kỳ lúc nào trong thời gian thực thi
– Kết quả xuất bị lỗi
– Bị treo
– Xử lý dữ liệu bất thường
• Thiết kế chương trình tốt giúp giảm thiểu tối đa lỗi chương trình
Khoa KH & KT Máy Tính, ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM Nhập môn Điện Toán - Chương 6 Slide 34
• Thiết kế chương trình
có cấu trúc
– Phân tích từ trên xuống
(top-down)
– Tinh chế từng bước
(stepwise refinement)
Thiết kế lời giải
• Phân tích từ trên xuống, tinh chế từng bước:
– Lời giải tổng quát được đưa ra trước, bao gồm các module chính
của chương trình
– Mỗi module được phân tích thành nhiều module nhỏ hơn
Sử dụng biểu đồ dòng chảy và mã giả
Khoa KH & KT Máy Tính, ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM Nhập môn Điện Toán - Chương 6 Slide 35
• Mã giả (pseudo code):
– read a,b
– Answer = a/b
– Write answer
Read a,b
Answer = a/b
Write answer
Lập trình cấu trúc (Structured Programming)
• Là phương pháp thiết kế chương trình phổ biến hiện nay, 
bao gồm các nguyên lý cơ bản sau:
– Sử dụng các cấu trúc điều khiển hạn chế trong các dạng sau: tuần
tự, lựa chọn và lặp
– Module hoá chương trình
– Phân tích từ trên xuống, phân rã từng bước
Khoa KH & KT Máy Tính, ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM
– Trình bày chương trình theo một định dạng rõ ràng
– Sử dụng chú thích
– Ưu tiên lựa chọn giải pháp đơn giản
Nhập môn Điện Toán - Chương 6 Slide 36
Case Study
• Hiểu vấn đề: Đọc mười số nguyên dương hoặc âm từ bàn
phím và tính tổng các số dương và âm riêng biệt. In ra hai
tổng tính được.
• Chương trình có thể phân rã thành các công việc chính
như sau:
Khoa KH & KT Máy Tính, ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM Nhập môn Điện Toán - Chương 6 Slide 37
– Đọc các số vào
– Xử lý các số đọc vào (tính tổng số dương và số âm)
– In kết quả
Tinh chế từng bước
Đọc số vào
Xử lý sốN
Bước 1
Đọc số vào
Tăng tổng
số dương?
Tăng tổng
Y N
Bước 2
Khoa KH & KT Máy Tính, ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM
đủ 10 số?
In kết quả
Y
Nhập môn Điện Toán - Chương 6 Slide 38
số dương
đủ 10 số?
In kết quả
Y
N
số âm
Kiểm tra lời giải
• Sử dụng dữ liệu kiểm tra (test data) để kiểm tra kết quả
xuất của chương trình và so sánh với lời giải mong đợi
• Khi bắt gặp lỗi, kiểm tra thiết kế và chỉnh sửa chương
trình trước khi tiếp tục kiểm tra
Khoa KH & KT Máy Tính, ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM
• Nhiệm vụ của workflow là kiểm tra và thử nghiệm chương 
trình thực thi xem nó có lỗi không, nếu có thì lỗi cụ thể
nằm ở lệnh nào, tại sao bị lỗi và sữa lỗi.
– lặp kiểm thử từng hàm chức năng theo 1 thứ tự xác định.
Nhập môn Điện Toán - Chương 6 Slide 39
Kiểm thử
• kiểm thử hộp đen (black-box testing) : kiểm thử thành phần theo góc
nhìn từ ngoài xem hành vi của thành phần có thỏa mãn đặc tả sử
dụng không ? Thí dụ ta thử gọi hàm cos(0) xem hàm có trả về 1
không, nếu hàm trả về giá trị khác 1, ta nói hàm cos bị lỗi.
Khoa KH & KT Máy Tính, ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM
• kiểm thử hộp trắng (white-box testing) : kiểm thử thành phần theo
góc nhìn bên trong xem từng lệnh của thành phần có chạy đúng theo
giải thuật thiết kế không ? Thường khi kiểm tra hộp đen 1 thành
phần nào đó bị lỗi thì ta mới tiến hành kiểm thử hộp trắng để xác
định chính xác các lệnh gây lỗi trong thành phần đó.
Nhập môn Điện Toán - Chương 6 Slide 40
6.5. Tài liệu hoá chương trình
• Nhằm mục đích cung cấp cho người sử dụng tất cả thông tin 
cần thiết để hoàn toàn hiểu được mục đích của chương trình và
cách xây dựng chương trình
• Một tài liệu của chương trình thường bao gồm các phần sau:
Khoa KH & KT Máy Tính, ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM
– Loại chương trình
– Người sẽ sử dụng chương trình
– Xác định xem có cần thiết thay đổi mã nguồn của chương trình sau khi
đã được kiểm tra và chấp nhận lần cuối hay không
Nhập môn Điện Toán - Chương 6 Slide 41
Các yêu cầu với tài liệu chương trình
• Tài liệu dành cho lập trình viên: đặc tả thiết kế chương trình. Thông
tin sơ lược về cách chương trình giao tiếp với người sử dụng
• Tài liệu dành cho người sử dụng: mô tả chi tiết các tính năng của
chương trình và thường kèm theo các bản hướng dẫn mẫu (tutorial)
• Tài liệu dành cho nhà quản lý: mô tả tổng quan chương trình, chẳng
Khoa KH & KT Máy Tính, ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM
hạn các tính năng, khả năng của chương trình, yêu cầu phần cứng
v.v
Nhập môn Điện Toán - Chương 6 Slide 42
Các đề mục trong tài liệu chương trình
• Một tài liệu chương trình thường bao gồm các
phần sau
– Định danh (identification)
– Đặc tả chung
– Thông tin người dùng
Khoa KH & KT Máy Tính, ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM
– Đặc tả chương trình
Nhập môn Điện Toán - Chương 6 Slide 43
Định danh cho chương trình
• Tên chương trình
• Mô tả ngắn về các tính năng của chương trình
• Tác giả
• Ngày viết chương trình
• Ngôn ngữ sử dụng và phiên bản
Khoa KH & KT Máy Tính, ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM
• Yêu cầu phần cứng
Nhập môn Điện Toán - Chương 6 Slide 44
Đặc tả chung
• Mô tả các hoạt động chính của chương trình trong
điều kiện hoạt động bình thường
• Các file đặc tả
• Hạn chế và/ hoặc giới hạn của chương trình
• Các công thức, tài liệu tham khảo hoặc văn bản mô
tả những chương trình con hoặc kỹ thuật phức tạp
Khoa KH & KT Máy Tính, ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM
được sử dụng
Nhập môn Điện Toán - Chương 6 Slide 45
Đặc tả chương trình
• Lược đồ cấu trúc, lược đồ dòng chảy (flowchart), 
các bảng quyết định
• Các bảng mã giả có chú thích
• Quá trình kiểm tra bao gồm các lớp dữ liệu kiểm
tra cùng với kết quả mong đợi và nhật ký kiểm tra
Khoa KH & KT Máy Tính, ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM Nhập môn Điện Toán - Chương 6 Slide 46
Hướng dẫn sử dụng 
• Chỉ dẫn cài đặt
• Giải thích chi tiết về hoạt động của chương trình
• Các bài hướng dẫn mẫu
Khoa KH & KT Máy Tính, ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM Nhập môn Điện Toán - Chương 6 Slide 47
The Ten Commandments of Computer Ethics
1. THOU SHALT NOT USE A COMPUTER TO HARM OTHER PEOPLE.
2. THOU SHALT NOT INTERFERE WITH OTHER PEOPLE'S COMPUTER 
WORK.
3. THOU SHALT NOT SNOOP AROUND IN OTHER PEOPLE'S COMPUTER 
FILES.
4. THOU SHALT NOT USE A COMPUTER TO STEAL.
5. THOU SHALT NOT USE A COMPUTER TO BEAR FALSE WITNESS.
6. THOU SHALT NOT COPY OR USE PROPRIETARY SOFTWARE FOR WHICH YOU 
Khoa KH & KT Máy Tính, ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM Nhập môn Điện Toán - Chương 6 Slide 48
HAVE NOT PAID.
7. THOU SHALT NOT USE OTHER PEOPLE'S COMPUTER RESOURCES WITHOUT 
AUTHORIZATION OR PROPER COMPENSATION.
8. THOU SHALT NOT APPROPRIATE OTHER PEOPLE'S INTELLECTUAL 
OUTPUT.
9. THOU SHALT THINK ABOUT THE SOCIAL CONSEQUENCES OF THE PROGRAM 
YOU ARE WRITING OR THE SYSTEM YOU ARE DESIGNING.
10. THOU SHALT ALWAYS USE A COMPUTER IN WAYS THAT INSURE 
CONSIDERATION AND RESPECT FOR YOUR FELLOW HUMANS.
Written by the The Computer Ethics Institute