›
›

Bài giảng Nhập môn lập trình (Phần 1)

pdf 56 trang ngocly 2040
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Nhập môn lập trình (Phần 1)", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfbai_giang_nhap_mon_lap_trinh_phan_1.pdf

Nội dung text: Bài giảng Nhập môn lập trình (Phần 1)

  1. TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN o0o BÀI GIẢNG NHẬP MÔN LẬP TRÌNH Nhóm biên soạn: Bộ môn Công nghệ lập trình &Ứng dụng Hệ đào tạo: Đại học chính qui Năm học 2014 – 2015
  2. TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN o0o BÀI GIẢNG MÔN HỌC NHẬP MÔN LẬP TRÌNH HỆ ĐẠI HỌC CHÍNH QUY KHOA PHÊ DUYỆT BM PHÊ DUYỆT GV PHỤC TRÁCH Năm học 2014 – 2015 2
  3. MỤC LỤC CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ LẬP TRÌNH 6 1.1. Khái niệm về chương trình máy tính 6 1.1.1. Chương trình (Program) 6 1.1.2. Giải thuật (Algorithm) 6 1.1.3. Ngôn ngữ lập trình (Programming language) 7 1.2. Biểu diễn thuật toán 7 1.2.1. Sử dụng ngôn ngữ tự nhiên 8 1.2.2. Sử dụng lưu đồ - Sơ đồ khối 9 1.2.3. Sử dụng mã giả 13 1.3. Các bước xây dựng chương trình 14 1.4. Hệ đếm và biểu diễn số trong hệ đếm 14 1.4.1. Hệ đếm 14 1.4.2. Biểu diễn số trong các hệ đếm 15 1.4.2.1. Hệ đếm thập phân (decimal system) 15 1.4.3. Hệ đếm nhị phân (binary number system) 16 1.4.4. Hệ đếm thập lục phân (hexa-decimal number system) 17 1.4.5. Đổi một số nguyên từ hệ thập phân sang hệ b 17 CHƯƠNG 2. CÁC THÀNH PHẦN TRONG NGÔN NGỮ C 18 2.1. Các khái niệm cơ bản 18 2.1.1. Từ khóa 18 2.1.2. Tên 18 2.1.3. Tập ký tự dùng trong ngôn ngữ C 19 2.1.4. Các kiểu dữ liệu cơ sở 20 2.1.5. Cấu trúc một chương trình C 25 2.2. Biểu thức và các phép toán trong C 27 2.2.1. Biểu thức 27 2.2.2. Các phép toán 28 2.2.3. Biểu thức điều kiện 35 2.3. Khai báo biến 35 2.3.1. Khai báo biến 35 3
  4. 2.3.2. Phạm vi của biến 37 2.4. Ghi chú 37 2.5. Nhập / Xuất dữ liệu trong C 38 2.5.1. Hàm printf 38 2.5.2. Hàm scanf 41 CHƯƠNG 3. CÁC CẤU TRÚC ĐIỀU KHIỂN 43 3.1. Cấu trúc rẽ nhánh 43 3.1.1. Cấu trúc if-else 43 3.1.2. Cấu trúc switch: 46 3.2. Cấu trúc lặp 48 3.2.1. Cấu trúc lặp for 49 3.2.2. Cấu trúc lặp while 51 3.2.3. Cấu trúc lặp do-while 53 3.3. Câu lệnh break, continute 54 3.3.1. Câu lệnh break 54 3.3.2. Câu lệnh continue 55 CHƯƠNG 4. HÀM VÀ TRUYỀN THAM SỐ 57 4.1. Định nghĩa hàm trong C 57 4.1.1. Khai báo hàm 57 4.1.2. Phạm vi hoạt động của các biến 59 4.2. Truyền tham số cho hàm 61 4.3. Một số ví dụ minh họa 64 CHƯƠNG 5. CÁC KIỂU DỮ LIỆU CÓ CẤU TRÚC 65 5.1. Kiểu dữ liệu mảng 65 5.1.1. Mảng một chiều 65 5.1.2. Mảng hai chiều 69 5.2. Chuỗi ký tự 78 5.2.1. Khái niệm 78 5.2.2. Một số hàm thao tác trên chuỗi ký tự 79 5.2.3. Một số ví dụ minh họa 81 5.3. Dữ liệu structure 81 4
  5. 5.3.1. Khái niệm 81 5.3.2. Truy xuất đến các thành phần kiểu cấu trúc 82 5.3.3. Khai báo kiểu cấu trúc 82 5.3.4. Cách khai báo biến có kiểu structure 82 CHƯƠNG 6. TẬP TIN 86 6.1. Khái niệm về tệp tin 86 6.2. Một số hàm thường dùng khi thao tác trên tệp 87 6.2.1. Khai báo sử dụng tệp 87 6.2.2. Mở tệp - hàm fopen 87 6.2.3. Đóng tệp - hàm fclose 89 6.2.4. Đóng tất cả các tệp đang mở- hàm fcloseall: 90 6.2.5. Kiểmtra cuối tệp - hàm feof 90 6.2.6. Truy nhập ngẫu nhiên - các hàm di chuyên con trỏ chỉ vị: 90 6.2.6.1. Chuyển con trỏ chỉ vị về đầu tệp - Hàm rewind: 90 6.2.6.2. Chuyển con trỏ chỉ vị trí cần thiết - Hàm fseek 91 6.2.6.3. Vị trí hiện tại của con trỏ chỉ vị - Hàm ftell: 91 6.2.7. Ghi các mẫu tin lên tệp - hàm fwrite 92 6.2.8. Đọc các mẫu tin từ tệp - hàm fread 93 6.2.9. Nhập xuất ký tự 94 6.2.9.1. Các hàm putc và fputc 94 6.2.9.2. Các hàm getc và fgettc 95 6.2.10. Xoá tệp - hàm unlink: 96 6.3. Một số ví dụ 97 6.3.1. Ghi, đọc mảng 97 6.3.2. Ghi, đọc structure 98 Tài liệu tham khảo 101 5
  6. CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ LẬP TRÌNH 1.1. Khái niệm về chương trình máy tính Phần này chúng ta sẽ tìm hiểu một số khái niệm căn bản về thuật toán, chương trình, ngôn ngữ lập trình. Thuật ngữ "thuật giải" và "thuật toán" dĩ nhiên có sự khác nhau song trong nhiều trường hợp chúng có cùng nghĩa. 1.1.1. Chương trình (Program) Là một tập hợp các mô tả, các phát biểu, nằm trong một hệ thống qui ước về ý nghĩa và thứ tự thực hiện, nhằm điều khiển máy tính làm việc. Theo Niklaus Wirth thì: Chương trình = Thuật toán + Cấu trúc dữ liệu Các thuật toán và chương trình đều có cấu trúc dựa trên 3 cấu trúc điều khiển cơ bản: Tuần tự (Sequential): Các bước thực hiện tuần tự một cách chính xác từ trên xuống, mỗi bước chỉ thực hiện đúng một lần. Chọn lọc (Selection): Chọn 1 trong 2 hay nhiều thao tác để thực hiện. Lặp lại (Repetition): Một hay nhiều bước được thực hiện lặp lại một số lần. Muốn trở thành lập trình viên chuyên nghiệp bạn hãy làm đúng trình tự để có thói quen tốt và thuận lợi sau này trên nhiều mặt của một người làm máy tính. Bạn hãy làm theo các bước sau: Tìm, xây dựng thuật giải (trên giấy) viết chương trình trên máy dịch chương trình chạy và thử chương trình 1.1.2. Giải thuật (Algorithm) Là một dãy các thao tác xác định trên một đối tượng, sao cho sau khi thực hiện một số hữu hạn các bước thì đạt được mục tiêu. Theo R.A.Kowalski thì bản chất của thuật giải: Thuật giải = Logic + Điều khiển 6
  7. Logic: Đây là phần khá quan trọng, nó trả lời câu hỏi "Thuật giải làm gì, giải quyết vấn đề gì?", những yếu tố trong bài toán có quan hệ với nhau như thế nào v.v Ở đây bao gồm những kiến thức chuyên môn mà bạn phải biết để có thể tiến hành giải bài toán. Ví dụ 1.1: Để giải một bài toán tính diện tích hình cầu, mà bạn không còn nhớ công thức tính hình cầu thì bạn không thể viết chương trình cho máy để giải bài toán này được. Điều khiển: Thành phần này trả lời câu hỏi: giải thuật phải làm như thế nào?. Chính là cách thức tiến hành áp dụng thành phần logic để giải quyết vấn đề. 1.1.3. Ngôn ngữ lập trình (Programming language) Ngôn ngữ lập trình là hệ thống các ký hiệu tuân theo các qui ước về ngữ pháp và ngữ nghĩa, dùng để xây dựng thành các chương trình cho máy tính. Một chương trình được viết bằng một ngôn ngữ lập trình cụ thể (ví dụ C, ) gọi là chương trình nguồn, chương trình dịch làm nhiệm vụ dịch chương trình nguồn thành chương trình thực thi được trên máy tính. 1.2. Biểu diễn thuật toán Khi chứng minh hoặc giải một bài toán trong toán học, ta thường dùng những ngôn từ toán học như: "ta có", "điều phải chứng minh", "giả thuyết", và sử dụng những phép suy luận toán học như phép suy ra, tương đương, Thuật toán là một phương pháp thể hiện lời giải bài toán nên cũng phải tuân theo một số quy tắc nhất định. Ðể có thể truyền đạt thuật toán cho người khác hay chuyển thuật toán thành chương trình máy tính, ta phải có phương pháp biểu diễn thuật toán. a) Các đặc trưng của thuật toán: Tính xác định: Các thao tác, các đối tượng, phương tiện trong thuật toán phải có ý nghĩa rõ ràng, không được gây nhầm lẫn. Nói cách khác, hai cơ chế hoạt động khác nhau cùng thực hiện một thuật toán, sử dụng các đối tượng, phương tiện nhập phải cho cùng một kết quả. 7
  8. Tính dừng: Đòi hỏi thuật toán phải dừng và cho kết quả sau một số hữu hạn các bước. Tính đúng của thuật toán: Thuật toán đúng là thuật toán cho kết quả thỏa mãn đặc tả thuật toán với mọi trường hợp của các đối tượng, phương tiện nhập. Tính phổ dụng: Thuật toán để giải một lớp bài toán gồm nhiều bài cụ thể, lớp đó được xác định bởi đặc tả. Dĩ nhiên là có lớp bài toán chỉ gồm 1 bài. Thuật toán khi đó sẽ không cần sử dụng đối tượng, phương tiện nhập nào cả. b) Phương pháp biểu diễn: Thuật toán có thể diễn đạt dưới nhiều hình thức, chẳng hạn dưới dạng lưu đồ, dạng ngôn ngữ tự nhiên, dạng mã giả hoặc một ngôn ngữ lập trình nào khác. Dạng ngôn ngữ tự nhiên: Thuật toán có thể trình bày dưới dạng ngôn ngữ tự nhiên theo trình tự các bước thực hiện trong thuật toán. Dạng ngôn ngữ lập trình: Dùng cấu trúc lệnh, dữ liệu của một ngôn ngữ lập trình nào đó để mô tả. Dạng mã giả: Thuật toán trình bày trong dạng văn bản bằng ngôn ngữ tự nhiên tuy dễ hiểu nhưng khó cài đặt. Dùng một ngôn ngữ lập trình nào đó để diễn tả thì phức tạp, khó hiểu. Thông thường thuật toán cũng được trao đổi dưới dạng văn bản – tuy không ràng buộc nhiều vào cú pháp xác định như các ngôn ngữ lập trình, nhưng cũng tuân theo một số quy ước ban đầu – ta gọi là dạng mã giả. Tùy theo việc định hướng cài đặt thuật toán theo ngôn ngữ lập trình nào ta diễn đạt thuật toán gần với ngôn ngữ ấy. Dạng lưu đồ: Trong các phương pháp biểu diễn, chúng ta sẽ chủ yếu nghiên cứu phương pháp biểu diễn theo dạng này. Dạng lưu đồ dùng các hình vẽ (có quy ước) để diễn đạt thuật toán. Lưu đồ cho hình ảnh trực quan và tổng thể của thuật toán, cho nên thường được sử dụng nhiều nhất. 1.2.1. Sử dụng ngôn ngữ tự nhiên Trong cách biểu diễn thuật toán theo ngôn ngữ tự nhiên, người ta sử dụng ngôn ngữ thường ngày để liệt kê các bước của thuật toán. Phương pháp biểu diễn này không 8
  9. yêu cầu người viết thuật toán cũng như người đọc thuật toán phải nắm các quy tắc. Tuy vậy, cách biểu diễn này thường dài dòng, không thể hiện rõ cấu trúc của thuật toán, đôi lúc gây hiểu lầm hoặc khó hiểu cho người đọc. Gần như không có một quy tắc cố định nào trong việc thể hiện thuật toán bằng ngôn ngữ tự nhiên. Tuy vậy, để dễ đọc, ta nên viết các bước con lùi vào bên phải và đánh số bước theo quy tắc phân cấp như 1, 1.1, 1.1.1, Ví dụ 1.2: Ðể tính tổng các số nguyên dương lẻ trong khoảng từ 1 đến n ta có thuật toán sau: B1. Hỏi giá trị của n. B2. S = 0 B3. i = 1 B4. Nếu i = n+1 thì sang bước B8, ngược lại sang bước B5 B5. Cộng thêm i vào S B6. Cộng thêm 2 vào i B7. Quay lại bước B4. B8. Tổng cần tìm chính là S. Ta chú ý đến bước B4. Ở đây ta muốn kết thúc thuật toán khi giá trị của i vượt quá n. Thay vì viết là "nếu i lớn hơn n" thì ta thay bằng điều kiện "nếu i bằng n+1" vì theo toán học "i = n+1" thì suy ra "i lớn hơn n". Nhưng điều kiện "i = n+1" không phải lúc nào cũng đạt được. Vì ban đầu i = 1 là số lẻ, sau mỗi bước, i được tăng thêm 2 nên i luôn là số lẻ. Nếu n là số chẵn thì n+1 là một số lẻ nên sau một số bước nhất định, i sẽ bằng n+1. Tuy nhiên, nếu n là một số lẻ thì n+1 là một số chẵn, do i là số lẻ nên dù có qua bao nhiêu bước đi chăng nữa, i vẫn khác n+1. Trong trường hợp đó, thuật toán trên sẽ bị quẩn. 1.2.2. Sử dụng lưu đồ - Sơ đồ khối Để dễ hơn về quy trình xử lý, các nhà lập trình đưa ra dạng lưu đồ để minh họa từng bước quá trình xử lý một vấn đề (bài toán). Các ký hiệu sử dụng trong phương pháp biểu diễn thuật toán bằng lưu đồ: 9
  10. Chú ý khi vẽ lưu đồ: - Trước tiên hãy tập trung vẽ một số đường đi chính của lưu đồ. - Thêm vào tất cả các nhánh và vòng lặp. - Một lưu đồ chỉ có một điểm Bắt đầu và một điểm kết thúc. - Mỗi bước trong chương trình không cần thể hiện trong lưu đồ. - Lưu đồ cần phải đáp ứng được yêu cầu: những người lập trình khác có thể hiểu lưu đồ một cách dễ dàng. 10
  11. Ví dụ 1.3: Đọc các thông tin như tên, tuối và lưu lại những người có tuổi trên 50 Ví dụ 1.4: Chuẩn bị cà phê Mô tả Ví dụ Mô tả Ví dụ Bắt đầu Bắt đầu Bắt đầu Cà phê, nước sôi LCB, ngày công Giá trị a, b Hòa cà phê vào nước sôi Nhân LCB với ngày công Chia –b cho a Bỏ đường vào Kết quả lương Nghiệm x Khuấy đều hỗn hợp Kết thúc Kết thúc Cà phê đã sẵn sàng Kết thúc 11
  12. Cộng 2 số So sánh 2 số Bắt đầu Bắt đầu a, b Số a, Số b c = a + b Số a có bằng Không c Số b không? Có Kết thúc Số a bằng Số b Số a không bằng Số b Kết thúc Kiểm tra tính hợp lệ của điểm Xếp lon vào thùng Bắt đầu Bắt đầu Điểm Thùng = 0 Lon Điểm >=0 và Không 1 Lon Điểm <=10 ? Có Thêm 1 Lon vào thùng Đi ểm hợp lệ Điểm không hợp lệ Chưa Kết thúc Thùng = 24 Lon? Bằng Kết thúc 12
  13. Kiểm tra loại số Kiểm tra tính hợp lệ của điểm Bắt đầu Số Bắt đầu Có Điểm Số > 0 ? Số dương Không Sai Điểm >=0 và Có Số 0 then begin 13
  14. x1 = (-b-sqrt(delta))/(2*a) x2 = (-b+sqrt(delta))/(2*a) xuất kết quả: phương trình có hai nghiệm là x1 và x2 end else if delta = 0 then xuất kết quả: phương trình có nghiệm kép là -b/(2*a) else {trường hợp delta < 0 } xuất kết quả: phương trình vô nghiệm 1.3. Các bước xây dựng chương trình Bước 1: Phân tích vấn đề và xác định các đặc điểm. (xác định I-P-O) Bước 2: Lập ra giải pháp. (đưa ra thuật giải) Bước 3: Cài đặt. (viết chương trình) Bước 4: Chạy thử chương trình. (dịch chương trình) Bước 5: Kiểm chứng và hoàn thiện chương trình. (thử nghiệm bằng nhiều số liệu và đánh giá) 1.4. Hệ đếm và biểu diễn số trong hệ đếm 1.4.1. Hệ đếm Hệ đếm là tập hợp các ký hiệu và qui tắc sử dụng tập ký hiệu đó để biểu diễn và xác định các giá trị các số. Mỗi hệ đếm có một số ký số hữu hạn. Tổng số ký số của mỗi hệ đếm được gọi là cơ số (base hay radix), ký hiệu là b. Trong ngành toán - tin học hiện nay phổ biến 4 hệ đếm như sau: Hệ đếm Cơ số Ký số và trị tuyệt đối Hệ nhị phân 2 0, 1 Hệ bát phân 8 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 Hệ thập phân 10 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 Hệ thập lục phân 16 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F 14
  15. Hệ đếm phổ biến hiện nay là hệ đếm thập phân. 1.4.2. Biểu diễn số trong các hệ đếm 1.4.2.1. Hệ đếm thập phân (decimal system) Hệ đếm thập phân hay hệ đếm cơ số 10 là một trong những phát minh của người Ả rập cổ, bao gồm 10 ký số theo ký hiệu sau: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 Qui tắc tính giá trị của hệ đếm này là mỗi đơn vị ở một hàng bất kỳ có giá trị bằng 10 đơn vị của hàng kế cận bên phải. Ở đây b = 10. Bất kỳ số nguyên dương trong hệ thập phân có thể thể hiện như là một tổng các chuỗi các ký số thập phân nhân cho 10 lũy thừa, trong đó số mũ lũy thừa được tăng thêm 1 đơn vị kể từ số mũ lũy thừa phía bên phải nó. Số mũ lũy thừa của hàng đơn vị trong hệ thập phân là 0. Ví dụ 1.5: Số 2105 có thể được thể hiện như sau: 2165 = 2 x 103 + 1 x 102 + 6 x 101 + 5 x 100 = 2 x 1000 + 1 x 100 + 6 x 10 + 5 x 1 Thể hiện như trên gọi là ký hiệu mở rộng của số nguyên vì: 2165 = 2000+100 +60+5 Như vậy, trong số 2165: ký số 5 trong số nguyên đại diện cho giá trị 5 đơn vị (1s), ký số 6 đại diện cho giá trị 6 chục (10s), ký số 1 đại diện cho giá trị 1 trăm (100s) và ký số 2 đại diện cho giá trị 2 nghìn (1000s). Nghĩa là, số lũy thừa của 10 tăng dần 1 đơn vị từ trái sang phải tương ứng với vị trí ký hiệu số, 100 = 1 101 = 10 102 = 100 103 = 1000 104 = 10000 Mỗi ký số ở thứ tự khác nhau trong số sẽ có giá trị khác nhau, ta gọi là giá trị vị trí (place value). Phần phân số trong hệ thập phân sau dấu chấm phân cách (theo qui ước của Mỹ) thể hiện trong ký hiệu mở rộng bởi 10 lũy thừa âm tính từ phải sang trái kể từ dấu chấm phân cách: Ví dụ 1.6: 15
  16. 2165.37 = 2 x 103 + 1 x 102 + 6 x 101 + 5 x 100 + 3 x 10-1+ 7 x 10-2 1 1 = 2 x 1000 + 1 x 100 + 6 x 10 + 5 x 1 +3 x + 7 x 10 100 3 7 = 2000 + 100 + 60 + 5 + + 10 100 Tổng quát, hệ đếm cơ số b (b≥2, b là số nguyên dương) mang tính chất sau:  Có b ký số để thể hiện giá trị số. Ký số nhỏ nhất là 0 và lớn nhất là b-1.  · Giá trị vị trí thứ n trong một số của hệ đếm bằng cơ số b lũy thừa n : b Số N(b) trong hệ đếm cơ số (b) thể hiện : N(b)= anan-1an-2 a1a0a-1a-2 a-m trong đó, số N(b) có n+1 ký số ở phần nguyên và m ký số ở phần thập phân, sẽ có giá trị là : n n-1 n-2 1 0 -1 -2 -m N(b)= an x b + an-1x b + an-2x b a1 x b + a0 x b + a-1 x b + a-2 x b a-m x b n i Hay: N(b)= aib i m 1.4.3. Hệ đếm nhị phân (binary number system) Với b=2, chúng ta có hệ đếm nhị phân. Ðây là hệ đếm đơn giản nhất với 2 chữ số là 0 và 1. Mỗi chữ số nhị phân gọi là BIT (viết tắt từ chữ BInary digiT). Hệ nhị phân tương ứng với 2 trạng thái của các linh kiện điện tử trong máy tính chỉ có: đóng (có điện hay có dòng điện đi qua) ký hiệu là 1 và tắt (không có điện hay không có dòng điện đi qua) ký hiệu là 0. Vì hệ nhị phân chỉ có 2 trị số là 0 và 1, nên khi muốn diễn tả một số lớn hơn, hoặc các ký tự phức tạp hơn thì cần kết hợp nhiều bit với nhau. Ta có thể chuyển đổi hệ nhị phân theo hệ thập phân quen thuộc. Ví dụ 1.7: Số 1110101 (2) sẽ tương đương với giá trị thập phân là: 117 Số nhị phân 1 1 1 0 1 0 1 Vị trí 6 5 4 3 2 1 0 16
  17. Trị vị trí 26 25 24 23 22 21 20 Hệ 10 là 64 32 16 8 4 2 1 Như vậy: 1110101(2) = 1x64 + 1x32 + 1x 16 + 0x8 + 1x4 + 0x2 + 1x1 = 117(10) 1.4.4. Hệ đếm thập lục phân (hexa-decimal number system) Hệ đếm thập lục phân là hệ cơ số b = 16 =24, tương đương với tập 4 chữ số nhị phân (4 bit). Khi thể hiện ở dạng hexa-decimal, ta có 16 ký tự gồm 10 chữ số từ 0 đến 9, và 6 chữ in A, B, C, D, E, F để biểu diễn các giá trị số tương ứng là 10, 11, 12, 13, 14, 15. Với hệ thập lục phân, trị vị trí là lũy thừa của 16. Ví dụ 1.8: 1 0 75(16) = 7x16 + 5x16 = 117 (10) 2 1 0 A2B(16)=10x16 + 2x16 + 11x16 = 2603(10) 1.4.5. Đổi một số nguyên từ hệ thập phân sang hệ b Tổng quát: Lấy số nguyên thập phân N(10) lần lượt chia cho b cho đến khi thương số bằng 0. Kết quả số chuyển đổi N(b) là các dư số trong phép chia viết ra theo thứ tự ngược lại. Ví dụ 1.9: Số 14 trong hệ thập phân sẽ được biểu diễn như thế nào trong hệ nhị phân (b =2). Dùng phép chia 2 liên tiếp ta có các số dư như sau: 14 2 0 7 2 1 3 2 1 2 2 Ta được: 14(10) = 0110(2)S ố dư 0 (remainders) 1 17
  18. CHƯƠNG 2. CÁC THÀNH PHẦN TRONG NGÔN NGỮ C 2.1. Các khái niệm cơ bản 2.1.1. Từ khóa Từ khoá là những từ được sử dụng để khai báo các kiểu dữ liệu, để viết các toán tử và các câu lệnh. Bảng dưới đây liệt kê các từ khoá của TURBO C: auto double int struct break else long switch case enum register typedef char extern return union continue for signed void do if static while default goto sizeof volatile const float short unsigned Ý nghĩa và cách sử dụng của mỗi từ khoá sẽ được đề cập sau này, ở đây ta cần Chú ý: - Không được dùng các từ khoá để đặt tên cho các hằng, biến, mảng, hàm - Từ khoá phải được viết bằng chữ thường, ví dụ: viết từ khoá khai báo kiểu nguyên là int chứ không phải là INT. 2.1.2. Tên Tên là một khái niệm rất quan trọng, nó dùng để xác định các đại lượng khác nhau trong một chương trình. Chúng ta có tên hằng, tên biến, tên mảng, tên hàm, tên con trỏ, tên tệp, tên cấu trúc, tên nhãn, Tên được đặt theo qui tắc sau: Tên là một dãy các ký tự bao gồm chữ cái, số và gạch nối. Ký tự đầu tiên của tên phải là chữ hoặc gạch nối. Tên không được trùng với khoá. Độ dài cực đại của tên theo 18
  19. mặc định là 32 và có thể được đặt lại là một trong các giá trị từ 1 tới 32 nhờ chức năng: Option-Compiler-Source-Identifier length khi dùng TURBO C. Ví dụ 2.1: Các tên đúng: a_1 delta x1 _step GAMA Các tên sai: 3MN Ký tự đầu tiên là số Chú ý: Trong C, tên bằng chữ thường m#2 Sử dụng ký tự # và chữ hoa là khác nhau ví dụ tên AB khác f(x) Sử dụng các dấu () với ab. Trong C, ta thường dùng chữ hoa để do Trùng với từ khoá đặt tên cho các hằng và dùng chữ thường để te ta Sử dụng dấu trắng đặt tên cho hầu hết cho các đại lượng khác Y-3 Sử dụng dấu - như biến, biến mảng, hàm, cấu trúc. Tuy nhiên đây không phải là điều bắt buộc. 2.1.3. Tập ký tự dùng trong ngôn ngữ C Mọi ngôn ngữ lập trình đều được xây dựng từ một bộ ký tự nào đó. Các ký tự được nhóm lại theo nhiều cách khác nhau để tạo nên các từ. Các từ lại được liên kết với nhau theo một qui tắc nào đó để tạo nên các câu lệnh. Một chương trình bao gồm nhiều câu lệnh và thể hiện một thuật toán để giải một bài toán nào đó. Ngôn ngữ C được xây dựng trên bộ ký tự sau: - 26 chữ cái hoa: A B C Z - 26 chữ cái thường: a b c z - 10 chữ số: 0 1 2 9 - Các ký hiệu toán học: + - * / = () - Ký tự gạch nối: _ - Các ký tự khác: . ,: ; [ ] {} ! \ & % # $ Dấu cách (space) dùng để tách các từ. Ví dụ chữ VIET NAM có 8 ký tự, còn VIETNAM chỉ có 7 ký tự. Chú ý: 19
  20. Khi viết chương trình, ta không được sử dụng bất kỳ ký tự nào khác ngoài các ký tự trên. Ví dụ như khi lập chương trình giải phương trình bậc hai ax2 +bx+c = 0 , ta cần tính biệt thức Delta = b2 - 4ac, trong ngôn ngữ C không cho phép dùng ký tự , vì vậy ta phải dùng ký hiệu khác để thay thế. 2.1.4. Các kiểu dữ liệu cơ sở Trong C sử dụng các các kiểu dữ liệu sau: a) Kiểu ký tự (char) Một giá trị kiểu char chiếm 1 byte (8 bit) và biểu diễn được một ký tự thông qua bảng mã ASCII. Ví dụ: Có hai kiểu dữ liệu char: kiểu signed char và unsigned char. Kiểu Phạm vi biểu diễn Số ký tự Kích thước Char (Signed char) -128 đến 127 256 1 byte Unsigned char 0 đến 255 256 1 byte Ví dụ sau minh hoạ sự khác nhau giữa hai kiểu dữ liệu trên: Xét đoạn chương trình sau: char ch1; 20
  21. unsigned char ch2; ch1 = 200; ch2 = 200; Khi đó thực chất: ch1 = -56; ch2 = 200; Nhưng cả ch1 và ch2 đều biểu diễn cùng một ký tự có mã 200. Phân loại ký tự: Có thể chia 256 ký tự làm ba nhóm: Nhóm 1: Nhóm các ký tự điều khiển có mã từ 0 đến 31. Chẳng hạn ký tự mã 13 dùng để chuyển con trỏ về đầu dòng, ký tự 10 chuyển con trỏ xuống dòng dưới (trên cùng một cột). Các ký tự nhóm này nói chung không hiển thị ra màn hình. Nhóm 2: Nhóm các ký tự văn bản có mã từ 32 đến 126. Các ký tự này có thể được đưa ra màn hình hoặc máy in. Nhóm 3: Nhóm các ký tự đồ hoạ có mã số từ 127 đến 255. Các ký tự này có thể đưa ra màn hình nhưng không in ra được (bằng các lệnh DOS). b) Kiểu nguyên Trong C cho phép sử dụng số nguyên kiểu int, số nguyên dài kiểu long và số nguyên không dấu kiểu unsigned. Kích cỡ và phạm vi biểu diễn của chúng được chỉ ra trong bảng dưới đây: Kiểu Phạm vi biểu diễn Kích thước int -32768 đến 32767 2 byte unsigned int 0 đến 65535 2 byte long -2147483648 đến 2147483647 4 byte unsigned long 0 đến 4294967295 4 byte Chú ý: Kiểu ký tự cũng có thể xem là một dạng của kiểu nguyên. 21
  22. c) Kiểu dấu phảy động Trong C cho phép sử dụng ba loại dữ liệu dấu phảy động, đó là float, double và long double. Kích cỡ và phạm vi biểu diễn của chúng được chỉ ra trong bảng dưới đây: Kiểu Phạm vi biểu diễn Số chữ số có nghĩa Kích thước Float 3.4E-38 đến 3.4E+38 7 đến 8 4 byte Double 1.7E-308 đến 1.7E+308 15 đến 16 8 byte long double 3.4E-4932 đến 1.1E4932 17 đến 18 10 byte Giải thích: Máy tính có thể lưu trữ được các số kiểu float có giá trị tuyệt đối từ 3.4E-38 đến 3.4E+38. Các số có giá trị tuyệt đối nhỏ hơn3.4E-38 được xem bằng 0. Phạm vi biểu diễn của số double được hiểu theo nghĩa tương tự. d) Định nghĩa kiểu bằng typedef Công dụng: Từ khoá typedef dùng để đặt tên cho một kiểu dữ liệu. Tên kiểu sẽ được dùng để khai báo dữ liệu sau này. Nên chọn tên kiểu ngắn và gọn để dễ nhớ. Chỉ cần thêm từ khoá typedef vào trước một khai báo ta sẽ nhận được một tên kiểu dữ liệu và có thể dùng tên này để khai báo các biến, mảng, cấu trúc, vv Cách viết: Viết từ khoá typedef, sau đó kiểu dữ liệu (một trong các kiểu trên), rồi đến tên của kiểu. Ví dụ 2.2: typedef int nguyen; sẽ đặt tên một kiểu int là nguyen. Sau này ta có thể dùng kiểu nguyen để khai báo các biến, các mảng int như ví dụ sau: nguyen x, y, a[10], b[20][30]; Tương tự cho các câu lệnh: typedef float mt50[50]; Đặt tên một kiểu mảng thực một chiều có 50 phần tử tên là mt50. typedef int m_20_30[20][30]; Đặt tên một kiểu mảng thực hai chiều có 20x30 phần tử tên là m_20_30. 22
  23. Sau này ta sẽ dùng các kiểu trên khai báo: mt50 a, b; m_20_30 x, y; e) Hằng Hằng là các đại lượng mà giá trị của nó không thay đổi trong quá trình tính toán. Tên hằng: Để đặt tên một hằng, ta dùng dòng lệnh sau: #define tên hằng giá trị Ví dụ 2.3: #define MAX 1000 Lúc này, tất cả các tên MAX trong chương trình xuất hiện sau này đều được thay bằng 1000. Vì vậy, ta thường gọi MAX là tên hằng, nó biểu diễn số 1000. Một ví dụ khác: #define pi 3.141593 Đặt tên cho một hằng float là pi có giá trị là 3.141593. Các loại hằng: - Hằng int: Hằng int là số nguyên có giá trị trong khoảng từ -32768 đến 32767. Ví dụ 2.4: #define number1 -50 //Định nghiã hằng int number1 có giá trị là -50 #define sodem 2732 //Định nghiã hằng int sodem có giá trị là 2732 Chú ý: Cần phân biệt hai hằng 5056 và 5056.0: ở đây 5056 là số nguyên còn 5056.0 là hằng thực. - Hằng long: Hằng long là số nguyên có giá trị trong khoảng từ -2147483648 đến 2147483647. Hằng long được viết theo cách: 23
  24. 1234L hoặc 1234l (thêm L hoặc l vào đuôi) Một số nguyên vượt ra ngoài miền xác định của int cũng được xem là long. Ví dụ 2.5: #define sl 8865056L //Định nghiã hằng long sl có giá trị là 8865056 #define sl 8865056 //Định nghiã hằng long sl có giá trị là 8865056 - Hằng ký tự: Hằng ký tự là một ký tự riêng biệt được viết trong hai dấu nháy đơn, ví dụ 'a'. Giá trị của 'a' chính là mã ASCII của chữ a. Như vậy giá trị của 'a' là 97. Hằng ký tự có thể tham gia vào các phép toán như mọi số nguyên khác. Ví dụ 2.6: '9'-'0' = 57-48 = 9 #define kt 'a' Định nghiã hằng ký tự kt có giá trị là 97 Đối với một vài hằng ký tự đặc biệt ta cần sử dụng cách viết sau (thêm dấu \): Cách viết Ký tự '\'' ' '\"' " '\\' \ '\n' \n (chuyển dòng) '\0' \0 (null) '\t' Tab '\b' Backspace '\r' CR (về đầu dòng) '\f' LF (sang trang) Chú ý: Cần phân biệt hằng ký tự '0' và '\0'. Hằng '0' ứng với chữ số 0 có mã ASCII là 48, còn hằng '\0' ứng với kýtự \0 (thường gọi là ký tự null) có mã ASCII là 0. Hằng ký tự thực sự là một số nguyên, vì vậy có thể dùng các số nguyên hệ 10 để biểu diễn các ký tự, ví dụ lệnh printf("%c%c", 65, 66) sẽ in ra AB. 24
  25. - Hằng xâu ký tự: Hằng xâu ký tự là một dãy ký tự bất kỳ đặt trong hai dấu nháy kép. Ví dụ 2.7: #define xau1 "Ha noi" #define xau2 "My name is Giang" Xâu ký tự được lưu trữ trong máy dưới dạng một bảng có các phần tử là các ký tự riêng biệt. Trình biên dịch tự động thêm ký tự null \0 vào cuối mỗi xâu (ký tự \0 được xem là dấu hiệu kết thúc của một xâu ký tự). Chú ý: Cần phân biệt hai hằng 'a' và "a". 'a' là hằng ký tự được lưu trữ trong 1 byte, còn "a" là hằng xâu ký tự được lưu trữ trong 1 mảng hai phần tử: phần tử thứ nhất chứa chữ a còn phần tử thứ hai chứa \0. 2.1.5. Cấu trúc một chương trình C Cấu trúc chương trình và hàm là một trong các vấn đề quan trọng của C. Hàm là một đơn vị độc lập của chương trình. Tính độc lập của hàm thể hiện ở hai điểm: - Không cho phép xây dựng một hàm bên trong các hàm khác. - Mỗi hàm có các biến, mảng riêng của nó và chúng chỉ được sử dụng nội bộ bên trong hàm. Nói cách khác hàm là đơn vị có tính chất khép kín. Một chương trình bao gồm một hoặc nhiều hàm. Hàm int main() là thành phần bắt buộc của chương trình. Chương trình bắt đầu thực hiện các câu lệnh đầu tiên của hàm int main() và kết thúc khi gặp dấu } cuối cùng của hàm này. Khi chương trình làm việc, máy có thể chạy từ hàm này sang hàm khác. Các chương trình C được tổ chức theo mẫu: hàm 1 hàm 2 25
  26. hàm n Bên ngoài các hàm ở các vị trí ( ) là chỗ đặt: các toán tử #include (dùng để khai báo sử dụng các hàm chuẩn), toán tử #define (dùng để định nghĩa các hằng), định nghĩa kiểu dữ liệu bằng typedef, khai báo các biến ngoài, mảng ngoài Việc truyền dữ liệu và kết quả từ hàm này sang hàm khác được thực hiện theo một trong hai cách: - Sử dụng đối của hàm. - Sử dụng biến ngoài, mảng ngoài Vậy nói tóm lại cấu truc cơ bản của chương trình như sau: - Các #include - Các #define - Khai báo các đối tượng dữ liệu ngoài (biến, mảng, cấu trúc vv ). - Khai báo nguyên mẫu các hàm. - Hàm int main(). - Định nghĩa các hàm (hàm main có thể đặt sau hoặc xen vào giữa các hàm khác). Ví dụ 2.8: Chương trình tính x lũy thừa y rỗi in ra màn hình kết quả: /* Chương trình Hello */ #include int main() { printf("Hello World"); } Một số qui tắc cần nhớ khi viết chương trình: - Qui tắc đầu tiên cần nhớ là: Mỗi câu lệnh có thể viết trên một hay nhiều dòng nhưng phải kết thúc bằng dấu ; 26
  27. - Qui tắc thứ hai là: Các lời giải thích cần được đặt giữa các dấu /* và */ và có thể được viết Trên một dòng Trên nhiều dòng Trên phần còn lại của dòng Qui tắc thứ ba là: Trong chương trình, khi ta sử dụng các hàm chuẩn, ví dụ như printf(), getch(), mà các hàm này lại chứa trong file stdio.h trong thư mục của C, vì vậy ở đầu chương trình ta phải khai báo sử dụng ; #include - Qui tắc thứ tư là: Một chương trình có thể chỉ có một hàm chính (hàm int main()) hoặc có thể có thêm vài hàm khác. 2.2. Biểu thức và các phép toán trong C 2.2.1. Biểu thức Toán hạng có thể xem là một đại lượng có một giá trị nào đó. Toán hạng bao gồm hằng, biến, phần tử mảng và hàm. Biểu thức lập nên từ các toán hạng và các phép tính để tạo nên những giá trị mới. Biểu thức dùng để diễn đạt một công thức, một qui trình tính toán, vì vậy nó là một thành phần không thể thiếu trong chương trình. Biểu thức là một sự kết hợp giữa các phép toán và các toán hạng để diễn đạt một công thức toán học nào đó. Mỗi biểu thức có sẽ có một giá trị. Như vậy hằng, biến, phần tử mảng và hàm cũng được xem là biểu thức. Trong C, ta có hai khái niệm về biểu thức: - Biểu thức gán - Biểu thức điều kiện Biểu thức được phân loại theo kiểu giá trị: nguyên và thực. Trong các mệnh đề logic, biểu thức được phân thành đúng (giá trị khác 0) và sai (giá trị bằng 0). Biểu thức thường được dùng trong: 27
  28. - Vế phải của câu lệnh gán. - Làm tham số thực sự của hàm. - Làm chỉ số. - Trong các toán tử của các cấu trúc điều khiển. Tới đây, ta đã có hai khái niệm chính tạo nên biểu thức đó là toán hạng và phép toán. Toán hạng gồm: hằng, biến, phần tử mảng và hàm trước đây ta đã xét. Dưới đây ta sẽ nói đến các phép toán. Lệnh gán và biểu thức: Biểu thức gán là biểu thức có dạng: v = e Trong đó v là một biến (hay phần tử mảng), e là một biểu thức. Giá trị của biểu thức gán là giá trị của e, kiểu của nó là kiểu của v. Nếu đặt dấu ; vào sau biểu thức gán ta sẽ thu được phép toán gán có dạng: v = e; Biểu thức gán có thể sử dụng trong các phép toán và các câu lệnh như các biểu thức khác. Ví dụ như khi ta viết a = b = 5; thì điều đó có nghĩa là gán giá trị của biểu thức b = 5 cho biến a. Kết qủa là b = 5 và a = 5. Hoàn toàn tương tự như: a = b = c = d = 6; gán 6 cho cả a, b, c và d Ví dụ 2.9: z = (y = 2) * (x = 6); //Ở đây * là phép toán nhân gán 2 cho y, 6 cho x và nhân hai biểu thức lại cho ta z = 12. 2.2.2. Các phép toán a) Các phép toán số học 28
  29. Các phép toán hai ngôi số học là Phép toán ý nghĩa Ví dụ + Phép cộng a+b - Phép trừ a-b * Phép nhân a * b a/b / Phép chia (Chia số nguyên sẽ chặt phần thập phân) a%b % Phép lấy phần dư (Cho phần dư của phép chia a cho b) Có phép toán một ngôi - ví du -(a+b) sẽ đảo giá trị của phép cộng (a+b). Ví dụ 2.10: 11/3 = 3 11%3 = 2 -(2+6) = -8 Các phép toán + và - có cùng thứ tự ưu tiên, có thứ tự ưu tiên nhỏ hơn các phép * , / , % và cả ba phép này lại có thứ tự ưu tiên nhỏ hơn phép trừ một ngôi. Các phép toán số học được thực hiện từ trái sang phải. Số ưu tiên và khả năng kết hợp của phép toán được chỉ ra trong một mục sau này b) Các phép toán quan hệ và logic Phép toán quan hệ và logic cho ta giá trị đúng (1) hoặc giá trị sai (0). Nói cách khác, khi các điều kiện nêu ra là đúng thì ta nhận được giá trị 1, ngược lại ta nhận giá trị 0. Các phép toán quan hệ là: 29
  30. Phép toán ý nghiã Ví dụ a>b > So sánh lớn hơn 4>5 có giá trị 0 So sánh lớn hơn hoặc a >= b >= bằng 6 >= 2 có giá trị 1 a<b < So sánh nhỏ hơn 6<= 7 có giá trị 1 So sánh nhỏ hơn hoặc a<= b <= bằng 8<= 5 có giá trị 0 a == b == So sánh bằng nhau 6 == 6 có giá trị 1 a!= b != So sánh khác nhau 9!= 9 có giá trị 0 Bốn phép toán đầu có cùng số ưu tiên, hai phép sau có cùng số thứ tự ưu tiên nhưng thấp hơn số thứ tự của bốn phép đầu. Các phép toán quan hệ có số thứ tự ưu tiên thấp hơn so với các phép toán số học, cho nên biểu thức: i<n-1 được hiểu là i<(n-1). Các phép toán logic: Phép phủ định một ngôi ! a !a khác 0 0 bằng 0 1 Phép và (AND) &&, phép hoặc (OR) || a b a&&b a||b khác 0 khác 0 1 1 khác 0 bằng 0 0 1 bằng 0 khác 0 0 1 30
  31. bằng 0 bằng 0 0 0 Các phép quan hệ có số ưu tiên nhỏ hơn so với ! nhưng lớn hơn so với && và ||, vì vậy biểu thức như: (a d) có thể viết lại thành: a d Chú ý: Cả a và b có thể là nguyên hoặc thực. c) Phép toán tăng giảm C đưa ra hai phép toán một ngôi để tăng và giảm các biến (nguyên và thực). Toán tử tăng là ++ sẽ cộng 1 vào toán hạng của nó, toán tử giảm thì sẽ trừ toán hạng đi 1. Ví dụ 2.11: n = 5 ++n //Cho ta n = 6 n //Cho ta n = 4 Ta có thể viết phép toán ++ và trước hoặc sau toán hạng như sau: ++n, n++, n, n . Sự khác nhau của ++n và n++ ở chỗ: trong phép n++ thì tăng sau khi giá trị của nó đã được sử dụng, còn trong phép ++n thì n được tăng trước khi sử dụng. Sự khác nhau giữa n và n cũng như vậy. Ví dụ 2.12: n = 5 x = ++n //Cho ta x = 6 và n = 6 x = n++ //Cho ta x = 5 và n = 6 d) Thứ tự ưu tiên các phép toán: Các phép toán có độ ưu tiên khác nhau, điều này có ý nghĩa trong cùng một biểu thức sẽ có một số phép toán này được thực hiện trước một số phép toán khác. Thứ tự ưu tiên của các phép toán được trình bày trong bảng sau: TT Phép toán Trình tự kết hợp 1 () [] -> Trái qua phải 31
  32. 2 ! ~ & * - ++ (type) sizeof Phải qua trái 3 * (phép nhân) / % Trái qua phải 4 + - Trái qua phải 5 > Trái qua phải 6 >= Trái qua phải 7 == != Trái qua phải 8 & Trái qua phải 9 ^ Trái qua phải 10 | Trái qua phải 11 && Trái qua phải 12 || Trái qua phải 13 ?: Phải qua trái 14 = + = - = * = / = % = >= & = ^ = | = Phải qua trái 15 , Trái qua phải Chú thích: - Các phép toán tên một dòng có cùng thứ tự ưu tiên, các phép toán ở hàng trên có số ưu tiên cao hơn các số ở hàng dưới. - Đối với các phép toán cùng mức ưu tiên thì trình tự tính toán có thể từ trái qua phải hay ngược lại được chỉ ra trong cột trình tự kết hợp. Ví dụ 2.13: * px = *( px) (Phải qua trái) 8/4*6 = (8/4)*6 (Trái qua phải) Nên dùng các dấu ngoặc tròn để viết biểu thức một cách chính xác. Các phép toán lạ: Dòng 1: - [ ] Dùng để biểu diễn phần tử mảng, ví dụ: a[i][j] - . Dùng để biểu diễn thành phần cấu trúc, ví dụ: ht.ten - -> Dùng để biểu diễn thành phần cấu trúc thông qua con trỏ 32
  33. Dòng 2: - * Dùng để khai báo con trỏ, ví dụ: int *a - & Phép toán lấy địa chỉ, ví dụ: &x - (type) là phép chuyển đổi kiểu, ví dụ: (float)(x+y) Dòng 15: Toán tử , thường dùng để viết một dãy biểu thức trong toán tử for. e) Chuyển đổi kiểu giá trị Việc chuyển đổi kiểu giá trị thường diễn ra một cách tự động trong hai trường hợp sau: Khi gán biểu thức gồm các toán hạng khác kiểu. Khi gán một giá trị kiểu này cho một biến (hoặc phần tử mảng) kiểu khác. Điều này xảy ra trong toán tử gán, trong việc truyền giá trị các tham số thực sự cho các đối. Ngoài ra, ta có thể chuyển từ một kiểu giá trị sang một kiểu bất kỳ mà ta muốn bằng phép chuyển sau: (type) biểu thức Ví dụ 2.14: (float) (a+b) Chuyển đổi kiểu trong biểu thức: Khi hai toán hạng trong một phép toán có kiểu khác nhau thì kiểu thấp hơn sẽ được nâng thành kiểu cao hơn trước khi thực hiện phép toán. Kết quả thu được là một giá trị kiểu cao hơn. Chẳng hạn: - Giữa int và long thì int chuyển thành long. - Giữa int và float thì int chuyển thành float. - Giữa float và double thì float chuyển thành double. Ví dụ 2.15: 1.5*(11/3) = 4.5 1.5*11/3 = 5.5 33
  34. (11/3)*1.5 = 4.5 Chuyển đổi kiểu thông qua phép gán: Giá trị của vế phải được chuyển sang kiểu vế trái đó là kiểu của kết quả. Kiểu int có thể được được chuyển thành float. Kiểu float có thể chuyển thành int do chặt đi phần thập phân. Kiểu double chuyển thành float bằng cách làm tròn. Kiểu long được chuyển thành int bằng cách cắt bỏ một vài chữ số. Ví dụ 2.16: int n; n = 15.6 giá trị của n là 15 Đổi kiểu dạng (type)biểu thức: Theo cách này, kiểu của biểu thức được đổi thành kiểu type theo nguyên tắc trên. Ví dụ 2.17: Phép toán: (int)a Cho một giá trị kiểu int. Nếu a là float thì ở đây có sự chuyển đổi từ float sang int. Chú ý rằng bản thân kiểu của a vẫn không bị thay đổi. Nói cách khác, a vẫn có kiểu float nhưng (int)a có kiểu int. Đối với hàm toán học của thư viện chuẩn, thì giá trị của đối và giá trị của hàm đều có kiểu double, vì vậy để tính căn bậc hai của một biến nguyên n ta phải dùng phép ép kiểu để chuyển kiểu int sang double như sau: sqrt((double)n) Phép ép kiểu có cùng số ưu tiên như các toán tử một ngôi. Chú ý: Muốn có giá trị chính xác trong phép chia hai số nguyên cần dùng phép ép kiểu: ((float)a)/b Để đổi giá trị thực r sang nguyên, ta dùng: (int)(r+0.5) 34
  35. Chú ý thứ tự ưu tiên: (int)1.4*10 = 1*10 = 10 (int)(1.4*10) = (int)14.0 = 14 2.2.3. Biểu thức điều kiện Toán tử điều kiện tính toán một biểu thức và trả về một giá trị khác tuỳ thuộc vào biểu thức đó là đúng hay sai. Cú pháp: ? : Nếu là true thì giá trị trả về sẽ là kết quả 1, nếu không giá trị trả về là kết quả 1. 7==5?4: 3 //Trả về 3 vì 7 không bằng 5. 7==5+2?4: 3 //Trả về 4 vì 7 bằng 5+2. 5>3?a: b //Trả về a, vì 5 lớn hơn 3. a>b?a: b //Trả về giá trị lớn hơn, a hoặc b. 2.3. Khai báo biến 2.3.1. Khai báo biến Mỗi biến cần phải được khai báo trước khi đưa vào sử dụng. Việc khai báo biến được thực hiện theo mẫu sau: Kiểu dữ liệu của biến tên biến: Ví dụ 2.18: int a, b, c Khai báo ba biến int là a, b, c long dai, mn Khai báo hai biến long là dai và mn char kt1, kt2 Khai báo hai biến ký tự là kt1 và kt2 float x, y Khai báo hai biến float là x và y 35
  36. double canh1, Khai báo hai biến double là canh1 và canh2 canh2 Biến kiểu int chỉ nhận được các giá trị kiểu int. Các biến khác cũng có ý nghĩa tương tự. Các biến kiểu char chỉ chứa được một ký tự. Để lưu trữ được một xâu ký tự cần sử dụng một mảng kiểu char. Vị trí của khai báo biến: Các khai báo cần phải được đặt ngay sau dấu { đầu tiên của thân hàm và cần đứng trước mọi câu lệnh khác. Sau đây là một ví dụ về khai báo biến sai: (Khái niệm về hàm và cấu trúc chương trình sẽ nghiên cứu sau này) int main() { int a, b, c; a = 2; int d; /* Vị trí của khai báo sai */ } Khởi đầu cho biến: Nếu trong khai báo ngay sau tên biến ta đặt dấu = và một giá trị nào đó thì đây chính là cách vừa khai báo vừa khởi đầu cho biến. Ví dụ 2.19: int a, b = 20, c, d = 40; float e = -55.2, x = 27.23, y, z, t = 18.98; Việc khởi đầu và việc khai báo biến rồi gán giá trị cho nó sau này là hoàn toàn tương đương. Lấy địa chỉ của biến: Mỗi biến được cấp phát một vùng nhớ gồm một số byte liên tiếp. Số hiệu của byte đầu chính là địa chỉ của biến. Địa chỉ của biến sẽ được sử dụng trong một số hàm ta sẽ nghiên cứu sau này (ví dụ như hàm scanf). 36
  37. Để lấy địa chỉ của một biến ta sử dụng phép toán: & tên biến 2.3.2. Phạm vi của biến Khi lập trình, bạn phải nắm rõ phạm vi của biến. Nếu khai báo và sử dụng không đúng, không rõ ràng sẽ dẫn đến sai sót khó kiểm soát được, vì vậy bạn cần phải xác định đúng vị trí, phạm vi sử dụng biến trước khi sử dụng biến. - Khai báo biến ngoài (biến toàn cục): Vị trí biến đặt bên ngoài tất cả các hàm, cấu trúc Các biến này có ảnh hưởng đến toàn bộ chương trình. Chu trình sống của nó là bắt đầu chạy chương trình đến lúc kết thúc chương trình. - Khai báo biến trong (biến cục bộ): Vị trí biến đặt bên trong hàm, cấu trúc . Chỉ ảnh hưởng nội bộ bên trong hàm, cấu trúc đó . Chu trình sống của nó bắt đầu từ lúc hàm, cấu trúc được gọi thực hiện đến lúc thực hiện xong. 2.4. Ghi chú Trong khi lập trình cần phải ghi chú để giải thích các biến, hằng, thao tác xử lý giúp cho chương trình rõ ràng dễ hiểu, dễ nhớ, dễ sửa chữa và để người khác đọc vào dễ hiểu. Trong C có các ghi chú sau: // hoặc /* nội dung ghi chú */ Ví dụ 2.20: #include int main() { int a, b; //khai bao bien t kieu int a = 1; //gan 1 cho a b = 3; //gan 3 cho b /* thuat toan tim so lon nhat la neu a lon hon b thi a lon nhat nguoc lai b lon nhat */ if (a > b) printf("max: %d", a); else 37
  38. printf("max: %d", b); } Khi biên dịch chương trình, C gặp cặp dấu ghi chú sẽ không dịch ra ngôn ngữ máy. Tóm lại, đối với ghi chú dạng // dùng để ghi chú một hàng và dạng /* . */ có thể ghi chú một hàng hoặc nhiều hàng. 2.5. Nhập / Xuất dữ liệu trong C Phần này giới thiệu thư viện vào/ra chuẩn là một tập các hàm được thiết kế để cung cấp hệ thống vào/ra chuẩn cho các chương trình C. Chúng ta sẽ không mô tả toàn bộ thư viện vào ra ở đây mà chỉ quan tâm nhiều hơn đến việc nêu ra những điều cơ bản nhất để viết chương trình C tương tác với môi trường và hệ điều hành. 2.5.1. Hàm printf Kết xuất dữ liệu được định dạng. Cú pháp: printf ("chuỗi định dạng"[, đối mục 1, đối mục 2, ]); Khi sử dụng hàm phải khai báo tiền xử lý #include - printf: tên hàm, phải viết bằng chữ thường. - đối mục 1, : là các mục dữ kiện cần in ra màn hình. Các đối mục này có thể là biến, hằng hoặc biểu thức phải được định trị trước khi in ra. - chuỗi định dạng: được đặt trong cặp nháy kép (" "), gồm 3 loại: + Đối với chuỗi kí tự ghi như thế nào in ra giống như vậy. + Đối với những kí tự chuyển đổi dạng thức cho phép kết xuất giá trị của các đối mục ra màn hình tạm gọi là mã định dạng. Sau đây là các dấu mô tả định dạng: %c : Ký tự đơn %s : Chuỗi %d : Số nguyên thập phân có dấu 38
  39. %f : Số chấm động (ký hiệu thập phân) %e : Số chấm động (ký hiệu có số mũ) %g : Số chấm động (%f hay %g) %x : Số nguyên thập phân không dấu %u : Số nguyên hex không dấu %o : Số nguyên bát phân không dấu l : Tiền tố dùng kèm với %d, %u, %x, %o để chỉ số nguyên dài (ví dụ %ld) + Các ký tự điều khiển và ký tự đặc biệt \n : Nhảy xuống dòng kế tiếp canh về cột đầu tiên. \t :Canh cột tab ngang. \r : Nhảy về đầu hàng, không xuống hàng. \a : Tiếng kêu bip. \\ : In ra dấu \ \" : In ra dấu " \' : In ra dấu ' %%: In ra dấu % Ví dụ 2.21: Kết quả in ra màn hình: Bai hoc C dau tien. _ 39
  40. printf("Ma dinh dang \\\" in ra dau \" . \n"); ký tự điều khiển ký tự đặc biệt chuỗi ký tự Kết quả in ra màn hình Ma dinh dang \" in ra dau " _ Giả sử biến i có giá trị = 5 Kết quả in ra màn hình So ban vua nhap la: 5. _ Giả sử biến a có giá trị = 7 và b có giá trị = 4 Kết quả in ra màn hình Tong cua 2 so 7 va 4 la 11. _ Sửa lại Ví dụ 40
  41. printf("Tong cua 2 so %5d va %3d la %1d . \n", a, b, a+b); Bề rộng trường Kết quả in ra màn hình 2.5.2. Hàm scanf Cú pháp: scanf ("chuỗi định dạng"[, đối mục 1, đối mục 2, ]); Khi sử dụng hàm phải khai báo tiền xử lý #include - scanf: tên hàm, phải viết bằng chữ thường. - khung định dạng: được đặt trong cặp nháy kép (" ") là hình ảnh dạng dữ liệu nhập vào. - Đối mục 1, : là danh sách các đối mục cách nhau bởi dấu phẩy, mỗi đối mục sẽ tiếp nhận giá trị nhập vào. Ví dụ 2.22: scanf("%d", &i); đối mục 1 mã định dạng Nhập vào 12abc, biến i chỉ nhận giá trị 12. Nhập 3.4 chỉ nhận giá trị 3. scanf("%d%d", &a, &b); Nhập vào 2 số a, b phải cách nhau bằng khoảng trắng hoặc enter. scanf("%d/%d/%d", &ngay, &thang, &nam); Nhập vào ngày, tháng, năm theo dạng ngay/thang/nam (20/12/2002) Ví dụ 2.23: scanf("%d%*c%d%*c%d", &ngay, &thang, &nam); 41
  42. Nhập vào ngày, tháng, năm với dấu phân cách /, -, ; ngoại trừ số. scanf("%2d%2d%4d", &ngay, &thang, &nam); Nhập vào ngày, tháng, năm theo dạng dd/mm/yyyy. 42
  43. CHƯƠNG 3. CÁC CẤU TRÚC ĐIỀU KHIỂN Một chương trình bao gồm nhiều câu lệnh. Thông thường các câu lệnh được thực hiện một cách lần lượt theo thứ tự mà chúng được viết ra. Các cấu trúc điều khiển cho phép thay đổi trật tự nói trên, do đó máy có thể nhảy thực hiện một câu lệnh khác ở một ví trí trước hoặc sau câu lệnh hiện thời. Xét về mặt công dụng, có thể chia các cấu trúc điều khiển thành các nhóm chính:  Nhảy không có điều kiện.  Rẽ nhánh.  Tổ chức chu trình. Ngoài ra còn một số toán tử khác có chức năng bổ trợ như break, continue. 3.1. Cấu trúc rẽ nhánh 3.1.1. Cấu trúc if-else Toán tử if cho phép lựa chọn chạy theo một trong hai nhánh tuỳ thuộc vào sự bằng không và khác không của biểu thức. Nó có hai cách viết sau: if (biểu thức) if (biểu thức) khối lệnh 1; khối lệnh 1; /* Dạng một */ else khối lệnh 2 ; /* Dạng hai */ Hoạt động của biểu thức dạng 1: Máy tính giá trị của biểu thức. Nếu biểu thức đúng (biểu thức có giá trị khác 0) máy sẽ thực hiện khối lệnh 1 và sau đó sẽ thực hiện các lệnh tiếp sau lệnh if trong chương trình. Nếu biểu thức sai (biểu thức có giá trị bằng 0) thì máy bỏ qua khối lệnh 1 mà thực hiện ngay các lệnh tiếp sau lệnh if trong chương trình. 43
  44. Hoạt động của biểu thức dạng 2: Máy tính giá trị của biểu thức. Nếu biểu thức đúng (biểu thức có giá trị khác 0) máy sẽ thực hiện khối lệnh 1 và sau đó sẽ thực hiện các lệnh tiếp sau khối lệnh 2 trong chương trình. Nếu biểu thức sai (biểu thức có giá trị bằng 0) thì máy bỏ qua khối lệnh 1 mà thực hiện khối lệnh 2 sau đó thực hiện tiếp các lệnh tiếp sau khối lệnh 2 trong chương trình. Ví dụ 3.1: Chương trình nhập vào hai số a và b, tìm max của hai số rồi in kết quả lên màn hình. Chương trình có thể viết bằng cả hai cách trên như sau: Cách 1: #include int main() { float a, b, max; printf("\n Cho a = "); scanf("%f", &a); printf("\n Cho b = "); scanf("%f", &b); max = a; if (b>max) max = b; printf(" \n Max cua hai so a = %8.2f va b = %8.2f la Max = %8.2f", a, b, max); } Cách 2: #include int main() { float a, b, max; printf("\n Cho a = "); 44
  45. scanf("%f", &a); printf("\n Cho b = "); scanf("%f", &b); if (a>b) max = a; else max = b; printf(" \n Max cua hai so a = %8.2f va b = %8.2f la Max = %8.2f", a, b, max); } Sự lồng nhau của các toán tử if: C cho phép sử dụng các toán tử if lồng nhau có nghĩa là trong các khối lệnh (1 và 2) ở trên có thể chứa các toán tử if - else khác. Trong trường hợp này, nếu không sử dụng các dấu đóng mở ngoặc cho các khối thì sẽ có thể nhầm lẫn giữa các if-else. Chú ý là máy sẽ gắn toán tử else với toán tử if không có else gần nhất. Chẳng hạn như đoạn chương trình ví dụ sau: if (n>0) // if thứ nhất if (a>b) // if thứ hai z = a; else z = b; thì else ở đây sẽ đi với if thứ hai. Đoạn chương trình trên tương đương với: if (n>0) //if thứ nhất { if (a>b) // if thứ hai z = a; else z = b; 45
  46. } Trường hợp ta muốn else đi với if thứ nhất ta viết như sau: if (n>0) // if thứ nhất { if (a>b) // if thứ hai z = a; } else z = b; 3.1.2. Cấu trúc switch: Là cấu trúc tạo nhiều nhánh đặc biệt. Nó căn cứ vào giá trị một biểu thức nguyên để để chọn một trong nhiều cách nhảy. Cấu trúc tổng quát của nó là: switch (biểu thức nguyên) { case n1 khối lệnh 1 case n2 khối lệnh 2 case nk khối lệnh k [ default khối lệnh k+1 ] } Với ni là các số nguyên, hằng ký tự hoặc biểu thức hằng. Các ni cần có giá trị khác nhau. Đoạn chương trình nằm giữa các dấu { } gọi là thân của toán tử switch. default là một thành phần không bắt buộc phải có trong thân của switch. 46
  47. Sự hoạt động của toán tử switch phụ thuộc vào giá trị của biểu thức viết trong dấu ngoặc () như sau: Khi giá trị của biểu thức này bằng ni, máy sẽ nhảy tới các câu lệnh có nhãn là case ni. Khi giá trị biểu thức khác tất cả các ni thì cách làm việc của máy lại phụ thuộc vào sự có mặt hay không của lệnh default như sau: Khi có default máy sẽ nhảy tới câu lệnh sau nhãn default. Khi không có default máy sẽ nhảy ra khỏi cấu trúc switch. Chú ý: Máy sẽ nhảy ra khỏi toán tử switch khi nó gặp câu lệnh break hoặc dấu ngoặc nhọn đóng cuối cùng của thân switch. Ta cũng có thể dùng câu lệnh goto trong thân của toán tử switch để nhảy tới một câu lệnh bất kỳ bên ngoài switch. Khi toán tử switch nằm trong thân một hàm nào đó thì ta có thể sử dụng câu lệnh return trong thân của switch để ra khỏi hàm này (lệnh return sẽ đề cập sau). Khi máy nhảy tới một câu lệnh nào đó thì sự hoạt động tiếp theo của nó sẽ phụ thuộc vào các câu lệnh đứng sau câu lệnh này. Như vậy nếu máy nhảy tới câu lệnh có nhãn case ni thì nó có thể thực hiện tất cả các câu lệnh sau đó cho tới khi nào gặp câu lệnh break, goto hoặc return. Nói cách khác, máy có thể đi từ nhóm lệnh thuộc case ni sang nhóm lệnh thuộc case thứ ni+1. Nếu mỗi nhóm lệnh được kết thúc bằng break thì toán tử switch sẽ thực hiện chỉ một trong các nhóm lệnh này. Ví dụ 3.2: Lập chương trình phân loại học sinh theo điểm sử dụng cấu trúc switch: #include int main() { int diem; printf("\nVao du lieu:"); printf("\n Diem = "); 47
  48. scanf("%d", &diem); switch (diem) { case 0: case 1: case 2: case 3: printf("Kem\n"); break; case 4: printf("Yeu\n"); break; case 5: case 6: printf("Trung binh\n"); break; case 7: case 8: printf("Kha\n"); break; case 9: case 10: printf("Gioi\n"); break; default: printf("Vao sai\n"); } } 3.2. Cấu trúc lặp 48
  49. 3.2.1. Cấu trúc lặp for Toán tử for dùng để xây dựng cấu trúc lặp có dạng sau: for (biểu thức 1; biểu thức 2; biểu thức 3) Lệnh hoặc khối lệnh ; Toán tử for gồm ba biểu thức và thân for. Thân for là một câu lệnh hoặc một khối lệnh viết sau từ khoá for. Bất kỳ biểu thức nào trong ba biểu thức trên có thể vắng mặt nhưng phải giữ dấu ; . Thông thường biểu thức 1 là toán tử gán để tạo giá trị ban đầu cho biến điều khiển, biểu thức 2 là một quan hệ logic biểu thị điều kiện để tiếp tục chu trình, biểu thức ba là một toán tử gán dùng để thay đổi giá trị biến điều khiển. Hoạt động của toán tử for: Toán tử for hoạt động theo các bước sau: Xác định biểu thức 1 Xác định biểu thức 2 Tuỳ thuộc vào tính đúng sai của biểu thức 2 để máy lựa chọn một trong hai nhánh: - Nếu biểu thức hai có giá trị 0 (sai), máy sẽ ra khỏi for và chuyển tới câu lệnh sau thân for. - Nếu biểu thức hai có giá trị khác 0 (đúng), máy sẽ thực hiện các câu lệnh trong thân for. - Tính biểu thức 3, sau đó quay lại bước 2 để bắt đầu một vòng mới của chu trình. Chú ý: Nếu biểu thức 2 vắng mặt thì nó luôn được xem là đúng. Trong trường hợp này việc ra khỏi chu trình for cần phải được thực hiện nhờ các lệnh break, goto hoặc return viết trong thân chu trình. Trong dấu ngoặc tròn sau từ khoá for gồm ba biểu thức phân cách nhau bởi dấu ; . Trong mỗi biểu thức không những có thể viết một biểu thức mà có quyền viết một 49
  50. dãy biểu thức phân cách nhau bởi dấu phảy. Khi đó các biểu thức trong mỗi phần được xác định từ trái sang phải. Tính đúng sai của dãy biểu thức được tính là tính đúng sai của biểu thức cuối cùng trong dãy này. Trong thân của for ta có thể dùng thêm các toán tử for khác, vì thế ta có thể xây dựng các toán tử for lồng nhau. Khi gặp câu lệnh break trong thân for, máy ra sẽ ra khỏi toán tử for sâu nhất chứa câu lệnh này. Trong thân for cũng có thể sử dụng toán tử goto để nhảy đến một ví trí mong muốn bất kỳ. Ví dụ 3.3: Nhập một dãy số rồi đảo ngược thứ tự của nó. #include float x[] = {1.3, 2.5, 7.98, 56.9, 7.23}; int n = sizeof(x)/sizeof(float); int main() { int i, j; float c; for (i = 0, j = n-1; i float x[3][2], y[2][4], z[3][4], c; int main() { 50
  51. int i, j; printf("\n nhap gia tri cho ma tran X "); for (i = 0; i<= 2; ++i) for (j = 0; j<= 1; ++j) { printf("\n x[%d][%d] = ", i, j); scanf("%f", &c); x[i][j] = c; } printf("\n nhap gia tri cho ma tran Y "); for (i = 0; i<= 1; ++i) for (j = 0; j<= 3; ++j) { printf("\n y[%d][%d] = ", i, j); scanf("%f", &c); y[i][j] = c; } } 3.2.2. Cấu trúc lặp while Toán tử while dùng để xây dựng chu trình lặp dạng: while (biểu thức) Lệnh hoặc khối lệnh; Như vậy toán tử while gồm một biểu thức và thân chu trình. Thân chu trình có thể là một lệnh hoặc một khối lệnh. Hoạt động của chu trình như sau: Máy xác định giá trị của biểu thức, tuỳ thuộc giá trị của nó máy sẽ chọn cách thực hiện như sau: Nếu biểu thức có giá trị 0 (biểu thức sai), máy sẽ ra khỏi chu trình và chuyển tới thực hiện câu lệnh tiếp sau chu trình trong chương trình. 51
  52. Nếu biểu thức có giá trị khác không (biểu thức đúng), máy sẽ thực hiện lệnh hoặc khối lệnh trong thân của while. Khi máy thực hiện xong khối lệnh này nó lại thực hiện xác định lại giá trị biểu thức rồi làm tiếp các bước như trên. Chú ý: Trong các dấu ngoặc () sau while chẳng những có thể đặt một biểu thức mà còn có thể đặt một dãy biểu thức phân cách nhau bởi dấu phảy. Tính đúng sai của dãy biểu thức được hiểu là tính đúng sai của biểu thức cuối cùng trong dãy. Bên trong thân của một toán tử while lại có thể sử dụng các toán tử while khác. bằng cách đó ta đi xây dựng được các chu trình lồng nhau. Khi gặp câu lệnh break trong thân while, máy sẽ ra khỏi toán tử while sâu nhất chứa câu lệnh này. Trong thân while có thể sử dụng toán tử goto để nhảy ra khỏi chu trình đến một vị trí mong muốn bất kỳ. Ta cũng có thể sử dụng toán tử return trong thân while để ra khỏi một hàm nào đó. Ví dụ 3.5: Chương trình tính tích vô hướng của hai véc tơ x và y: #include float x[] = {2, 3.4, 4.6, 21}, y[] = {24, 12.3, 56.8, 32.9}; int main() { float s = 0; int i = -1; while (++i<4) s += x[i]*y[i]; printf("\n Tich vo huong hai vec to x va y la:%8.2f", s); } 52
  53. 3.2.3. Cấu trúc lặp do-while Khác với các toán tử while và for, việc kiểm tra điều kiện kết thúc đặt ở đầu chu trình, trong chu trình do while việc kiểm tra điều kiện kết thúc đặt cuối chu trình. Như vậy thân của chu trình bao giờ cũng được thực hiện ít nhất một lần. Chu trình do while có dạng sau: do Lệnh hoặc khối lệnh; while (biểu thức); Lệnh hoặc khối lệnh là thân của chu trình có thể là một lệnh riêng lẻ hoặc là một khối lệnh. Hoạt động của chu trình như sau: Máy thực hiện các lệnh trong thân chu trình. Khi thực hiện xong tất cả các lệnh trong thân của chu trình, máy sẽ xác định giá trị của biểu thức sau từ khoá while rồi quyết định thực hiện như sau: Nếu biểu thức đúng (khác 0) máy sẽ thực hiện lặp lại khối lệnh của chu trình lần thứ hai rồi thực hiện kiểm tra lại biểu thức như trên. Nếu biểu thức sai (bằng 0) máy sẽ kết thúc chu trình và chuyển tới thực hiện lệnh đứng sau toán tử while. Chú ý: Những điều lưu ý với toán tử while ở trên hoàn toàn đúng với do while. Ví dụ 3.6: Đoạn chương trình xác định phần tử âm đầu tiên trong các phần tử của mảng x. #include float x[5], c; int main() { int i = 0; printf("\n nhap gia tri cho ma tran x "); 53
  54. for (i = 0; i = 0 && i #include unsigned int n; int main() { int i, nt = 1; 54
  55. printf("\n cho n = "); scanf("%d", &n); for (i = 2; i float a[3][4]; int main() { int i, j, soptd = 0; float tongduong = 0, cucdai = 0, phu; 55
  56. for (i = 0; i<3; ++i) for (j = 0; i<4; ++j) { printf("\n a[%d][%d] = ", i, j); scanf("%f", &phu); a[i][j] = phu; if (a[i][j]<= 0) continue; tongduong +=a[i][j]; if (cucdai<a[i][j]) cucdai = a[i][j]; ++soptd; } printf("\n So phan tu duong la: %d", soptd); printf("\n Tong cac phan tu duong la: %8.2f", tongduong); printf("\n Cuc dai phan tu duong la: %8.2f", cucdai); } 56