Giáo trình Lập trình căn bản - Trình độ: Cao đẳng, Trung cấp - Trường Cao đẳng cơ giới Ninh Bình

Nội dung text: Giáo trình Lập trình căn bản - Trình độ: Cao đẳng, Trung cấp - Trường Cao đẳng cơ giới Ninh Bình

1. BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠ GIỚI NINH BÌNH GIÁO TRÌNH MÔN HỌC: MH 11_LẬP TRÌNH CĂN BẢN NGHỀ: LẬP TRÌNH MÁY TÍNH TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG NGHỀ/ TRUNG CẤP NGHỀ Ban hành kèm theo Quyết định số: /QĐ- ngày .tháng .năm của . Ninh Bình, năm 2016 1
2. MỤC LỤC TRANG MỤC LỤC 2 LỜI GIỚI THIỆU 4 Chương 1. THUẬT TOÁN 6 1. Ví dụ 6 2. Khái niệm 7 3. Các đặc trưng của thuật toán: 8 4. Các phương pháp biểu diễn thuật toán 8 CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH C++ 11 1. Lịch sử hình thành 2. Đặc điểm 11 3. Cấu trúc một chương trình C++ 12 4. Một số ví dụ mẫu 13 5. Cài đặt chương trình 15 6. Khởi động chương trình 15 7. Soạn thảo chương trình 15 8. Thoát khỏi chương trình 16 CHƯƠNG 3: CÁC THÀNH PHẦN VÀ CÁC KIỂU DỮ LIỆU CƠ BẢN 17 1. Các thành phần 17 2. Các kiểu dữ liệu căn bản 22 3. Hằng 25 4. Các phép toán của C++ 28 5. Xuất nhập dữ liệu 35 CHƯƠNG 4: CÁC CẤU TRÚC ĐIỀU KHIỂN 40 1. Lệnh đơn và lệnh phức 40 2. Cấu trúc điều kiện if else 40 3. Cấu trúc lựa chọn switch case 42 4. Các cấu trúc lặp 44 5. Câu lệnh break, continue, goto và hàm exit 55 CHƯƠNG 5: HÀM 58 1. Khái niệm 58 2. Khai báo hàm 58 3. Kết quả trả về của hàm – lệnh return 62 4. Cách truyền tham số cho hàm 62 5. Đệ qui 69 CHƯƠNG 6: MẢNG (ARRAY) 73 1. Khái niệm 73 2. Khai báo mảng 74 4. Dùng mảng làm tham số 90 CHƯƠNG 7: CON TRỎ (POINTER) 100 1. Khái niệm 100 2. Toán tử (&) 100 3. Toán tử (*) 101 4. Khai báo biến kiểu con trỏ 101 5. Các phép toán 101 6. Con trỏ hằng 102 2
3. 7. Con trỏ mảng 102 8. Khởi tạo con trỏ 102 9. Con trỏ tới con trỏ 103 10. Con trỏ không kiểu 104 11. Con trỏ hàm 105 CHƯƠNG 8: CẤU TRÚC (STRUCTURE) 107 1. Khái niệm cấu trúc 107 2. Khai báo cấu trúc 107 3. Truy nhập đến các thành phần của cấu trúc 109 4. Ví dụ cấu trúc 114 3
4. LỜI GIỚI THIỆU Giáo Trình Lập trình căn bản C++ được biên soạn nhằm đáp ứng yêu cầu học tập của sinh viên bước đầu làm quen với công việc lập trình, đồng thời giúp cho sinh viên có một tài liệu học tập, rèn luyện tốt khả năng lập trình, tạo nền tảng vững chắc cho các môn học tiếp theo . Giáo trình không chỉ phù hợp cho người mới bắt đầu mà còn phù hợp cho những người cần tham khảo. Nội dung của giáo trình được chia thành 6 chương: Chương 1: Làm quen ngôn ngữ lập trình Chương 2: Các thành phần trong ngôn ngữ lập trình Chương 3: Các cấu trúc điều khiển Chương 4: Hàm và thủ tục Chương 5: Dữ liệu kiểu tập hợp, mảng và bản ghi Chương 6: Dữ liệu kiểu chuỗi Khi biên soạn, chúng tôi đã tham khảo các giáo trình và tài liệu giảng dạy môn học này của một số trường Cao đẳng, Đại học để giáo trình vừa đạt yêu cầu về nội dung vừa thích hợp với đối tượng là sinh viên của các trường Cao đẳng Nghề. Chúng tôi hy vọng sớm nhận được những ý kiến đóng góp, phê bình của bạn đọc về nội dung, chất lượng và hình thức trình bày để giáo trình này ngày một hoàn thiện hơn. 4
5. MÔN HỌC LẬP TRÌNH CĂN BẢN Mã môn học: MH05 Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của môn học: Vị trí: Môn học được bố trí sau khi học xong các môn cơ sở phương pháp tính toán, soạn thảo văn bản, trước các môn học/ mô đun đào tạo chuyên môn nghề. Tính chất: Là môn học lý thuyết cơ sở. Mục tiêu của môn học: Trích trong chương trình đào tạo đã được xây dựng của môn học tương ứng và cụ thể hóa cho phù hợp nội dung giáo trình. - Trình bày được khái niệm về lập máy tính; - Mô tả được ngôn ngữ lập trình: cú pháp, công dụng của các câu lệnh; - Phân tích được chương trình: xác định nhiệm vụ chương trình; - Thực hiện được các thao tác trong môi trường phát triển phần mềm: biên tập chương trình, sử dụng các công cụ, điều khiển, thực đơn lệnh trợ giúp, gỡ rối, bẫy lỗi,v.v.; - Viết chương trình và thực hiện chương trình trong máy tính. - Bố trí làm việc khoa học đảm bảo an toàn cho người và phương tiện học tập. Nội dung của môn học: Trích trong chương trình đào tạo đã xây dựng của môn học tương ứng và cụ thể hóa cho phù hợp nội dung giáo trình. 5
6. CHƯƠNG 1 THUẬT TOÁN Mã chương: MH05_CH01 Mục tiêu: - Trình bày được các khái niệm về lập trình; - Trình bày các phương pháp biểu diễn thuật toán; - Trình bày được thuật toán cho một vấn đề cụ thể - Thực hiện các thao tác an toàn với máy tính. Nội dung chính: Chương 1. THUẬT TOÁN 1. Ví dụ Có rất nhiều thuật toán trong tin học, chẳng hạn, cho một dãy các số nguyên, tìm số lớn nhất; cho một tập hợp, liệt kê các tập con của nó; cho tập hợp các số nguyên, xếp chúng theo thứ tự tăng dần; cho một mạng, tìm đường đi ngắn nhất giữa hai đỉnh của nó. Khi được giao cho một bài toán như vậy thì việc đầu tiên phải làm là xây dựng một mô hình dịch bài toán đó thành ngữ cảnh toán học. Các cấu trúc rời rạc được dùng trong các mô hình này là tập hợp, dãy, hàm, hoán vị, quan hệ, cùng với các cấu trúc khác như đồ thị, cây, mạng. Lập được một mô hình toán học thích hợp chỉ là một phần của quá trình giảA. Để hoàn tất quá trình giải, còn cần phải có một phương pháp dùng mô hình để giải bài toán tổng quát. Nói một cách lý tưởng, cái được đòi hỏi là một thủ tục, đó là dãy các bước dẫn tới đáp số mong muốn. Một dãy các bước như vậy, được gọi là một thuật toán. Khi thiết kế và cài đặt một phần mềm tin học cho một vấn đề nào đó, ta cần phải đưa ra phương pháp giải quyết mà thực chất đó là thuật toán giải quyết vấn đề này. Rõ ràng rằng, nếu không tìm được một phương pháp giải quyết thì không thể lập trình được. Chính vì thế, thuật toán là khái niệm nền tảng của hầu hết các lĩnh vực của tin học. 6
7. 2. Khái niệm Thuật toán là một bảng liệt kê các chỉ dẫn (hay quy tắc) cần thực hiện theo từng bước xác định nhằm giải một bài toán đã cho. Thuật ngữ “Algorithm” (thuật toán) là xuất phát từ tên nhà toán học Ả Rập Al- KhowarizmA. Ban đầu, từ algorism được dùng để chỉ các quy tắc thực hiện các phép tính số học trên các số thập phân. Sau đó, algorism chuyển thành algorithm vào thế kỷ 19. Với sự quan tâm ngày càng tăng đối với các máy tính, khái niệm thuật toán đã được cho một ý nghĩa chung hơn, bao hàm cả các thủ tục xác định để giải các bài toán, chứ không phải chỉ là thủ tục để thực hiện các phép tính số học. Có nhiều cách trình bày thuật toán: dùng ngôn ngữ tự nhiên, ngôn ngữ lưu đồ (sơ đồ khối), ngôn ngữ lập trình. Tuy nhiên, một khi dùng ngôn ngữ lập trình thì chỉ những lệnh được phép trong ngôn ngữ đó mới có thể dùng được và điều này thường làm cho sự mô tả các thuật toán trở nên rối rắm và khó hiểu. Hơn nữa, vì nhiều ngôn ngữ lập trình đều được dùng rộng rãi, nên chọn một ngôn ngữ đặc biệt nào đó là điều người ta không muốn. Vì vậy ở đây các thuật toán ngoài việc được trình bày bằng ngôn ngữ tự nhiên cùng với những ký hiệu toán học quen thuộc còn dùng một dạng giả mã để mô tả thuật toán. Giả mã tạo ra bước trung gian giữa sự mô tả một thuật toán bằng ngôn ngữ thông thường và sự thực hiện thuật toán đó trong ngôn ngữ lập trình. Các bước của thuật toán được chỉ rõ bằng cách dùng các lệnh giống như trong các ngôn ngữ lập trình. Thí dụ 1: Mô tả thuật toán tìm phần tử lớn nhất trong một dãy hữu hạn các số nguyên. a) Dùng ngôn ngữ tự nhiên để mô tả các bước cần phải thực hiện: 1. Đặt giá trị cực đại tạm thời bằng số nguyên đầu tiên trong dãy. (Cực đại tạm thời sẽ là số nguyên lớn nhất đã được kiểm tra ở một giai đoạn nào đó của thủ tục.) 2. So sánh số nguyên tiếp sau với giá trị cực đại tạm thời, nếu nó lớn hơn giá trị cực đại tạm thời thì đặt cực đại tạm thời bằng số nguyên đó. 3. Lặp lại bước trước nếu còn các số nguyên trong dãy. 4. Dừng khi không còn số nguyên nào nữa trong dãy. Cực đại tạm thời ở điểm này chính là số nguyên lớn nhất của dãy. b) Dùng đoạn giả mã: procedure max (a1, a2, , an: integers) max:= a1 for i:= 2 to n if max <ai then max:= ai {max là phần tử lớn nhất} 7
8. Thuật toán này trước hết gán số hạng đầu tiên a 1 của dãy cho biến max. Vòng lặp “for” được dùng để kiểm tra lần lượt các số hạng của dãy. Nếu một số hạng lớn hơn giá trị hiện thời của max thì nó được gán làm giá trị mới của max. 3. Các đặc trưng của thuật toán: - Đầu vào (Input): Một thuật toán có các giá trị đầu vào từ một tập đã được chỉ rõ. - Đầu ra (Output): Từ mỗi tập các giá trị đầu vào, thuật toán sẽ tạo ra các giá trị đầu ra. Các giá trị đầu ra chính là nghiệm của bài toán. - Tính dừng: Sau một số hữu hạn bước thuật toán phải dừng. - Tính xác định: Ở mỗi bước, các bước thao tác phải hết sức rõ ràng, không gây nên sự nhập nhằng. Nói rõ hơn, trong cùng một điều kiện hai bộ xử lý cùng thực hiện một bước của thuật toán phải cho những kết quả như nhau. - Tính hiệu quả: Trước hết thuật toán cần đúng đắn, nghĩa là sau khi đưa dữ liệu vào thuật toán hoạt động và đưa ra kết quả như ý muốn. - Tính phổ dụng: Thuật toán có thể giải bất kỳ một bài toán nào trong lớp các bài toán. Cụ thể là thuật toán có thể có các đầu vào là các bộ dữ liệu khác nhau trong một miền xác định. 4. Các phương pháp biểu diễn thuật toán 4.1. Bằng lời Thí dụ: thuật giải nấu cơm có thể diễn đạt như sau: Bước 1: Lấy gạo theo định lượng cần thiết Bước 2: Vo gạo và đổ gạo nước vào nồi Bước 3: Đun sôi cạn nước Bước 4: Giữ lửa nhỏ Bước 5: Cách 5 phút một: nếm cơm xem chín chưa - Nếu chưa chín: quay về bước 5 - Nếu chín cơm chuyển sang bước 6 Bước 6: Tắt lửa và bắc nồi cơm ra. Kết thúc 4.2. Bằng ngôn ngữ lập trình Một thuật toán có thể được cài đặt trên rất nhiều ngôn ngữ lập trình khác nhau, ví dụ như Pascal, C, C++ Trong đó Pascal là một trong các ngôn ngữ thuật giải, nghĩa là tự nó đã điễn tả thuật giải cần tiến hành, đó cũng là ưu điểm của Pascal. Ngoài ra cài đặt thuật toán còn được diễn đạt thành mã giả hay còn gọi là tự Pascal. Như vậy, còn C và C++ có những ưu điểm gì trong quá trình cài đặt thuật giải, chúng ta sẽ được nghiên cứu trong qúa trình học. Ví dụ: Thuật toán tìm kiếm tuyến tính: Tìm kiếm tuyến tính hay tìm kiếm tuần tự là bắt đầu bằng việc so sánh x với a 1; khi x=a1, nghiệm là vị trí a 1, tức là 1; khi 8
9. x a1, so sánh x với a2. Nếu x=a2, nghiệm là vị trí của a2, tức là 2. Khi x a2, so sánh x với a3. Tiếp tục quá trình này bằng cách tuần tự so sánh x với mỗi số hạng của bảng liệt kê cho tới khi tìm được số hạng bằng x, khi đó nghiệm là vị trí của số hạng đó. Nếu toàn bảng liệt kê đã được kiểm tra mà không xác định được vị trí của x, thì nghiệm là 0. Giả mã đối với thuật toán tìm kiếm tuyến tính được cho dưới đây: procedure tìm kiếm tuyến tính (x: integer, a1,a2, ,an: integers phân biệt) i := 1 while (i n and x ai) i := i + 1 if i n then location := i else location := 0 {location là chỉ số dưới của số hạng bằng x hoặc là 0 nếu không tìm được x} 4.3. Bằng lưu đồ Các hình cơ bản để xây dựng lưu đồ thuật giải là: A A A Thực hiện công việc A Gọi chương trình A Vào/ra dữ liệu BEGIN Sai B END Đúng Một phép thử B. tuỳ thuộc vào Bắt đầu hay kết thúc 1 thuật giải trạng thái của B là Đúng hay Sai mà rẽ nhánh thích hợp. BÀI TẬP CHƯƠNG I 1. Lập một thuật toán tính tổng tất cả các số nguyên trong một bảng. 2. Lập thuật toán tính xn với x là một số thực và n là một số nguyên. 9
10. 3. Mô tả thuật toán chèn một số nguyên x vào vị trí thích hợp trong dãy các số nguyên a1, a2, , an xếp theo thứ tự tăng dần. 4. Tìm thuật toán xác định vị trí gặp đầu tiên của phần tử lớn nhất trong bảng liệt kê các số nguyên, trong đó các số này không nhất thiết phải khác nhau. 5. Tìm thuật toán xác định vị trí gặp cuối cùng của phần tử nhỏ nhất trong bảng liệt kê các số nguyên, trong đó các số này không nhất thiết phải khác nhau. 6. Mô tả thuật toán đếm số các số 1 trong một xâu bit bằng cách kiểm tra mỗi bit của xâu để xác định nó có là bit 1 hay không. 10
11. CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH C++ Mã chương: MH05_CH02 Mục tiêu: - Mô tả được lịch sử hình thành và phát triển của ngôn ngữ C++. - Hiểu được cấu trúc của một chương trình C++. - Cài đặt và sử dụng được chương trình C++. - Soạn thảo được một chương trình C++. - Thực hiện các thao tác an toàn với máy tính Nội dung chính: CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH C++ 1. Lịch sử hình thành • C – Dennis Ritchie (Bell Laboratories) – Là ngôn ngữ phát triển của hệ điều hành UNIX – Độc lập phần cứng => có thể viết các chương trình khả chuyển – Chuẩn hóa năm 1990 – ANSI C – Kernighan & Ritchie “The C Programming Language”, 2nd, 1988 • C++ – Là mở rộng của C – Đầu những năm 1980: Bjarne Stroustrup (phòng thí nghiệm Bell) – Cung cấp khả năng lập trình hướng đối tượng. – Ngôn ngữ lai • Lập trình cấu trúc kiểu C • Lập trình hướng đối tượng • Cả hai • Có cần biết C trước khi học C++? 2. Đặc điểm C++ là ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng được mở rộng từ ngôn ngữ C. Do vậy, C++ có ưu điểm là kế thừa được các điểm mạnh truyền thống của ngôn ngữ C như uyển chuyển, tương thích với các thiết bị phần cứng. Hiện nay, C++ là một ngôn ngữ lập trình phổ biến, được giảng dạy tại các trường đại học trong nước và 11
12. trên thế giới và đặc biệt được sử dụng rộng rãi cho nhu cầu phát triển của công nghiệp phần mềm hiện nay. 3. Cấu trúc một chương trình 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 trên 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. Trong hàm main() có thể có các câu lệnh gọi đến các hàm khác khi cần thiết, và các hàm này khi chạy lại có thể gọi đến các hàm khác nữa đã được viết trong chương trình (trừ việc gọi quay lại hàm main()). Sau khi chạy đến lệnh cuối cùng của hàm main() chương trình sẽ kết thúc. Cụ thể, thông thường một chương trình gồm có các nội dung sau: − Phần khai báo các tệp nguyên mẫu: khai báo tên các tệp chứa những thành phần có sẵn (như các hằng chuẩn, kiểu chuẩn và các hàm chuẩn) mà NSD sẽ dùng trong chương trình. − Phần khai báo các kiểu dữ liệu, các biến, hằng do NSD định nghĩa và được dùng chung trong toàn bộ chương trình. − Danh sách các hàm của chương trình (do NSD viết, bao gồm cả hàm main()). Cấu trúc chi tiết của mỗi hàm sẽ được đề cập đến trong chương 4. Dưới đây là một đoạn chương trình đơn giản chỉ gồm 1 hàm chính là hàm main(). Nội dung của chương trình dùng in ra màn hình dòng chữ: Chào các bạn, bây giờ là 2 giờ. #include // khai báo tệp nguyên mẫu để int main() // được sử dụng toán tử in cout << { int h = 2; // Khai báo và khởi tạo biến h = 2 cout << “Chào các bạn, bây giờ là ” << h << " giờ" ; // in ra màn hình return 0; } Dòng đầu tiên của chương trình là khai báo tệp nguyên mẫu iostream.h. Đây là khai báo bắt buộc vì trong chương trình có sử dụng phương thức chuẩn “cout <<” (in ra màn hình), phương thức này được khai báo và định nghĩa sẵn trong iostream.h. 12
13. Không riêng hàm main(), mọi hàm khác đều phải bắt đầu tập hợp các câu lệnh của mình bởi dấu { và kết thúc bởi dấu }. Tập các lệnh bất kỳ bên trong cặp dấu này được gọi là khối lệnh. Khối lệnh là một cú pháp cần thiết trong các câu lệnh có cấu trúc như ta sẽ thấy trong các chương tiếp theo. 4. Một số ví dụ mẫu Có lẽ một trong những cách tốt nhất để bắt đầu học một ngôn ngữ lập trình là bằng một chương trình. Vậy đây là chương trình đầu tiên của chúng ta : // my first program in C++ Hello World! #include int main () { cout Các câu bắt đầu bằng dấu (#) được dùng cho preprocessor (ai dịch hộ tôi từ này với). Chúng không phải là những dòng mã thực hiện nhưng được dùng để báo hiệu cho trình dịch. Ở đây câu lệnh #include báo cho trình dịch biết cần phải "include" thư viện iostream. Đây là một thư viện vào ra cơ bản trong C++ và nó phải được "include" vì nó sẽ được dùng trong chương trình. Đây là cách cổ điển để sử dụng thư viện iostream int main () 13
14. Dòng này tương ứng với phần bắt đầu khai báo hàm main. Hàm main là điểm mà tất cả các chương trình C++ bắt đầu thực hiện. Nó không phụ thuộc vào vị trí của hàm này (ở đầu, cuối hay ở giữa của mã nguồn) mà nội dung của nó luôn được thực hiện đầu tiên khi chương trình bắt đầu. Thêm vào đó, do nguyên nhân nói trên, mọi chương trình C++ đều phải tồn tại một hàm main. Theo sau main là một cặp ngoặc đơn bởi vì nó là một hàm. Trong C++, tất cả các hàm mà sau đó là một cặp ngoặc đơn () thì có nghĩa là nó có thể có hoặc không có tham số (không bắt buộc). Nội dung của hàm main tiếp ngay sau phần khai báo chính thức được bao trong các ngoặc nhọn ( { } ) như trong ví dụ của chúng ta cout << "Hello World"; Dòng lệnh này làm việc quan trọng nhất của chương trình. cout là một dòng (stream) output chuẩn trong C++ được định nghĩa trong thư viện iostream và những gì mà dòng lệnh này làm là gửi chuỗi kí tự "Hello World" ra màn hình. Chú ý rằng dòng này kết thúc bằng dấu chấm phẩy ( ; ). Kí tự này được dùng để kết thúc một lệnh và bắt buộc phải có sau mỗi lệnh trong chương trình C++ của bạn (một trong những lỗi phổ biến nhất của những lập trình viên C++ là quên mất dấu chấm phẩy). return 0; Lệnh return kết thúc hàm main và trả về mã đi sau nó, trong trường hợp này là 0. Đây là một kết thúc bình thường của một chương trình không có một lỗi nào trong quá trình thực hiện. Như bạn sẽ thấy trong các ví dụ tiếp theo, đây là một cách phổ biến nhất để kết thúc một chương trình C++. Chương trình được cấu trúc thành những dòng khác nhau để nó trở nên dễ đọc hơn nhưng hoàn toàn không phải bắt buộc phải làm vậy. Ví dụ, thay vì viết int main () { cout << " Hello World "; return 0; } ta có thể viết int main () { cout << " Hello World "; return 0; } cũng cho một kết quả chính xác như nhau. Trong C++, các dòng lệnh được phân cách bằng dấu chấm phẩy ( ;). Việc chia chương trình thành các dòng chỉ nhằm để cho nó dễ đọc hơn mà thôA. 14
15. 5. Cài đặt chương trình Chương trình học của chúng ta sẽ lập trình trên bộ biên dịch Dev C++ 4.9.2, đây là một chương trình do một công ty của Mỹ viết ra và đã được ứng dụng rất rộng rãi trong công tác giảng dậy lập trình C++ ở một số trường Đại học trong nước và trên thế giới bởi ưu điểm của nó khác hoàn toàn với Tubor C++ có giao diện Dos. Dev C++ có giao diện đồ họa, dễ sử dụng, có dung lượng nhỏ, gần giống với lập trình chuyên nghiệp Visual Studio 6.0 của Microsoft. Cài đặt chương trình Dev C++ 4.9.2 như sau: Bước 1: Mở thư mục có chứa Dev C++, kích đúp. Bước 2: Lựa chọn ngôn ngữ hiển thị, chọn English và ấn OK Hình 2.1. Lựa chọn ngôn ngữ hiển thị Bước 3: Hộp thoại yêu cầu chấp nhận cài đặt xuất hiện, chọn I Agree. Bước 4: Sau đó chọn Next Install, quá trình cài đặt diễn ra. Ấn Finish để kết thúc quá trình cài đặt chương trình. Hình 2.2. Đồng ý cài đặt chương trình 6. Khởi động chương trình Cách 1: Start\All Programs\BloodShed Dev-C++\chọn Dev-C++ Cách 2: Kích hoạt biểu tượng Dev-C++ ở Desktop 7. Soạn thảo chương trình Các bước soạn thảo một chương trình trên Dev-C++ như sau: Bước 1: Sau khi chạy chương trình Dev-C++, chúng ta vào menu File\Chọn New Source File, màn hình soạn thảo xuất hiện với tên mặc định là Untitle1. Chúng ta cần lưu lại với tên mới, phù hợp với yêu cầu bài tập để tiện cho việc tra cứu lạA. Ví dụ, bạn đang thực hiện một chương trình giải phương trình bậc hai, thì bạn có thể lưu với tên là giai phuong trinh bac haA.cpp Bước 2: Sau khi viết xong chương trình bạn có thể. - Chọn Execute\Compile hoặc chọn Ctrl + F9: Biên dịch chương trình - Chọn Execute\Run hoặc Ctrl + F10: Chạy chương trình 15
16. - Chọn Execute\Compile & Run hoặc ấn F9: Biên dịch và chạy chương trình. 8. Thoát khỏi chương trình Để thoát khỏi chương trình Dev-C++ bạn vào File\chọn Exit hoặc Ctrl + F4 16
17. CHƯƠNG 3 CÁC THÀNH PHẦN VÀ CÁC KIỂU DỮ LIỆU CƠ BẢN Mã chương: MH05_CH03 Mục tiêu: - Biết sử dụng các kiểu dữ liệu căn bản. - Sử dụng được các phép toán căn bản để tính toán. - Sử dụng được các hàm nhập xuất dữ liệu. - Thực hiện các thao tác an toàn với máy tính Nội dung chính: CHƯƠNG 3: CÁC THÀNH PHẦN VÀ CÁC KIỂU DỮ LIỆU CƠ BẢN 1. Các thành phần Một ngôn ngữ lập trình (NNLT) bậc cao cho phép người sử dụng (NSD) biểu hiện ý tưởng của mình để giải quyết một vấn đề, bài toán bằng cách diễn đạt gần với ngôn ngữ thông thường thay vì phải diễn đạt theo ngôn ngữ máy (dãy các kí hiệu 0,1). Hiển nhiên, các ý tưởng NSD muốn trình bày phải được viết theo một cấu trúc chặt chẽ thường được gọi là thuật toán hoặc giải thuật và theo đúng các qui tắc của ngôn ngữ gọi là cú pháp hoặc văn phạm. Trong giáo trình này chúng ta bàn đến một ngôn ngữ lập trình như vậy, đó là ngôn ngữ lập trình C++ và làm thế nào để thể hiện các ý tưởng giải quyết vấn đề bằng cách viết thành chương trình trong C++. Trước hết, trong mục này chúng ta sẽ trình bày về các qui định bắt buộc đơn giản và cơ bản nhất. Thông thường các qui định này sẽ được nhớ dần trong quá trình học ngôn ngữ, tuy nhiên để có một vài khái niệm tương đối hệ thống về NNLT C++ chúng ta trình bày sơ lược các khái niệm cơ bản đó. Người đọc đã từng làm quen với các NNLT khác có thể đọc lướt qua phần này. 1.1. Bộ chữ cái của C++ Hầu hết các ngôn ngữ lập trình hiện nay đều sử dụng các kí tự tiếng Anh, các kí hiệu thông dụng và các con số để thể hiện chương trình. Các kí tự của những ngôn ngữ khác không được sử dụng (ví dụ các chữ cái tiếng Việt). Dưới đây là bảng kí tự được phép dùng để tạo nên những câu lệnh của ngôn ngữ C++. 17
18. - Các chữ cái la tinh (viết thường và viết hoa): a z và A Z. 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, 1, . ., 9. - Các ký hiệu toán học: +, -, *, /, % , &, ||, !, >, <, = - Các ký hiệu đặc biệt khác: , ;: [ ], {}, #, dấu cách, 1.2. 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. NSD có thể tạo ra những từ mới để chỉ các đối tượng của mình nhưng không được phép trùng với từ khoá. Dưới đây chúng tôi liệt kê một vài từ khoá thường gặp, ý nghĩa của các từ này, sẽ được trình bày dần trong các đề mục liên quan. auto, break, case, char, continue, default, do, double, else, externe, float, for, goto, if, int, long, register, return, short, sizeof, static, struct, switch, typedef, union, unsigned, while Một đặc trưng của C++ là các từ khoá luôn luôn được viết bằng chữ thường. 1.3. Tên gọi Để phân biệt các đối tượng với nhau chúng cần có một tên gọA. Hầu hết một đối tượng được viết ra trong chương trình thuộc 2 dạng, một dạng đã có sẵn trong ngôn ngữ (ví dụ các từ khoá, tên các hàm chuẩn ), một số do NSD tạo ra dùng để đặt tên cho hằng, biến, kiểu, hàm các tên gọi do NSD tự đặt phải tuân theo một số qui tắc sau: - Là dãy ký tự liên tiếp (không chứa dấu cách) và phải bắt đầu bằng chữ cái hoặc gạch dướA. - Phân biệt kí tự in hoa và thường. - Không được trùng với từ khóa. - Số lượng chữ cái dùng để phân biệt tên gọi có thể được đặt tuỳ ý. - Chú ý các tên gọi có sẵn của C++ cũng tuân thủ theo đúng qui tắc trên. Trong một chương trình nếu NSD đặt tên sai thì trong quá trình xử lý sơ bộ (trước khi chạy chương trình) máy sẽ báo lỗi (gọi là lỗi văn phạm). Ví dụ 3.1: - 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-nuoc - Các tên gọi sau đây là khác nhau: ha_noi, Ha_noi, HA_Noi, HA_NOI, 1.4. Dấu chấm phẩy Dấu chấm phẩy ; được dùng để ngăn cách các câu lệnh của C++ và không thể thiếu được. Không nên hiểu dấu ; là kết thúc lệnh. 18
19. 1.5. Lời giải thích (command) Một chương trình thường được viết một cách ngắn gọn, do vậy thông thường bên cạnh các câu lệnh chính thức của chương trình, NSD còn được phép viết vào chương trình các câu ghi chú, giải thích để làm rõ nghĩa hơn 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 sáng sủa, dễ đọc, dễ hiểu và vì vậy dễ bảo trì, sửa chữa về sau. Có 2 cách báo cho chương trình biết một đoạn chú thích: - Nếu chú thích là một đoạn kí tự bất kỳ liên tiếp nhau (trong 1 dòng hoặc trên nhiều dòng) 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 dòng, thì ta đặt dấu // ở vị trí đó. Như vậy // sử dụng cho các chú thích chỉ trên 1 dòng. Như đã nhắc 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, ví dụ dòng chú thích sau là không được phép /* Đây là đoạn chú thích /* chứa đoạn chú thích này */ như đoạn chú thích con */ cần phải sửa lại như sau: - hoặc chỉ giữ lại cặp dấu chú thích ngoài cùng /* Đây là đoạn chú thích chứa đoạn chú thích này như đoạn chú thích con */ - hoặc chia thành các đoạn chú thích liên tiếp nhau /* Đây là đoạn chú thích */ /*chứa đoạn chú thích này*/ /*như đoạn chú thích con */ 1.6. Cấu trúc chung của một chương trình 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 trên 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. Trong hàm main() có thể có các câu lệnh gọi đến các hàm khác khi 19
20. cần thiết, và các hàm này khi chạy lại có thể gọi đến các hàm khác nữa đã được viết trong chương trình (trừ việc gọi quay lại hàm main()). Sau khi chạy đến lệnh cuối cùng của hàm main() chương trình sẽ kết thúc. Cụ thể, thông thường một chương trình gồm có các nội dung sau: - Phần khai báo các tệp nguyên mẫu: khai báo tên các tệp chứa những thành phần có sẵn (như các hằng chuẩn, kiểu chuẩn và các hàm chuẩn) mà NSD sẽ dùng trong chương trình. - Phần khai báo các kiểu dữ liệu, các biến, hằng do NSD định nghĩa và được dùng chung trong toàn bộ chương trình. - Danh sách các hàm của chương trình (do NSD viết, bao gồm cả hàm main()). Cấu trúc chi tiết của mỗi hàm sẽ được đề cập đến trong chương 4. Ví dụ 3.2. Dưới đây là một đoạn chương trình đơn giản chỉ gồm 1 hàm chính là hàm main(). Nội dung của chương trình dùng in ra màn hình dòng chữ: Chào các bạn, bây giờ là 2 giờ. #include // khai báo tệp nguyên mẫu để int main() // được sử dụng toán tử in cout << { int h = 2, // Khai báo và khởi tạo biến h = 2 cout << “Chào các bạn, bây giờ là ” << h << " giờ" ; // in ra màn hình return 0;} Dòng đầu tiên của chương trình là khai báo tệp nguyên mẫu iostream.h. Đây là khai báo bắt buộc vì trong chương trình có sử dụng phương thức chuẩn “cout <<” (in ra màn hình), phương thức này được khai báo và định nghĩa sẵn trong iostream.h. Không riêng hàm main(), mọi hàm khác đều phải bắt đầu tập hợp các câu lệnh của mình bởi dấu { và kết thúc bởi dấu }. Tập các lệnh bất kỳ bên trong cặp dấu này được gọi là khối lệnh. Khối lệnh là một cú pháp cần thiết trong các câu lệnh có cấu trúc như ta sẽ thấy trong các chương tiếp theo. 1.7. Các bước cơ bản khi viết một chương trình. Bước 1. Qui trình viết và thực hiện chương trình Trước khi viết và chạy một chương trình thông thường chúng ta cần: A. Xác định yêu cầu của chương trình. Nghĩa là xác định dữ liệu đầu vào (input) cung cấp cho chương trình và tập các dữ liệu cần đạt được tức đầu ra (output). Các tập hợp dữ liệu này ngoài các tên gọi còn cần xác định kiểu của nó.Ví dụ để giải một phương trình bậc 2 dạng: ax2 + bx + c = 0, cần báo cho chương trình biết dữ liệu đầu vào là a, b, c và đầu ra là nghiệm x1 và x2 của phương trình. Kiểu của a, b, c, x1, x2 là các số thực. 20
21. iA. Xác định thuật toán giảA. iiA. Cụ thể hoá các khai báo kiểu và thuật toán thành dãy các lệnh, tức viết thành chương trình thông thường là trên giấy, sau đó bắt đầu soạn thảo vào trong máy. Quá trình này được gọi là soạn thảo chương trình nguồn. iv. Dịch chương trình nguồn để tìm và sửa các lỗi gọi là lỗi cú pháp. v. Chạy chương trình, kiểm tra kết quả in ra trên màn hình. Nếu sai, sửa lại chương trình, dịch và chạy lại để kiểm tra. Quá trình này được thực hiện lặp đi lặp lại cho đến khi chương trình chạy tốt theo yêu cầu đề ra của NSD. Bước 2. Soạn thảo tệp chương trình nguồn Soạn thảo chương trình nguồn là một công việc đơn giản: gõ nội dung của chương trình (đã viết ra giấy) vào trong máy và lưu lại nó lên đĩa. Thông thường khi đã lưu lại chương trình lên đĩa lần sau sẽ không cần phải gõ lạA. Có thể soạn chương trình nguồn trên các bộ soạn thảo (editor) khác nhưng phải chạy trong môi trường tích hợp C++ (Borland C, Turbo C). Mục đích của soạn thảo là tạo ra một văn bản chương trình và đưa vào bộ nhớ của máy. Văn bản chương trình cần được trình bày sáng sủa, rõ ràng. Các câu lệnh cần gióng thẳng cột theo cấu trúc của lệnh (các lệnh chứa trong một lệnh cấu trúc được trình bày thụt vào trong so với điểm bắt đầu của lệnh). Các chú thích nên ghi ngắn gọn, rõ nghĩa và phù hợp. Bước 3. Dịch chương trình Sau khi đã soạn thảo xong chương trình nguồn, bước tiếp theo thường là dịch (ấn tổ hợp phím Alt-F9) để tìm và sửa các lỗi gọi là lỗi cú pháp. Trong khi dịch C++ sẽ đặt con trỏ vào nơi gây lỗi (viết sai cú pháp) trong văn bản. Sau khi sửa xong một lỗi NSD có thể dùng Alt-F8 để chuyển con trỏ đến lỗi tiếp theo hoặc dịch lạA. Để chuyển con trỏ về ngược lại lỗi trước đó có thể dùng Alt-F7. Quá trình sửa lỗi − dịch được lặp lại cho đến khi văn bản đã được sửa hết lỗi cú pháp. Sản phẩm sau khi dịch là một tệp mới gọi là chương trình đích có đuôi EXE tức là tệp mã máy để thực hiện.Tệp này có thể lưu tạm thời trong bộ nhớ phục vụ cho quá trình chạy chương trình hoặc lưu lại trên đĩa tuỳ theo tuỳ chọn khi dịch của NSD. Trong và sau khi dịch, C++ sẽ hiện một cửa sổ chứa thông báo về các lỗi (nếu có), hoặc thông báo chương trình đã được dịch thành công (không còn lỗi). Các lỗi này được gọi là lỗi cú pháp. Để dịch chương trình ta chọn menu \Execute\Compile hoặc F9. Bước 4. Chạy chương trình Ấn F9 để chạy chương trình, nếu chương trình chưa dịch sang mã máy, máy sẽ tự động dịch lại trước khi chạy. Kết quả của chương trình sẽ hiện ra trong một cửa sổ kết quả để NSD kiểm tra. Nếu kết quả chưa được như mong muốn, quay lại văn bản để sửa và lại chạy lại chương trình. Quá trình này được lặp lại cho đến khi 21
22. chương trình chạy đúng như yêu cầu đã đề ra. Khi chương trình chạy, cửa sổ kết quả sẽ hiện ra tạm thời che khuất cửa sổ soạn thảo. Sau khi kết thúc chạy chương trình cửa sổ soạn thảo sẽ tự động hiện ra trở lại và che khuất cửa sổ kết quả. Để xem lại kết quả đã hiện ấn Alt-F5. Sau khi xem xong để quay lại cửa sổ soạn thảo ấn phím bất kỳ. 2. Các kiểu dữ liệu căn bản 2.1. Khái niệm về kiểu dữ liệu Thông thường dữ liệu hay dùng là số và chữ. Tuy nhiên việc phân chia chỉ 2 loai dữ liệu là không đủ. Để dễ dàng hơn cho lập trình, hầu hết các NNLT đều phân chia dữ liệu thành nhiều kiểu khác nhau được gọi là các kiểu cơ bản hay chuẩn. Trên cơ sở kết hợp các kiểu dữ liệu chuẩn, NSD có thể tự đặt ra các kiểu dữ liệu mới để phục vụ cho chương trình giải quyết bài toán của mình. Có nghĩa lúc đó mỗi đối tượng được quản lý trong chương trình sẽ là một tập hợp nhiều thông tin hơn và được tạo thành từ nhiều loại (kiểu) dữ liệu khác nhau. Dưới đây chúng ta sẽ xét đến một số kiểu dữ liệu chuẩn được qui định sẵn bởi C++. Một biến như đã biết là một số ô nhớ liên tiếp nào đó trong bộ nhớ dùng để lưu trữ dữ liệu (vào, ra hay kết quả trung gian) trong quá trình hoạt động của chương trình. Để quản lý chặt chẽ các biến, NSD cần khai báo cho chương trình biết trước tên biến và kiểu của dữ liệu được chứa trong biến. Việc khai báo này sẽ làm chương trình quản lý các biến dễ dàng hơn như trong việc phân bố bộ nhớ cũng như quản lý các tính toán trên biến theo nguyên tắc: chỉ có các dữ liệu cùng kiểu với nhau mới được phép làm toán với nhau. Do đó, khi đề cập đến một kiểu chuẩn của một NNLT, thông thường chúng ta sẽ xét đến các yếu tố sau: - tên kiểu: là một từ dành riêng để chỉ định kiểu của dữ liệu. - số byte trong bộ nhớ để lưu trữ một đơn vị dữ liệu thuộc kiểu này: Thông thường số byte này phụ thuộc vào các trình biên dịch và hệ thống máy khác nhau, ở đây ta chỉ xét đến hệ thống máy PC thông dụng hiện nay. - Miền giá trị của kiểu: Cho biết một đơn vị dữ liệu thuộc kiểu này sẽ có thể lấy giá trị trong miền nào, ví dụ nhỏ nhất và lớn nhất là bao nhiêu. Hiển nhiên các giá trị này phụ thuộc vào số byte mà hệ thống máy qui định cho từng kiểu. NSD cần nhớ đến miền giá trị này để khai báo kiểu cho các biến cần sử dụng một cách thích hợp. Dưới đây là bảng tóm tắt một số kiểu chuẩn đơn giản và các thông số của nó được sử dụng trong C++ 22
23. Loại dữ liệu Tên kiểu Số ô nhớ Miền giá trị Kí tự char 1 byte − 128 127 1 byte 0 255 unsigned char 2 byte Số nguyên int 2 byte − 32768 32767 unsigned int 2 byte 0 65535 short 4 byte long float double4 byte − 32768 32767 8 byte − 215 215 – 1 ± 10 -37 . . ± 10 +38 Hình 3.1. Các loại kiểu đơn giản Số thực ± 10 -307 . . ± 10 Trong chương này chúng ta chỉ xét các loại kiểu đơn giản trên đây. Các loại kiểu có +308 cấu trúc do người dùng định nghĩa sẽ được trình bày trong các chương sau. 2.2. Kiểu ký tự Một kí tự là một kí hiệu trong bảng mã ASCIA. Như đã biết một số kí tự có mặt chữ trên bàn phím (ví dụ các chữ cái, chữ số) trong khi một số kí tự lại không (ví dụ kí tự biểu diễn việc lùi lại một ô trong văn bản, kí tự chỉ việc kết thúc một dòng hay kết thúc một văn bản). Do vậy để biểu diễn một kí tự người ta dùng chính mã ASCII của kí tự đó trong bảng mã ASCII và thường gọi là giá trị của kí tự. Ví dụ phát biểu "Cho kí tự 'A'" là cũng tương đương với phát biểu "Cho kí tự 65" (65 là mã ASCII của kí tự 'A'), hoặc "Xoá kí tự xuống dòng" là cũng tương đương với phát biểu "Xoá kí tự 13" vì 13 là mã ASCII của kí tự xuống dòng. Như vậy một biến kiểu kí tự có thể được nhận giá trị theo 2 cách tương đương - chữ hoặc giá trị số: ví dụ giả sử c là một biến kí tự thì câu lệnh gán c = 'A' cũng tương đương với câu lệnh gán c = 65. Tuy nhiên để sử dụng giá trị số của một kí tự c nào đó ta phải yêu cầu đổi c sang giá trị số bằng câu lệnh int(c). Theo bảng trên ta thấy có 2 loại kí tự là char với miền giá trị từ -128 đến 127 vànsigned char (kí tự không dấu) với miền giá trị từ 0 đến 255. Trường hợp một biến được gán giá trị vượt ra ngoài miền giá trị của kiểu thì giá trị của biến sẽ được tính theo mã bù − (256 − c). Ví dụ nếu gán cho char c giá trị 179 (vượt khỏi miền giá trị đã được qui định của char) thì giá trị thực sự được lưu trong máy sẽ là − (256 − 179) = −77. Ví dụ 3.3: char c, d ; // c, d được phép gán giá trị từ -128 đến 127 unsigned e ; // e được phép gán giá trị từ 0 đến 255 c = 65 ; d = 179 ; // d có giá trị ngoài miền cho phép e = 179; f = 330 ; // f có giá trị ngoài miền cho phép cout << c << int(c) ; // in ra chữ cái 'A' và giá trị số 23
24. 65 cout #include int main() { 24
25. float r = 2 ; // r là tên biến dùng để chứa bán kính cout << "Diện tích = " << setiosflags(ios::showpoint) ; cout << setprecision(3) << r * r * 3.1416 ; system(“pause”); // dừng màn hình return 0; } 3. Hằng Hằng là một giá trị cố định nào đó ví dụ 3 (hằng nguyên), 'A' (hằng kí tự), 5.0 (hằng thực), "Ha noi" (hằng xâu kí tự). Một giá trị có thể được hiểu dưới nhiều kiểu khác nhau, do vậy khi viết hằng ta cũng cần có dạng viết thích hợp. 3.1. Hằng nguyên - kiểu short, int: 3, -7, - kiểu unsigned: 3, 123456, - kiểu long, long int: 3L, -7L, 123456L, (viết L vào cuối mỗi giá trị) Các cách viết trên là thể hiện của số nguyên trong hệ thập phân, ngoài ra chúng còn được viết dưới các hệ đếm khác như hệ cơ số 8 hoặc hệ cơ số 16. Một số nguyên trong cơ số 8 luôn luôn được viết với số 0 ở đầu, tương tự với cơ số 16 phải viết với 0x ở đầu. Ví dụ ta biết 65 trong cơ số 8 là 101 và trong cơ số 16 là 41, do đó 3 cách viết 65, 0101, 0x41 là như nhau, cùng biểu diễn giá trị 65. 3.2. Hằng thực Một số thực có thể được khai báo dưới dạng kiểu float hoặc double và các giá trị của nó có thể được viết dưới một trong hai dạng. a. Dạng dấu phảy tĩnh Theo cách viết thông thường. Ví dụ: 3.0, -7.0, 3.1416, b. Dạng dấu phảy động Tổng quát, một số thực x có thể được viết dưới dạng: men hoặc mEn, trong đó m được gọi là phần định trị, n gọi là phần bậc (hay mũ). Số men biểu thị giá trị x = m x 10n. Ví dụ số π = 3.1416 có thể được viết: π = = 0.031416e2 = 0.31416e1 = 3.1416e0 = 31.416e−1 = 314.16e−2 = vìπ = 0.031416 x 102 = 0.31416 x 101 = 3.1416 x 100 = Như vậy một số x có thể được viết dưới dạng mEn với nhiều giá trị m, n khác nhau, phụ thuộc vào dấu phảy ngăn cách phần nguyên và phần thập phân của số. Do vậy cách viết này được gọi là dạng dấu phảy động. 25
26. 3.3. Hằng kí tự a. Cách viết hằng Có 2 cách để viết một hằng kí tự. Đối với các kí tự có mặt chữ thể hiện ta thường sử dụng cách viết thông dụng đó là đặt mặt chữ đó giữa 2 dấu nháy đơn như: 'A', '3', ' ' (dấu cách) hoặc sử dụng trực tiếp giá trị số của chúng. Ví dụ các giá trị tương ứng của các kí tự trên là 65, 51 và 32. Với một số kí tự không có mặt chữ ta buộc phải dùng giá trị (số) của chúng, như viết 27 thay cho kí tự được nhấn bởi phím Escape, 13 thay cho kí tự được nhấn bởi phím Enter Để biểu diễn kí tự bằng giá trị số ta có thể viết trực tiếp (không dùng cặp dấu nháy đơn) giá trị đó dưới dạng hệ số 10 (như trên) hoặc đặt chúng vào cặp dấu nháy đơn, trường hợp này chỉ dùng cho giá trị viết dưới dạng hệ 8 hoặc hệ 16 theo mẫu sau: - '\kkk': không quá 3 chữ số trong hệ 8. Ví dụ '\11' biểu diễn kí tự có mã 9. - '\xkk': không quá 2 chữ số trong hệ 16. Ví dụ '\x1B' biểu diễn kí tự có mã 27. Tóm lại, một kí tự có thể có nhiều cách viết, chẳng hạn 'A' có giá trị là 65 (hệ 10) hoặc 101 (hệ 8) hoặc 41 (hệ 16), do đó kí tự 'A' có thể viết bởi một trong các dạng sau: 65, 0101, 0x41 hoặc 'A' , '\101' , '\x41' Tương tự, dấu kết thúc xâu có giá trị 0 nên có thể viết bởi 0 hoặc '\0' hoặc '\x0', trong các cách này cách viết '\0' được dùng thông dụng nhất. b. Một số hằng thông dụng Đối với một số hằng kí tự thường dùng nhưng không có mặt chữ tương ứng, hoặc các kí tự được dành riêng với nhiệm vụ khác, khi đó thay vì phải nhớ giá trị của chúng ta có thể viết theo qui ước sau: '\n' : biểu thị kí tự xuống dòng (cũng tương đương với endl) '\t' : kí tự tab '\a' : kí tự chuông (tức thay vì in kí tự, loa sẽ phát ra một tiếng '\r' : xuống'bíp') dòng '\f' : kéo trang '\\' : dấu \ '\?' : dấu chấm hỏi ? '\'' : dấu nháy đơn ' '\"' : dấu nháy kép " '\kkk' : kí tự có mã là kkk trong hệ 8 '\xkk' : kí tự có mã là kk trong hệ 16 Ví dụ: cout << "Hôm nay trời \t nắng \a \a \a \n" ; 26
27. sẽ in ra màn hình dòng chữ "Hôm nay trời" sau đó bỏ một khoảng cách bằng một tab (khoảng 8 dấu cách) rồi in tiếp chữ "nắng", tiếp theo phát ra 3 tiếng chuông và cuối cùng con trỏ trên màn hình sẽ nhảy xuống đầu dòng mớA. Do dấu cách (phím spacebar) không có mặt chữ, nên trong một số trường hợp để tránh nhầm lẫn chúng tôi qui ước sử dụng kí hiệu . 3.4. Hằng xâu kí tự Là dãy kí tự bất kỳ đặt giữa cặp dấu nháy kép. Ví dụ: "Lớp K43*", "12A4", "A", " ", "A" chứa 1 kí tự Số các kí tự giữa 2 dấu nháy kép được gọi là độ dài của xâu. Ví dụ xâu "" có độ dài 0, xâu "<>" hoặc "A" có độ dài 1 còn xâu "Lớp K43*" có độ dài 8. Chú ý phân biệt giữa 2 cách viết 'A' và "A", tuy chúng cùng biểu diễn chữ cái A nhưng chương trình sẽ hiểu 'A' là một kí tự còn "A" là một xâu kí tự (do vậy chúng được bố trí khác nhau trong bộ nhớ cũng như cách sử dụng chúng là khác nhau). Tương tự ta không được viết '' (2 dấu nháy đơn liền nhau) vì không có khái niệm kí tự "rỗng". Để chỉ xâu rỗng (không có kí tự nào) ta phải viết "" (2 dấu nháy kép liền nhau). Tóm lại một giá trị có thể được viết dưới nhiều kiểu dữ liệu khác nhau và do đó cách sử dụng chúng cũng khác nhau. Ví dụ liên quan đến khái niệm 3 đơn vị có thể có các cách viết sau tuy nhiên chúng hoàn toàn khác nhau: − 3 : số nguyên 3 đơn vị − 3L : số nguyên dài 3 đơn vị − 3.0 : số thực 3 đơn vị − '3' : chữ số 3 − "3" : xâu chứa kí tự duy nhất là 3 3.5. Khai báo hằng Một giá trị cố định (hằng) được sử dụng nhiều lần trong chương trình đôi khi sẽ thuận lợi hơn nếu ta đặt cho nó một tên gọi, thao tác này được gọi là khai báo hằng. Ví dụ một chương trình quản lý sinh viên với giả thiết số sinh viên tối đa là 50. Nếu số sinh viên tối đa không thay đổi trong chương trình ta có thể đặt cho nó một tên gọi như sosv chẳng hạn. Trong suốt chương trình bất kỳ chỗ nào xuất hiện giá trị 50 ta đều có thể thay nó bằng sosv. Tương tự C++ cũng có những tên hằng được đặt sẵn, được gọi là các hằng chuẩn và NSD có thể sử dụng khi cần thiết. Ví 27
28. dụ hằng π được đặt sẵn trong C++ với tên gọi M_PA. Việc sử dụng tên hằng thay cho hằng có nhiều điểm thuận lợi như sau: - Chương trình dễ đọc hơn, vì thay cho các con số ít có ý nghĩa, một tên gọi sẽ làm NSD dễ hình dung vai trò, nội dung của nó. Ví dụ, khi gặp tên gọi sosv NSD sẽ hình dung được chẳng hạn, "đây là số sinh viên tối đa trong một lớp", trong khi số 50 có thể là số sinh viên mà cũng có thể là tuổi của một sinh viên nào đó. - Chương trình dễ sửa chữa hơn, ví dụ bây giờ nếu muốn thay đổi chương trình sao cho bài toán quản lý được thực hiện với số sinh viên tối đa là 60, khi đó ta cần tìm và thay thế hàng trăm vị trí xuất hiện của 50 thành 60. Việc thay thế như vậy dễ gây ra lỗi vì có thể không tìm thấy hết các số 50 trong chương trình hoặc thay nhầm số 50 với ý nghĩa khác như tuổi của một sinh viên nào đó chẳng hạn. Nếu trong chương trình sử dụng hằng sosv, bây giờ việc thay thế trở nên chính xác và dễ dàng hơn bằng thao tác khai báo lại giá trị hằng sosv bằng 60. Lúc đó trong chương trình bất kỳ nơi nào gặp tên hằng sosv đều được chương trình hiểu với giá trị 60. Để khai báo hằng ta dùng các câu khai báo sau: #define tên_hằng giá_trị_hằng ; hoặc: const tên_hằng = giá_trị_hằng ; Ví dụ 3.6: #define sosv 50 ; #define MAX 100 ; const sosv = 50 ; Như trên đã chú ý một giá trị hằng chưa nói lên kiểu sử dụng của nó vì vậy ta cần khai báo rõ ràng hơn bằng cách thêm tên kiểu trước tên hằng trong khai báo const, các hằng khai báo như vậy được gọi là hằng có kiểu. Ví dụ 3.7: const int sosv = 50 ; const float nhiet_do_soi = 100.0 ; 4. Các phép toán của C++ 4.1. Phép toán C++ có rất nhiều phép toán loại 1 ngôi, 2 ngôi và thậm chí cả 3 ngôA. Để hệ thống, chúng tôi tạm phân chia thành các lớp và trình bày chỉ một số trong chúng. Các phép toán còn lại sẽ được tìm hiểu dần trong các phần sau của giáo trình. Các thành phần tên gọi tham gia trong phép toán được gọi là hạng thức hoặc toán hạng, các kí hiệu phép toán được gọi là toán tử. Ví dụ trong phép toán a + b; a, b được gọi là toán hạng và + là toán tử. Phép toán 1 ngôi là phép toán chỉ có một toán hạng, ví dụ −a (đổi dấu số a), &x (lấy địa chỉ của biến x) Một số kí hiệu phép toán cũng được sử dụng chung cho cả 1 ngôi lẫn 2 ngôi (hiển nhiên với ngữ nghĩa 28
29. khác nhau), ví dụ kí hiệu − được sử dụng cho phép toán trừ 2 ngôi a − b, hoặc phép & còn được sử dụng cho phép toán lấy hội các bit (a & b) của 2 số nguyên a và b a. Các phép toán số học: +, -, *, /, % - Các phép toán + (cộng), − (trừ), * (nhân) được hiểu theo nghĩa thông thường trong số học. - Phép toán a / b (chia) được thực hiện theo kiểu của các toán hạng, tức nếu cả hai toán hạng là số nguyên thì kết quả của phép chia chỉ lấy phần nguyên, ngược lại nếu 1 trong 2 toán hạng là thực thì kết quả là số thực. Ví dụ: 13/5 = 2 // do 13 và 5 là 2 số nguyên 13.0/5 = 13/5.0 = 13.0/5.0 = 2.6// do có ít nhất 1 toán hạng là thực - Phép toán a % b (lấy phần dư) trả lại phần dư của phép chia a/b, trong đó a và b là 2 số nguyên. Ví dụ: 13%5 = 3 // phần dư của 13/5 5%13 = 5 // phần dư của 5/13 b. Các phép toán tự tăng, giảm: i++, ++i, i , i - Phép toán ++i và i++ sẽ cùng tăng i lên 1 đơn vị tức tương đương với câu lệnh i = i+1. Tuy nhiên nếu 2 phép toán này nằm trong câu lệnh hoặc biểu thức thì ++i khác với i++. Cụ thể ++i sẽ tăng i, sau đó i mới được tham gia vào tính toán trong biểu thức. Ngược lại i++ sẽ tăng i sau khi biểu thức được tính toán xong (với giá trị i cũ). Điểm khác biệt này được minh hoạ thông qua ví dụ sau, giả sử i = 3, j = 15. Phép toán Tương đương Kết quả i = ++j ; // tăng trước j = j + 1 ; i = j ; i = 16 , j = 16 i = j++ ; // tăng sau i = j ; j = j + 1 ; i = 15 , j = 16 j = ++i + 5 ; i = i + 1 ; j = i + 5 ; i = 4, j = 9 j = i++ + 5 ; j = i + 5; i = i + 1; i = 4, j = 8 Ghi chú: Việc kết hợp phép toán tự tăng giảm vào trong biểu thức hoặc câu lệnh (như ví dụ trong phần sau) sẽ làm chương trình gọn nhưng khó hiểu hơn. c. Các phép toán so sánh và lôgic Đây là các phép toán mà giá trị trả lại là đúng hoặc saA. Nếu giá trị của biểu thức là đúng thì nó nhận giá trị 1, ngược lại là sai thì biểu thức nhận giá trị 0. Nói cách khác 1 và 0 là giá trị cụ thể của 2 khái niệm "đúng", "sai". Mở rộng hơn C++ quan niệm một giá trị bất kỳ khác 0 là "đúng" và giá trị 0 là "sai". - Các phép toán so sánh == (bằng nhau), != (khác nhau), > (lớn hơn), = (lớn hơn hoặc bằng), <= (nhỏ hơn hoặc bằng). 29
30. Hai toán hạng của các phép toán này phải cùng kiểu. Ví dụ: 3 == 3 hoặc 3 == (4 -1) // nhận giá trị 1 vì đúng 3 == 5 // = 0 vì sai 3 != 5 // = 1 3 + (5 = 2) // = 4 vì 5>=2 bằng 1 Chú ý: cần phân biệt phép toán gán (=) và phép toán so sánh (==). Phép gán vừa gán giá trị cho biến vừa trả lại giá trị bất kỳ (là giá trị của toán hạng bên phải), trong khi phép so sánh luôn luôn trả lại giá trị 1 hoặc 0. - Các phép toán lôgic: && (và), || (hoặc ), ! (không, phủ định) Hai toán hạng của loại phép toán này phải có kiểu lôgic tức chỉ nhận một trong hai giá trị "đúng" (được thể hiện bởi các số nguyên khác 0) hoặc "sai" (thể hiện bởi 0). Khi đó giá trị trả lại của phép toán là 1 hoặc 0 và được cho trong bảng sau: a b a && b a || b ! a 1 1 1 1 0 1 0 0 1 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 1 Tóm lại: - Phép toán "và" đúng khi và chỉ khi hai toán hạng cùng đúng - Phép toán "hoặc" sai khi và chỉ khi hai toán hạng cùng sai - Phép toán "không" (hoặc "phủ định") đúng khi và chỉ khi toán hạng của nó saA. Ví dụ 3.9: 3 && (4 > 5) // = 0 vì có hạng thức (4>5) sai (3 >= 1) && (7) // = 1 vì cả hai hạng thức cùng đúng !1 // = 0 ! (4 + 3 = 6) // = 1 vì có một hạng thức (5) đúng (5 = 6) // = 0 vì cả hai hạng thức đều sai Chú ý: việc đánh giá biểu thức được tiến hành từ trái sang phải và sẽ dừng khi biết kết quả mà không chờ đánh giá hết biểu thức. Cách đánh giá này sẽ cho những kết quả phụ khác nhau nếu trong biểu thức ta "tranh thủ" đưa thêm vào các phép toán tự tăng giảm. Ví dụ cho i = 2, j = 3, xét 2 biểu thức sau đây: x = (++i 5)cho kết quả x = 0 , i = 3 , j = 4 y = (++j > 5 && ++i < 4)cho kết quả y = 0 , i = 2 , j = 4 30
31. cách viết hai biểu thức là như nhau (ngoại trừ hoán đổi vị trí 2 toán hạng của phép toán &&). Với giả thiết i = 2 và j = 3 ta thấy cả hai biểu thức trên cùng nhận giá trị 0. Tuy nhiên các giá trị của i và j sau khi thực hiện xong hai biểu thức này sẽ có kết quả khác nhau. Cụ thể với biểu thức đầu vì ++i 5 để đánh giá được biểu thức. Do vậy sau khi đánh giá xong cả i và j đều được tăng 1 (i=3, j=4). Trong khi đó với biểu thức sau do ++j > 5 là sai nên chương trình có thể kết luận được toàn bộ biểu thức là sai mà không cần tính tiếp ++i 5 sẽ dừng và vì vậy chỉ có biến j được tăng 1, từ đó ta có i = 2, j = 4 khác với kết quả của biểu thức trên. Ví dụ này một lần nữa nhắc ta chú ý kiểm soát kỹ việc sử dụng các phép toán tự tăng giảm trong biểu thức và trong câu lệnh. 4.2. Các phép gán - Phép gán thông thường: Đây là phép gán đã được trình bày trong mục trước. - Phép gán có điều kiện: biến = (điều_kiện) ? a: b ; điều_kiện là một biểu thức logic, a, b là các biểu thức bất kỳ cùng kiểu với kiểu của biến. Phép toán này gán giá trị a cho biến nếu điều kiện đúng và b nếu ngược lạA. Ví dụ 3.10: x = (3 + 4 b) ? a: b // x = số lớn nhất trong 2 số a, b. - Cách viết gọn của phép gán: Một phép gán dạng x = x @ a ; có thể được viết gọn dưới dạng x @= a trong đó @ là các phép toán số học, xử lý bit Ví dụ: thay cho viết x = x + 2 có thể viết x += 2; hoặc x = x/2 ; x = x*2 có thể được viết lại như x /= 2; x *= 2; Cách viết gọn này có nhiều thuận lợi khi viết và đọc chương trình nhất là khi tên biến quá dài hoặc đi kèm nhiều chỉ số thay vì phải viết hai lần tên biến trong câu lệnh thì chỉ phải viết một lần, điều này tránh viết lặp lại tên biến dễ gây ra sai sót. Ví dụ thay vì viết: ngay_quoc_te_lao_dong = ngay_quoc_te_lao_dong + 365; có thể viết gọn hơn bởi: ngay_quoc_te_lao_dong += 365; hoặc thay cho viết : Luong[Nhanvien[3][2*i+1]] = Luong[Nhanvien[3][2*i+1]] * 290 ; có thể được viết lại bởi: Luong[Nhanvien[3][2*i+1]] *= 290; 31
32. 4.3. Biểu thức Biểu thức là dãy kí hiệu kết hợp giữa các toán hạng, phép toán và cặp dấu () theo một qui tắc nhất định. Các toán hạng là hằng, biến, hàm. Biểu thức cung cấp một cách thức để tính giá trị mới dựa trên các toán hạng và toán tử trong biểu thức. Ví dụ: (x + y) * 2 - 4 ; 3 - x + sqrt(y) ; (-b + sqrt(delta)) / (2*a) ; a. Thứ tự ưu tiên của các phép toán Để tính giá trị của một biểu thức cần có một trật tự tính toán cụ thể và thống nhất. Ví dụ xét biểu thức x = 3 + 4 * 2 + 7 - nếu tính theo đúng trật tự từ trái sang phải, ta có x = ((3+4) * 2) + 7 = 21, - nếu ưu tiên dấu + được thực hiện trước dấu *, x = (3 + 4) * (2 + 7) = 63, - nếu ưu tiên dấu * được thực hiện trước dấu +, x = 3 + (4 * 2) + 7 = 18. Như vậy cùng một biểu thức tính x nhưng cho 3 kết quả khác nhau theo những cách hiểu khác nhau. Vì vậy cần có một cách hiểu thống nhất dựa trên thứ tự ưu tiên của các phép toán, tức những phép toán nào sẽ được ưu tiên tính trước và những phép toán nào được tính sau C++ qui định trật tự tính toán theo các mức độ ưu tiên như sau: 1. Các biểu thức trong cặp dấu ngoặc () 2. Các phép toán 1 ngôi (tự tăng, giảm, lấy địa chỉ, lấy nội dung con trỏ ) 3. Các phép toán số học. 4. Các phép toán quan hệ, logic. 5. Các phép gán. Nếu có nhiều cặp ngoặc lồng nhau thì cặp trong cùng (sâu nhất) được tính trước. Các phép toán trong cùng một lớp có độ ưu tiên theo thứ tự: lớp nhân (*, /, &&), lớp cộng (+, −, ||). Nếu các phép toán có cùng thứ tự ưu tiên thì chương trình sẽ thực hiện từ trái sang phảA. Các phép gán có độ ưu tiên cuối cùng và được thực hiện từ phải sang tráA. Ví dụ. theo mức ưu tiên đã qui định, biểu thức tính x trong ví dụ trên sẽ được tính như x = 3 + (4 * 2) + 7 = 18. Phần lớn các trường hợp muốn tính toán theo một trật tự nào đó ta nên sử dụng cụ thể các dấu ngoặc (vì các biểu thức trong dấu ngoặc được tính trước). Ví dụ: - Để tính ∆ = b2 - 4ac ta viết delta = b * b − 4 * a * c ; b - Để tính nghiệm phương trình bậc 2: x = 2a viết : x = −b + sqrt(delta) /2*a; là sai vì theo mức độ ưu tiên x sẽ được tính như −b + ((sqrt(delta)/2) * a) (thứ tự tính sẽ là phép toán 1 ngôi đổi dấu −b, đến phép chia, phép nhân và cuối cùng là phép cộng). Để tính chính xác cần phải viết (−b + sqrt(delta)) / (2*a). 32
33. - Cho a = 1, b = 2, c = 3. Biểu thức a += b += c cho giá trị c = 3, b = 5, a = 6. Thứ tự tính sẽ là từ phải sang trái, tức câu lệnh trên tương đương với các câu lệnh sau: a = 1 ; b = 2 ; c = 3 ; b = b + c ; // b = 5 a = a + b ; // a = 6 Để rõ ràng, tốt nhất nên viết biểu thức cần tính trước trong các dấu ngoặc. b. Phép chuyển đổi kiểu Khi tính toán một biểu thức phần lớn các phép toán đều yêu cầu các toán hạng phải cùng kiểu. Ví dụ để phép gán thực hiện được thì giá trị của biểu thức phải có cùng kiểu với biến. Trong trường hợp kiểu của giá trị biểu thức khác với kiểu của phép gán thì hoặc là chương trình sẽ tự động chuyển kiểu giá trị biểu thức về thành kiểu của biến được gán (nếu được) hoặc sẽ báo lỗA. Do vậy khi cần thiết NSD phải sử dụng các câu lệnh để chuyển kiểu của biểu thức cho phù hợp với kiểu của biến. - Chuyển kiểu tự động: về mặt nguyên tắc, khi cần thiết các kiểu có giá trị thấp sẽ được chương trình tự động chuyển lên kiểu cao hơn cho phù hợp với phép toán. Cụ thể phép chuyển kiểu có thể được thực hiện theo sơ đồ như sau: char ↔ int → long int → float → double Ví dụ 3.11: int i = 3; float f ; f = i + 2; trong ví dụ trên i có kiểu nguyên và vì vậy i+2 cũng có kiểu nguyên trong khi f có kiểu thực. Tuy vậy phép toán gán này là hợp lệ vì chương trình sẽ tự động chuyển kiểu cuả i+2 (bằng 5) sang kiểu thực (bằng 5.0) rồi mới gán cho f. - Ép kiểu: trong chuyển kiểu tự động, chương trình chuyển các kiểu từ thấp đến cao, tuy nhiên chiều ngược lại không thể thực hiện được vì nó có thể gây mất dữ liệu. Do đó nếu cần thiết NSD phải ra lệnh cho chương trình. Ví dụ: int i; float f = 3 ; // tự động chuyển 3 thành 3.0 và gán cho f i = f + 2 ; // sai vì mặc dù f + 2 = 5 nhưng không gán được cho i Trong ví dụ trên để câu lệnh i = f+2 thực hiện được ta phải ép kiểu của biểu thức f+2 về thành kiểu nguyên. Cú pháp tổng quát như sau: (tên_kiểu)biểu_thức // cú pháp cũ trong C hoặc: tên_kiểu(biểu_thức) // cú pháp mới trong C++ 33
34. trong đó tên_kiểu là kiểu cần được chuyển sang. Như vậy câu lệnh trên phải được viết lại: i = int(f + 2) ; khi đó f+2 (bằng 5.0) được chuyển thành 5 và gán cho A. Dưới đây ta sẽ xét một số ví dụ về lợi ích của việc ép kiểu. - Phép ép kiểu từ một số thực về số nguyên sẽ cắt bỏ tất cả phần thập phân của số thực, chỉ để lại phần nguyên. Như vậy để tính phần nguyên của một số thực x ta chỉ cần ép kiểu của x về thành kiểu nguyên, có nghĩa int(x) là phần nguyên của số thực x bất kỳ. Ví dụ để kiểm tra một số nguyên n có phải là số chính phương, ta cần tính căn bậc hai của n. Nếu căn bậc hai x của n là số nguyên thì n là số chính phương, tức nếu int(x) = x thì x nguyên và n là chính phương, ví dụ: int n = 10 ; float x = sqrt(n) ; // hàm sqrt(n) trả lại căn bậc hai của số n if (int(x) == x) cout > c ; cout << "Mã của kí tự vừa nhập là " << int(c) ; Ghi chú: Xét ví dụ sau: int i = 3 , j = 5 ; float x ; x = i / j * 10; // x = 6 ? cout << x ; trong ví dụ này mặc dù x được khai báo là thực nhưng kết quả in ra sẽ là 0 thay vì 6 như mong muốn. Lý do là vì phép chia giữa 2 số nguyên i và j sẽ cho lại số nguyên, tức i/j = 3/5 = 0. Từ đó x = 0*10 = 0. Để phép chia ra kết quả thực ta cần phải ép kiểu hoặc i hoặc j hoặc cả 2 thành số thực, khi đó phép chia sẽ cho kết quả thực và x được tính đúng giá trị. Cụ thể câu lệnh x = i/j*10 được đổi thành: x = float(i) / j * 10 // đúng x; = i / float(j) * 10 ; // đúng x = float(i) / float(j) * 10 ; // đúng x = float(i/j) * 10 ; // sai Phép ép kiểu: x = float(i/j) * 10 ; vẫn cho kết quả sai vì trong dấu ngoặc phép chia i/j vẫn là phép chia nguyên, kết quả x vẫn là 0. 34
35. 5. Xuất nhập dữ liệu Trong phần này chúng ta làm quen một số lệnh đơn giản cho phép NSD nhập dữ liệu vào từ bàn phím hoặc in kết quả ra màn hình. Trong phần sau của giáo trình chúng ta sẽ khảo sát các câu lệnh vào/ra phức tạp hơn 5.1. Vào dữ liệu từ bàn phím Để nhập dữ liệu vào cho các biến có tên biến_1, biến_2, biến_3 chúng ta sử dụng câu lệnh: cin >> biến_1 ; cin >> biến_2 ; cin >> biến_3 ; cin >> biến_1 >> biến_2 >> biến_3 ; biến_1, biến_2, biến_3 là các biến được sử dụng để lưu trữ các giá trị NSD nhập vào từ bàn phím. Khái niệm biến sẽ được mô tả cụ thể hơn trong chương 2, ở đây biến_1, biến_2, biến_3 được hiểu là các tên gọi để chỉ 3 giá trị khác nhau. Hiển nhiên có thể nhập dữ liệu nhiều hơn 3 biến bằng cách tiếp tục viết tên biến vào bên phải sau dấu >> của câu lệnh. Khi chạy chương trình nếu gặp các câu lệnh trên chương trình sẽ "tạm dừng" để chờ NSD nhập dữ liệu vào cho các biến. Sau khi NSD nhập xong dữ liệu, chương trình sẽ tiếp tục chạy từ câu lệnh tiếp theo sau của các câu lệnh trên. Cách thức nhập dữ liệu của NSD phụ thuộc vào loại giá trị của biến cần nhập mà ta gọi là kiểu, ví dụ nhập một số có cách thức khác với nhập một chuỗi kí tự. Giả sử cần nhập độ dài hai cạnh của một hình chữ nhật, trong đó cạnh dài được qui ước bằng tên biến cd và chiều rộng được qui ước bởi tên biến cr. Câu lệnh nhập sẽ như sau: cin >> cd >> cr ; Khi máy dừng chờ nhập dữ liệu NSD sẽ gõ giá trị cụ thể của các chiều dài, rộng theo đúng thứ tự trong câu lệnh. Các giá trị này cần cách nhau bởi ít nhất một dấu trắng (ta qui ước gọi dấu trắng là một trong 3 loại dấu được nhập bởi các phím sau: phím spacebar (dấu cách), phím tab (dấu tab) hoặc phím Enter (dấu xuống dòng)). Các giá trị NSD nhập vào cũng được hiển thị trên màn hình để NSD dễ theo dõA. Ví dụ nếu NSD nhập vào 23 11 ↵ thì chương trình sẽ gán giá trị 23 cho biến cd và 11 cho biến cr. Chú ý: giả sử NSD nhập 2311 ↵ (không có dấu cách giữa 23 và 11) thì chương trình sẽ xem 2311 là một giá trị và gán cho cd. Máy sẽ tạm dừng chờ NSD nhập tiếp giá trị cho biến cr. 5.2. In dữ liệu ra màn hình Để in giá trị của các biểu thức ra màn hình ta dùng câu lệnh sau: cout << bt_1 ; cout << bt_2 ; 35
36. cout > cd trước đó) và ta cần biết giá trị này là bao nhiêu thì có thể sử dụng câu lệnh in ra màn hình. cout << "Chiều dài là" << cd << "mét" ; Khi đó trên màn hình sẽ hiện ra dòng chữ: "Chiều dài là 23 mét". Như vậy trong trường hợp này ta phải dùng đến ba lần dấu phép toán << chứ không phải một như câu lệnh trên. Ngoài ra phụ thuộc vào giá trị hiện được lưu trong biến cd, chương trình sẽ in ra số chiều dài thích hợp chứ không chỉ in cố định thành "chiều dài là 23 mét". Ví dụ nếu cd được nhập là 15 thì lệnh trên sẽ in câu "chiều dài là 15 mét". Một giá trị cần in không chỉ là một biến như cd, cr, mà còn có thể là một biểu thức, điều này cho phép ta dễ dàng yêu cầu máy in ra diện tích và chu vi của hình chữ nhật khi đã biết cd và cr bằng các câu lệnh sau: cout << "Diện tích = " << cd * cr ; cout << "Chu vi = " << 2 * (cd + cr) ; hoặc gộp tất cả thành 1 câu lệnh: cout << Diện tích = " << cd * cr << ‘\n’ << " Chu vi = " << 2 * (cd + cr) ; ở đây có một kí tự đặc biệt: đó là kí tự '\n' kí hiệu cho kí tự xuống dòng, khi gặp kí tự này chương trình sẽ in các phần tiếp theo ở đầu dòng kế tiếp. Do đó kết quả của câu lệnh trên là 2 dòng sau đây trên màn hình: Diện tích = 253 Chu vi = 68 ở đây 253 và 68 lần lượt là các giá trị mà máy tính được từ các biểu thức cd * cr, và 2 * (cd + cr) trong câu lệnh in ở trên. 36
37. Chú ý: để sử dụng các câu lệnh nhập và in trong phần này, đầu chương trình phải có dòng khai báo #include . Thông thường ta hay sử dụng lệnh in để in câu thông báo nhắc NSD nhập dữ liệu trước khi có câu lệnh nhập. Khi đó trên màn hình sẽ hiện dòng thông báo này rồi mới tạm dừng chờ dữ liệu nhập vào từ bàn phím. Nhờ vào thông báo này NSD sẽ biết phải nhập dữ liệu, nhập nội dung gì và như thế nào ví dụ: cout > cd; cout > cr; khi đó máy sẽ in dòng thông báo "Hãy nhập chiều dài: " và chờ sau khi NSD nhập xong 23 ↵, máy sẽ thực hiện câu lệnh tiếp theo tức in dòng thông báo "Và nhập chiều rộng: " và chờ đến khi NSD nhập xong 11 ↵ chương trình sẽ tiếp tục thực hiện các câu lệnh tiếp theo. Ví dụ 3.12 : Từ các thảo luận trên ta có thể viết một cách đầy đủ chương trình tính diện tích và chu vi của một hình chữ nhật. Để chương trình có thể tính với các bộ giá trị khác nhau của chiều dài và rộng ta cần lưu giá trị này vào trong các biến (ví dụ cd, cr). #include // khai báo tệp nguyên mẫu để dùng được cin, cout int main() // đây là hàm chính của chương trình { float cd, cr ; // khai báo các biến có tên cd, cr để chứa độ dài các cạnh cout > cd ; // nhập dữ liệu cout > cr ; cout ở đầu chương trình bằng chỉ thị #include . 37
38. - endl: Tương đương với kí tự xuống dòng '\n'. - setw(n): Bình thường các giá trị được in ra bởi lệnh cout // để sử dụng cout // để sử dụng các định dạng #include // để sử dụng các hàm getch() int main(){ cout > chủ yếu làm việc với dữ liệu kiểu số. Để nhập kí tự hoặc xâu kí tự, C++ cung cấp các phương thức (hàm) sau: - cin.get(c): cho phép nhập một kí tự vào biến kí tự c, - cin.getline(s,n): cho phép nhập tối đa n-1 kí tự vào xâu s. các hàm trên khi thực hiện sẽ lấy các kí tự còn lại trong bộ nhớ đệm (của lần nhập trước) để gán cho c hoặc s. Do toán tử cin >> x sẽ để lại kí tự xuống dòng trong bộ 38
39. đệm nên kí tự này sẽ làm trôi các lệnh sau đó như cin.get(c), cin.getline(s,n) (máy không dừng để nhập cho c hoặc s). Vì vậy trước khi sử dụng các phương thức cin.get(c) hoặc cin.getline(s,n) nên sử dụng phương thức cin.ignore(1) để lấy ra kí tự xuống dòng còn sót lại trong bộ đệm. Ví dụ đoạn lệnh sau cho phép nhập một số nguyên x (bằng toán tử >>) và một kí tự c (bằng phương thức cin.get(c)): int x; char c; cin >> x; cin.ignore(1); cin.get(c); 39
40. CHƯƠNG 4 CÁC CẤU TRÚC ĐIỀU KHIỂN Mã chương: MH05_CH04 Giới thiệu: Mục tiêu: - Sử dụng được các cấu trúc điều khiển để viết chương trình. - Vận dụng và kết hợp được các cấu trúc điều khiển để giải quyết các bài toán phức tạp. - Thực hiện các thao tác an toàn với máy tính Nội dung chính: CHƯƠNG 4: CÁC CẤU TRÚC ĐIỀU KHIỂN 1. Lệnh đơn và lệnh phức Trong C++ mỗi câu lệnh có thể viết trên một dòng hoặc nhiều dòng và được kết thúc bằng dấu chấm phẩy. Khái niệm về khối lệnh hay câu lệnh hợp thành đã được trình bầy ở trong chương IA. Ở đây chỉ nhắc lại vài điều - Khối lệnh là một dãy các câu lệnh đặt trong các dấu {} - Không có dấu chấm phẩy sau dấu ngoặc nhọn kết thúc khối - Khối lệnh tương đương với các câu lệnh riêng lẽ về mặt cú pháp. Nói cách khác, chỗ nào đặt được một câu lệnh thì chỗ đó ta cũng có quyền viết một khối lệnh - Khi khối lệnh chỉ gồm một câu lệnh thì có thể bỏ qua các dấu ngoặc nhọn đầu và cuốA. Nói cách khác có thể xem câu lệnh là trường hợp riêng của khối lệnh. Dưới đây trình bầy các toán tử điều khiển như if, for, while ta dùng thuật ngữ khối lệnh, nhưng mọi điều vẫn đúng nếu ta dùng “câu lệnh” (vì câu lệnh xem như trường hợp riêng của khối lệnh). 2. Cấu trúc điều kiện if else 2.1. Ý nghĩa Một câu lệnh if cho phép chương trình có thể thực hiện khối lệnh này hay khối lệnh khác phụ thuộc vào một điều kiện được viết trong câu lệnh là đúng hay saA. Nói cách khác câu lệnh if cho phép chương trình rẽ nhánh (chỉ thực hiện 1 trong 2 nhánh). 2.2. Cú pháp − if (điều kiện) { khối lệnh 1; } else { khối lệnh 2; } − if (điều kiện) { khối lệnh 1; } 40
41. Trong cú pháp trên câu lệnh if có hai dạng: có else và không có else. điều kiện là một biểu thức lôgic tức nó có giá trị đúng (khác 0) hoặc sai (bằng 0). Khi chương trình thực hiện câu lệnh if nó sẽ tính biểu thức điều kiện. Nếu điều kiện đúng chương trình sẽ tiếp tục thực hiện các lệnh trong khối lệnh 1, ngược lại nếu điều kiện sai chương trình sẽ thực hiện khối lệnh 2 (nếu có else) hoặc không làm gì (nếu không có else). 2.3. Đặc điểm − Đặc điểm chung của các câu lệnh có cấu trúc là bản thân nó chứa các câu lệnh khác. Điều này cho phép các câu lệnh if có thể lồng nhau. − Nếu nhiều câu lệnh if (có else và không else) lồng nhau việc hiểu if và else nào đi với nhau cần phải chú ý. Qui tắc là else sẽ đi với if gần nó nhất mà chưa được ghép cặp với else khác. Ví dụ câu lệnh if (n>0) if (a>b) c = a; else c = b; là tương đương với if (n>0) { if (a>b) c = a; else c = b;} d. Ví dụ Ví dụ 4.1: Bằng phép toán gán có điều kiện có thể tìm số lớn nhất max trong 2 số a, b như sau: max = (a > b) ? a: b ; hoặc max được tìm bởi dùng câu lệnh if: if (a > b) max = a; else max = b; Ví dụ 4.2: Tính năm nhuận. Năm thứ n là nhuận nếu nó chia hết cho 4, nhưng không chia hết cho 100 hoặc chia hết 400. Chú ý: một số nguyên a là chia hết cho b nếu phần dư của phép chia bằng 0, tức a%b == 0. #include int main() { int nam; cout > nam ; if (nam%4 == 0 && year%100 !=0 || nam%400 == 0) cout << nam << "la nam nhuan” ; else cout << nam << "la nam khong nhuan” ; system(“pause”); return 0; } 41
42. Ví dụ 4.3: Giải phương trình bậc 2. Cho phương trình ax2 + bx + c = 0 (a ≠ 0), tìm x. #include // tệp chứa các phương thức vào/ra #include // tệp chứa các hàm toán học int main() { float a, b, c; // khai báo các hệ số float delta; float x1, x2; // 2 nghiem cout > a >> b >> c ; // qui ước nhập a ≠ 0 delta = b*b - 4*a*c ; if (delta < 0) cout << “ph. trình vô nghiệm\n” ; else if (delta==0) cout<<“ph. trình có nghiệm kép:" << -b/(2*a) << '\n'; else { x1 = (-b+sqrt(delta))/(2*a); x2 = (-b-sqrt(delta))/(2*a); cout << “nghiem 1 = " << x1 << " và nghiem 2 = " << x2 ; } system(“pause”); return 0; } Chú ý: do C++ quan niệm "đúng" là một giá trị khác 0 bất kỳ và "sai" là giá trị 0 nên thay vì viết if (x != 0) hoặc if (x == 0) ta có thể viết gọn thành if (x) hoặc if (!x) vì nếu (x != 0) đúng thì ta có x ≠ 0 và vì x ≠ 0 nên (x) cũng đúng. Ngược lại nếu (x) đúng thì x ≠ 0, từ đó (x != 0) cũng đúng. Tương tự ta dễ dàng thấy được (x == 0) là tương đương với (!x). 3. Cấu trúc lựa chọn switch case 3.1. Ý nghĩa Câu lệnh if cho ta khả năng được lựa chọn một trong hai nhánh để thực hiện, do đó nếu sử dụng nhiều lệnh if lồng nhau sẽ cung cấp khả năng được rẽ theo nhiều nhánh. Tuy nhiên trong trường hợp như vậy chương trình sẽ rất khó đọc, do vậy C++ còn cung cấp một câu lệnh cấu trúc khác cho phép chương trình có thể chọn một trong nhiều nhánh để thực hiện, đó là câu lệnh switch. 42
43. 3.2. Cú pháp switch (biểu thức điều khiển) { case biểu_thức_1: dãy lệnh 1 ; case biểu_thức_2: dãy lệnh 2 ; case : ; case biểu_thức_n: dãy lệnh n ; default: dãy lệnh n+1; } − biểu thức điều khiển: phải có kiểu nguyên hoặc kí tự, − các biểu_thức_i: được tạo từ các hằng nguyên hoặc kí tự, − các dãy lệnh có thể rỗng. Không cần bao dãy lệnh bởi cặp dấu {}, − nhánh default có thể có hoặc không và vị trí của nó có thể nằm bất kỳ trong câu lệnh (giữa các nhánh case), không nhất thiết phải nằm cuối cùng. 3.3. Cách thực hiện Để thực hiện câu lệnh switch đầu tiên chương trình tính giá trị của biểu thức điều khiển (btđk), sau đó so sánh kết quả của btđk với giá trị của các biểu_thức_i bên dưới lần lượt từ biểu thức đầu tiên (thứ nhất) cho đến biểu thức cuối cùng (thứ n), nếu giá trị của btđk bằng giá trị của biểu thức thứ i đầu tiên nào đó thì chương trình sẽ thực hiện dãy lệnh thứ i và tiếp tục thực hiện tất cả dãy lệnh còn lại (từ dãy lệnh thứ i+1) cho đến hết (gặp dấu ngoặc đóng } của lệnh switch). Nếu quá trình so sánh không gặp biểu thức (nhánh case) nào bằng với giá trị của btđk thì chương trình thực hiện dãy lệnh trong default và tiếp tục cho đến hết (sau default có thể còn những nhánh case khác). Trường hợp câu lệnh switch không có nhánh default và btđk không khớp với bất cứ nhánh case nào thì chương trình không làm gì, coi như đã thực hiện xong lệnh switch. Nếu muốn lệnh switch chỉ thực hiện nhánh thứ i (khi btđk = biểu_thức_i) mà không phải thực hiện thêm các lệnh còn lại thì cuối dãy lệnh thứ i thông thường ta đặt thêm lệnh break; đây là lệnh cho phép thoát ra khỏi một lệnh cấu trúc bất kỳ. 3.4. Ví dụ minh hoạ Ví dụ 4.4: In số ngày của một tháng bất kỳ nào đó được nhập từ bàn phím. - Đoạn chương trình minh hoạ int th; cout > th ; switch (th) { case 1: case 3: case 5: case 7: case 8: case 10: case 12: cout << "tháng này có 31 ngày" ; break ; case 2: cout << "tháng này có 28 ngày" ; break; case 4: case 6: case 9: case 11: cout << "tháng này có 30 ngày" ; break; 43
44. default: cout int main() { float a, b, c ;// các toán hạng a, b và kết quả c char dau ; // phép toán được cho dưới dạng kí tự cout > a >> b ; cout > dau ; switch (dau) { case '+': c = a + b ; break ; case '−': c = a - b ; break ; case 'x': case '.': case '*': c = a * b ; break ; case ':': case '/': c = a / b ; break ; } cout << setiosflags(ios::showpoint) << setprecision(4) ; // in 4 số lẻ cout << "Kết quả là: " << c ; system(“pause”); return 0; } Trong chương trình trên ta chấp nhận các kí tự x, ., * thể hiện cho phép toán nhân và :, / thể hiện phép toán chia. 4. Các cấu trúc lặp Một trong những cấu trúc quan trọng của lập trình cấu trúc là các câu lệnh cho phép lặp nhiều lần một đoạn lệnh nào đó của chương trình. Chẳng hạn trong ví dụ về bài 44
45. toán nhân theo phương pháp Ấn độ, để lặp lại một đoạn lệnh chúng ta đã sử dụng câu lệnh goto. Tuy nhiên như đã lưu ý việc dùng nhiều câu lệnh này làm chương trình rất khó đọc. Do vậy cần có những câu lệnh khác trực quan hơn và thực hiện các phép lặp một cách trực tiếp. C++ cung cấp cho chúng ta 3 lệnh lặp như vậy. Về thực chất 3 lệnh này là tương đương (cũng như có thể dùng goto thay cho cả 3 lệnh lặp này), tuy nhiên để chương trình viết được sáng sủa, rõ ràng, C++ đã cung cấp nhiều phương án cho NSD lựa chọn câu lệnh khi viết chương trình phù hợp với tính chất lặp. Mỗi bài toán lặp có một đặc trưng riêng, ví dụ lặp cho đến khi đã đủ số lần định trước thì dừng hoặc lặp cho đến khi một điều kiện nào đó không còn thoả mãn nữa thì dừng việc sử dụng câu lệnh lặp phù hợp sẽ làm cho chương trình dễ đọc và dễ bảo trì hơn. Đây là ý nghĩa chung của các câu lệnh lặp, do vậy trong các trình bày về câu lệnh tiếp theo sau đây chúng ta sẽ không cần phải trình bày lại ý nghĩa của chúng. 4.1. Lệnh lặp for a. Cú pháp for (dãy biểu thức 1 ; điều kiện lặp ; dãy biểu thức 2) { khối lệnh lặp; } − Các biểu thức trong các dãy biểu thức 1, 2 cách nhau bởi dấu phảy (,). Có thể có nhiều biểu thức trong các dãy này hoặc dãy biểu thức cũng có thể trống. − Điều kiện lặp: là biểu thức lôgic (có giá trị đúng, sai). − Các dãy biểu thức và/hoặc điều kiện có thể trống tuy nhiên vẫn giữ lại các dấu chấm phảy (;) để ngăn cách các thành phần với nhau. b. Cách thực hiện Khi gặp câu lệnh for trình tự thực hiện của chương trình như sau: • Thực hiện dãy biểu thức 1 (thông thường là các lệnh khởi tạo cho một số biến), • Kiểm tra điều kiện lặp, nếu đúng thì thực hiện khối lệnh lặp → thực hiện dãy biểu thức 2 → quay lai kiểm tra điều kiện lặp và lặp lại quá trình trên cho đến bước nào đó việc kiểm tra điều kiện lặp cho kết quả sai thì dừng. Tóm lại, biểu thức 1 sẽ được thực hiện 1 lần duy nhất ngay từ đầu quá trình lặp sau đó thực hiện các câu lệnh lặp và dãy biểu thức 2 cho đến khi nào không còn thoả điều kiện lặp nữa thì dừng. c. Ví dụ minh hoạ Ví dụ 4.6: Nhân 2 số nguyên theo phương pháp Ấn độ #include int main() { 45
46. long m, n, kq; // Các số cần nhân và kết quả kq cout > m >> n ; for (kq = 0 ; m ; m >>= 1, n >= 1 và n > 1 (tương đương với m = m / 2) và n = n int main() { int i, kq = 0; 46
47. for (i = 1 ; i int main() { int n, i ; cout > n ; for (i = 1 ; i >= 1, n >= 1; n <<= 1; } Tương tự, câu lệnh for (i = 1 ; i <= 100 ; i ++) kq += i ; trong ví dụ 8 cũng có thể được viết lại như sau: i = 1; for ( ; i <= 100 ; ) kq += i ++ ; (câu lệnh kq += i++; được thực hiện theo 2 bước: cộng i vào kq và tăng i (tăng sau)). Trong trường hợp điều kiện trong for cũng để trống chương trình sẽ ngầm định là điều kiện luôn luôn đúng, tức vòng lặp sẽ lặp vô hạn lần (!). Trong trường hợp này để dừng vòng lặp trong khối lệnh cần có câu lệnh kiểm tra dừng và câu lệnh break. Ví dụ câu lệnh for (i = 1 ; i <= 100 ; i ++) kq += i ; được viết lại như sau: i = 1; 47
48. for ( ; ; ) { kq += i++; if (i > 100) break; } Tóm lại, việc sử dụng dạng viết nào của for phụ thuộc vào thói quen của NSD, tuy nhiên việc viết đầy đủ các thành phần của for làm cho việc đọc chương trình trở nên dễ dàng hơn. e. Lệnh for lồng nhau Trong dãy lệnh lặp có thể chứa cả lệnh for, tức các lệnh for cũng được phép lồng nhau như các câu lệnh có cấu trúc khác. Ví dụ 4.9: Bài toán cổ: vừa gà vừa chó bó lại cho tròn đếm đủ 100 chân. Hỏi có mấy gà và mấy con chó, biết tổng số con là 36. Để giải bài toán này ta gọi g là số gà và c là số chó. Theo điều kiện bài toán ta thấy g có thể đi từ 0 (không có con nào) và đến tối đa là 50 (vì chỉ có 100 chân), tương tự c có thể đi từ 0 đến 25. Như vậy ta có thể cho g chạy từ 0 đến 50 và với mỗi giá trị cụ thể của g lại cho c chạy từ 0 đến 25, lần lượt với mỗi cặp (g, c) cụ thể đó ta kiểm tra 2 điều kiện: g + c == 36 ? (số con) và 2g + 4c == 100 ? (số chân). Nếu cả 2 điều kiện đều thoả thì cặp (g, c) cụ thể đó chính là nghiệm cần tìm. Từ đó ta có chương trình với 2 vòng for lồng nhau, một vòng for cho g và một vòng cho c. Hàm main() như sau: #include int main() { int g, c ; for (g = 0 ; g <= 50 ; g++) for (c = 0 ; c <= 25 ; c++) if (g+c == 36 && 2*g+4*c == 100) cout << "gà=" << g << ", chó=" << c ; system(“pause”); return 0; } Chương trình trên có thể được giải thích một cách ngắn gọn như sau: Đầu tiên cho g = 0, thực hiện lệnh for bên trong tức lần lượt cho c = 0, 1, , 25, với c=0 và g=0 kiểm tra điều kiện, nếu thoả thì in kết quả nếu không thì bỏ qua, quay lại tăng c, 48
49. cho đến khi nào c>25 thì kết thúc vòng lặp trong quay về vòng lặp ngoài tăng g lên 1, lại thực hiện vòng lặp trong với g=1 này (tức lại cho c chạy từ 0 đến 25). Khi g của vòng lặp ngoài vượt quá 50 thì dừng. Từ đó ta thấy số vòng lặp của chương trình là 50 x 25 = 1000 lần lặp. Chú ý: Có thể giảm bớt số lần lặp bằng nhận xét số gà không thể vượt quá 36 (vì tổng số con là 36). Một vài nhận xét khác cũng có thể làm giảm số vòng lặp, tiết kiệm thời gian chạy của chương trình. Bạn đọc tự nghĩ thêm các phương án giải khác để giảm số vòng lặp đến ít nhất. Ví dụ 4.10: Tìm tất cả các phương án để có 100đ từ các tờ giấy bạc loại 10đ, 20đ và 50đ. #include int main() { int t10, t20, t50; // số tờ 10đ, 20đ, 50đ sopa = 0; // số phương án for (t10 = 0 ; t10 <= 10 ; t10++) for (t20 = 0 ; t20 <= 5 ; t20++) for (t50 = 0 ; t50 <= 2 ; t50++) if (t10*10 + t20*20 + t50*50 == 100) // nếu thoả thì { sopa++; // tăng số phương án if (t10) cout << t10 << "tờ 10đ “ ; // in số tờ 10đ nếu ≠ 0 if (t20) cout << "+" << t20 << "tờ 20đ “ ; // thêm số tờ 20đ nếu≠0 if (t50) cout << "+" << t50 << "tờ 50đ “ ; // thêm số tờ 50đ nếu≠0 cout << '\n' ; // xuống dòng } cout << “Tong so phuong an = ” << sopa ; system(“pause”); return 0; } 4.2. Lệnh lặp while a. Cú pháp while (điều kiện) { khối lệnh lặp ; } b. Thực hiện Khi gặp lệnh while chương trình thực hiện như sau: đầu tiên chương trình sẽ kiểm tra điều kiện, nếu đúng thì thực hiện khối lệnh lặp, sau đó quay lại kiểm tra điều kiện và tiếp tục. Nếu điều kiện sai thì dừng vòng lặp. Tóm lại có thể mô tả một 49
50. cách ngắn gọn về câu lệnh while như sau: lặp lại các lệnh trong khi điều kiện vẫn còn đúng. c. Đặc điểm − Khối lệnh lặp có thể không được thực hiện lần nào nếu điều kiện sai ngay từ đầu. − Để vòng lặp không lặp vô hạn thì trong khối lệnh thông thường phải có ít nhất một câu lệnh nào đó gây ảnh hưởng đến kết quả của điều kiện, ví dụ làm cho điều kiện đang đúng trở thành saA. − Nếu điều kiện luôn luôn nhận giá trị đúng (ví dụ biểu thức điều kiện là 1) thì trong khối lệnh lặp phải có câu lệnh kiểm tra dừng và lệnh break. d. Ví dụ minh hoạ Ví dụ 4.11: Nhân 2 số nguyên theo phương pháp Ấn độ #include int main() { long m, n, kq; // Các số cần nhân và kết quả kq cout > m >> n ; kq = 0 ; while (m) { if (m%2) kq += n ; m >>= 1; n >= 1, lệnh này sẽ ảnh hưởng đến điều kiện (m), đến lúc nào đó m bằng 0 tức (m) là sai và chương trình sẽ dừng lặp. Câu lệnh while (m) cũng có thể được thay bằng while (1) như sau: #include int main() { 50
51. long m, n, kq; // Các số cần nhân và kết quả kq cout > m >> n ; kq = 0 ; while (1) { if (m%2) kq += n ; m >>= 1; n int main() { int g, c ; g = 0 ; while (g n và lặp lạA. Vòng lặp dừng khi m = n. #include 51
52. int main() { int m, n, r; cout > m >> n ; if (m n) m = r; else { m = n ; n = r ; } } cout 0). Sau đây là chương trình. #include int main() { 52
53. float a = 0, b = 1, c; // các điểm mút a, b và điểm giữa c float fa, fc; // giá trị của f(x) tại các điểm a, c while (b-a > 1.0e-6) // trong khi độ dài đoạn còn lớn hơn ε { c = (a + b)/2; // tìm điểm c giữa đoạn [a,b] fa = exp(a) - 1.5; fc = exp(c) - 1.5; // tính f(a) và f(c) if (fa*fc == 0) break; // f(c) = 0 tức c là nghiệm if (fa*fc > 0) a = c; else b = c; } cout 0) a = c; else b = c; dùng để kiểm tra f(a) và f(c), nếu cùng dấu (f(a)*f(c) > 0) thì hàm f(x) phải trái dấu trên đoạn con [c, b] do đó đặt lại đoạn này là [a, b] (để quay lại vòng lặp) tức đặt a = c và b giữ nguyên, ngược lại nếu hàm f(x) trái dấu trên đoạn con [a, c] thì đặt lại b = c còn a giữ nguyên. Sau đó vòng lặp quay lại kiểm tra độ dài đoạn [a, b] (mới) nếu đã bé hơn độ xấp xỉ thì dừng và lấy c làm nghiệm xấp xỉ, nếu không thì tính lại c và tiếp tục quá trình. Để tính f(a) và f(c) chương trình đã sử dụng hàm exp(x), đây là hàm cho lại kết quả ex, để dùng hàm này hoặc các hàm toán học nói chung, cần khai báo file nguyên mẫu math.h. 4.3. Lệnh lặp do while a. Cú pháp do { khối lệnh lặp } while (điều kiện) ; b. Thực hiện Đầu tiên chương trình sẽ thực hiện khối lệnh lặp, tiếp theo kiểm tra điều kiện, nếu điều kiện còn đúng thì quay lại thực hiện khối lệnh và quá trình tiếp tục cho đến khi điều kiện trở thành sai thì dừng. c. Đặc điểm Các đặc điểm của câu lệnh do while cũng giống với câu lệnh lặp while trừ điểm khác biệt, đó là khối lệnh trong do while sẽ được thực hiện ít nhất một lần, trong khi trong câu lệnh while có thể không được thực hiện lần nào (vì lệnh while phải kiểm tra điều kiện trước khi thực hiện khối lệnh, do đó nếu điều kiện sai ngay từ đầu thì lệnh sẽ dừng, khối lệnh không được thực hiện lần nào. Trong khi đó lệnh do while sẽ thực hiện khối lệnh rồi mới kiểm tra điều kiện lặp để cho phép thực hiện tiếp hoặc dừng). d. Ví dụ minh họa 2 Ví dụ 4.18: Kiểm tra một số n có là số nguyên tố. 53
54. Để kiểm tra một số n > 3 có phải là số nguyên tố ta lần lượt chia n cho các số i đi ừ 2 đến một nửa của n. Nếu có i sao cho n chia hết cho i thì n là hợp số ngược lại n là số nguyên tố. #include int main() { int i, n ; // n: số cần kiểm tra cout > n ; i = 2 ; do { if (n%i == 0) { cout int main() { char c; // kí tự dùng cho nhập int n1, n2, n3, n4 ; // số lượng các loại kí tự n1 = n2 = n3 = n4 = 0; cout > c; if (‘a’ <= c && c <= ‘z’) n1++; // nếu c là chữ thường thì tăng n1 54
55. else if (‘A’ <= c && c <= ‘Z’) n2++;// chữ hoa, tăng n2 else if (‘0’ <= c && c <= ‘9’) n3++; // chữ số, tăng n3 else n4++; // loại khác, tăng n4 cout << n1 << n2 << n3 << n4 ; // in kết quả } while (c != 10) ; // còn lặp khi c còn khác kí tự ↵ system(“pause”); return 0; } 5. Câu lệnh break, continue, goto và hàm exit 5.1. Lệnh break Công dụng của lệnh dùng để thoát ra khỏi (chấm dứt) các câu lệnh cấu trúc, chương trình sẽ tiếp tục thực hiện các câu lệnh tiếp sau câu lệnh vừa thoát. Các ví dụ minh hoạ bạn đọc có thể xem lại trong các ví dụ về câu lệnh switch, for, while. 5.2. Lệnh continue Lệnh dùng để quay lại đầu vòng lặp mà không chờ thực hiện hết các lệnh trong khối lệnh lặp. Ví dụ 4.20: Giả sử với mỗi i từ 1 đến 100 ta cần thực hiện một loạt các lệnh nào đó trừ những số i là số chính phương. Như vậy để tiết kiệm thời gian, vòng lặp sẽ kiểm tra nếu i là số chính phương thì sẽ quay lại ngay từ đầu để thực hiện với i tiếp theo. int i ; for (i = 1; i <= 100; i++) { if (i là số chính phương) continue; { // dãy lệnh khác } } (Để kiểm tra i có là số chính phương chúng ta so sánh căn bậc hai của i với phần nguyên của nó. Nếu hai số này bằng nhau thì i là số chính phương. Cụ thể nếu sqrt(i) = int(sqrt(i)) thì i là số chính phương. Ở đây sqrt(x) là hàm trả lại căn bậc hai của x. Để sử dụng hàm này cần phải khai báo file nguyên mẫu math.h.) 5.3. Lệnh nhẩy goto a. Ý nghĩa Một dạng khác của rẽ nhánh là câu lệnh nhảy goto cho phép chương trình chuyển đến thực hiện một đoạn lệnh khác bắt đầu từ một điểm được đánh dấu bởi một nhãn trong chương trình. Nhãn là một tên gọi do NSD tự đặt theo các qui tắt đặt tên gọA. Lệnh goto thường được sử dụng để tạo vòng lặp. Tuy nhiên việc xuất hiện nhiều 55
56. lệnh goto dẫn đến việc khó theo dõi trình tự thực hiện chương trình, vì vậy lệnh này thường được sử dụng rất hạn chế. b. Cú pháp Goto ; Vị trí chương trình chuyển đến thực hiện là đoạn lệnh đứng sau nhãn và dấu hai chấm (:). c. Ví dụ minh hoạ Ví dụ 4.21: Nhân 2 số nguyên theo phương pháp Ấn độ. Phương pháp Ấn độ cho phép nhân 2 số nguyên bằng cách chỉ dùng các phép toán nhân đôi, chia đôi và cộng. Các phép nhân đôi và chia đôi thực chất là phép toán dịch bit về bên trái (nhân) hoặc bên phải (chia) 1 bit. Đây là các phép toán cơ sở trong bộ xử lý, do vậy dùng phương pháp này sẽ làm cho việc nhân các số nguyên được thực hiện rất nhanh. Có thể tóm tắt phương pháp như sau: Giả sử cần nhân m với n. Kiểm tra m nếu lẻ thì cộng thêm n vào kq (đầu tiên kq được khởi tạo bằng 0), sau đó lấy m chia 2 và n nhân 2. Quay lại kiểm tra m và thực hiện như trên. Quá trình dừng khi không thể chia đôi m được nữa (m = 0), khi đó kq là kết quả cần tìm (tức kq = m*n). Để dễ hiểu phương pháp này chúng ta tiến hành tính trên ví dụ với các số m, n cụ thể. Giả sử m = 21 và n = 11. Các bước tiến hành được cho trong bảng dưới đây: Bước m (chia 2) n (nhân 2) kq (khởi tạo kq = 0) 1 21 11 m lẻ, cộng thêm 11 vào kq = 0 + 11 = 11 2 10 22 m chẵn, bỏ qua 3 5 44 m lẻ, cộng thêm 44 vào kq = 11 + 44 = 55 4 2 88 m chẵn, bỏ qua 5 1 176 m lẻ, cộng thêm 176 vào kq = 55 + 176 = 6 0 m231 = 0, dừng cho kết quả kq = 231 Sau đây là chương trình được viết với câu lệnh goto. #include int main() { long m, n, kq = 0; // Các số cần nhân và kết quả kq cout > m >> n ; lap: // đây là nhãn để chương trình quay lại if (m%2) kq += n; // nếu m lẻ thì cộng thêm n vào kq m = m >> 1; // dịch m sang phải 1 bit tức m = m / 2 n = n << 1; // dịch m sang trái 1 bit tức m = m * 2 56
57. if (m) goto lap; // quay lại nếu m ≠ 0 cout << “m nhân n =” << kq ; system(“pause”); return 0; } CHƯƠNG 5 57
58. HÀM Mã chương: MH05_CH05 Mục tiêu: - Viết được chương trình theo cấu trúc hàm. - Vận dụng được các cách truyền tham số để trao đổi dữ liệu giữa các hàm. - Sử dụng được kỹ thuật đệ quy trong lập trình. - Nghiêm túc trong học tập Nội dung chính: CHƯƠNG 5: HÀM 1. Khái niệm Hàm là một chương trình con trong chương trình lớn. Hàm nhận (hoặc không) các đối số và trả lại (hoặc không) một giá trị cho chương trình gọi nó. Trong trường hợp không trả lại giá trị, hàm hoạt động như một thủ tục trong các NNLT khác. Một chương trình là tập các hàm, trong đó có một hàm chính với tên gọi main(), khi chạy chương trình, hàm main() sẽ được chạy đầu tiên và gọi đến hàm khác. Kết thúc hàm main() cũng là kết thúc chương trình. Hàm giúp cho việc phân đoạn chương trình thành những môđun riêng rẽ, hoạt động độc lập với ngữ nghĩa của chương trình lớn, có nghĩa một hàm có thể được sử dụng trong chương trình này mà cũng có thể được sử dụng trong chương trình khác, dễ cho việc kiểm tra và bảo trì chương trình. Hàm có một số đặc trưng: • Nằm trong hoặc ngoài văn bản có chương trình gọi đến hàm. Trong một văn bản có thể chứa nhiều hàm, • Được gọi từ chương trình chính (main), từ hàm khác hoặc từ chính nó (đệ quy) • Không lồng nhau. • Có 3 cách truyền giá trị: Truyền theo tham trị, tham biến và tham trỏ. 2. Khai báo hàm 2.1. Khai báo Một hàm thường làm chức năng: tính toán trên các tham đối và cho lại giá trị kết quả, hoặc chỉ đơn thuần thực hiện một chức năng nào đó, không trả lại kết quả tính toán. Thông thường kiểu của giá trị trả lại được gọi là kiểu của hàm. Các hàm thường được khai báo ở đầu chương trình. Các hàm viết sẵn được khai báo trong các file nguyên mẫu *.h. Do đó, để sử dụng được các hàm này, cần có chỉ thị #include ở ngay đầu chương trình, trong đó *.h là tên file cụ thể có chứa khai 58
59. báo của các hàm được sử dụng (ví dụ để sử dụng các hàm toán học ta cần khai báo file nguyên mẫu math.h). Đối với các hàm do NSD tự viết, cũng cần phải khai báo. Khai báo một hàm như sau: (d/s kiểu đối) ; trong đó, kiểu giá trị trả lại còn gọi là kiểu hàm và có thể nhận kiểu bất kỳ chuẩn của C++ và cả kiểu của NSD tự tạo. Đặc biệt nếu hàm không trả lại giá trị thì kiểu của giá trị trả lại được khai báo là void. Nếu kiểu giá trị trả lại được bỏ qua thì chương trình ngầm định hàm có kiểu là int (phân biệt với void !). Ví dụ 5.1: int bp(int); // Khai báo hàm bp, có đối kiểu int và kiểu hàm là int int rand100(); // Không đối, kiểu hàm (giá trị trả lại) là int void alltrim(char[]) ; // đối là xâu kí tự, hàm không trả lại giá trị (không kiểu). cong(int, int); // Hai đối kiểu int, kiểu hàm là int (ngầm định). Thông thường để chương trình được rõ ràng chúng ta nên tránh lạm dụng các ngầm định. Ví dụ trong khai báo cong(int, int); nên khai báo rõ cả kiểu hàm (trong trường hợp này kiểu hàm ngầm định là int) như sau : int cong(int, int); 2.2. Định nghĩa hàm Cấu trúc một hàm bất kỳ được bố trí cũng giống như hàm main() trong các phần trước. Cụ thể: • Hàm có trả về giá trị (danh sách tham đối hình thức) { khai báo cục bộ của hàm ; // chỉ dùng riêng cho hàm này dãy lệnh của hàm ; return (biểu thức trả về); // có thể nằm đâu đó trong dãy lệnh. − Danh sách tham đối hình thức còn được gọi ngắn gọn là danh sách đối gồm dãy các đối cách nhau bởi dấu phẩy, đối có thể là một biến thường, biến tham chiếu hoặc biến con trỏ, hai loại biến sau ta sẽ trình bày trong các phần tớA. Mỗi đối được khai báo giống như khai báo biến, tức là cặp gồm . − Với hàm có trả lại giá trị cần có câu lệnh return kèm theo sau là một biểu thức. Kiểu của giá trị biểu thức này chính là kiểu của hàm đã được khai báo ở phần tên hàm. Câu lênh return có thể nằm ở vị trí bất kỳ trong phần câu lệnh, tuỳ thuộc mục đích của hàm. Khi gặp câu lệnh return chương trình tức khắc thoát khỏi hàm và trả lại giá trị của biểu thức sau return như giá trị của hàm. 59
60. Ví dụ 5.2: Ví dụ sau định nghĩa hàm tính luỹ thừa n (với n nguyên) của một số thực bất kỳ. Hàm này có hai đầu vào (đối thực x và số mũ nguyên n) và đầu ra (giá trị trả lại) kiểu thực với độ chính xác gấp đôi là xn. double luythua(float x, int n) { int i ; // biến chỉ số double kq = 1 ; // để lưu kết quả for (i=1; i<=n; i++) kết quả *= x ; return kq; } • Hàm không trả về giá trị Nếu hàm không trả lại giá trị (tức kiểu hàm là void), khi đó có thể có hoặc không có câu lệnh return, nếu có thì đằng sau return sẽ không có biểu thức giá trị trả lạA. Hàm main() thông thường có hoặc không có giá trị trả về cho hệ điều hành khi chương trình chạy xong, vì vậy ta thường khai báo kiểu hàm là int main() hoặc void main() và câu lệnh cuối cùng trong hàm thường là return 1 hoặc return. Trường hợp bỏ qua từ khoá void nhưng trong thân hàm không có câu lệnh return (giống phần lớn ví dụ trong giáo trình này) chương trình sẽ ngầm hiểu hàm main() trả lại một giá trị nguyên nhưng vì không có nên khi dịch chương trình ta sẽ gặp lời cảnh báo "Cần có giá trị trả lại cho hàm" (một lời cảnh báo không phải là lỗi, chương trình vẫn chạy bình thường). Để tránh bị quấy rầy về những lời cảnh báo "không mời" này chúng ta có thể đặt thêm câu lệnh return 0; (nếu không khai báo void main()) hoặc khai báo kiểu hàm là void main() và đặt câu lệnh return vào cuối hàm. 2.3. Chú ý về khai báo và định nghĩa hàm • Danh sách đối trong khai báo hàm có thể chứa hoặc không chứa tên đối, thông thường ta chỉ khai báo kiểu đối chứ không cần khai báo tên đối, trong khi ở dòng đầu tiên của định nghĩa hàm phải có tên đối đầy đủ. • Cuối khai báo hàm phải có dấu chấm phẩy (;), trong khi cuối dòng đầu tiên của định nghĩa hàm không có dấu chấm phẩy. • Hàm có thể không có đối (danh sách đối rỗng), tuy nhiên cặp dấu ngoặc sau tên hàm vẫn phải được viết. Ví dụ lamtho(), vietgiaotrinh(), • Một hàm có thể không cần phải khai báo nếu nó được định nghĩa trước khi có hàm nào đó gọi đến nó. Ví dụ có thể viết hàm main() trước (trong văn bản chương trình), rồi sau đó mới viết đến các hàm "con". Do trong hàm main() chắc chắn sẽ gọi đến hàm con này nên danh sách của chúng phải được khai báo trước hàm main(). Trường hợp ngược lại nếu các hàm con được viết (định nghĩa) trước thì không cần phải khai báo chúng nữa (vì trong định nghĩa đã hàm ý 60