Giáo trình Lập trình C++ - Lê Phú Hiếu

194 trang hapham 3340

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình Lập trình C++ - Lê Phú Hiếu", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

giao_trinh_lap_trinh_c_le_phu_hieu.pdf

Nội dung text: Giáo trình Lập trình C++ - Lê Phú Hiếu

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ TP.HCM GIÁO TRÌNH LẬP TRÌNH C++ LÊ PHÚ HIẾU Biên soạn
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ TP.HCM GIÁO TRÌNH LẬP TRÌNH C++ DÙNG CHO SINH VIÊN THUỘC KHỐI NGÀNH KỸ THUẬT KHÔNG CHUYÊN VỀ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN Tác giả Lê Phú Hiếu THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH 2
LỜI NÓI ĐẦU C++ hiện là ngôn ngữ lập trình (NNLT) được ưa chuộng và sử dụng rộng rãi do tính năng mạnh mẽ, đa dụng của nó. Đây là NNLT được nhiều trường đại học và cao đẳng trong và ngoài nước sử dụng để giảng dạy lập trình ban đầu cho sinh viên. Giáo trình “Lập trình C++” này được viết nhằm phục vụ cho đối tượng là sinh viên các hệ Cao đẳng và Đại học thuộc khối ngành Kỹ thuật (Không chuyên về Công nghệ Thông Tin). Mục tiêu của giáo trình nhằm cung cấp kiến thức cơ bản về ngôn ngữ lập trình C++, đủ để giải quyết những bài toán lập trình trong nhiều lĩnh vực khác nhau như: tính toán, kỹ thuật, sinh học, quản lý, Với số lượng trang khiêm tốn, giáo trình này giới hạn, không đề cập đến cách tiếp cận lập trình hướng đối tượng mà chỉ nhấn mạnh đến kiểu lập trình truyền thống, lập trình đơn thể (module), theo tiếp cận hướng cấu trúc. Kiểu lập trình truyền thống là quan trọng và theo ý kiến cá nhân là bắt buộc phải giảng dạy cho người mới bắt đầu học lập trình trước khi chuyển sang học lập trình theo tiếp cận hướng đối tượng. Giáo trình được tổ chức thành 8 chương, cuối mỗi chương đều có câu hỏi và bài tập để cũng cố kiến thức phần lý thuyết. Phần lý thuyết được trình bày cô đọng, tập trung vào những kiến cốt lõi, cần thiết để áp dụng trong viết mã 3
chương trình. Phần giải bài tập sẽ được thực hiện trong tài liệu khác. Các chương trình ví dụ minh họa trong tài liệu đã được thử nghiệm và chạy tốt trong môi trường Visual C++ 6.0. Giáo trình này có thể được dùng làm tài liệu cho sinh viên tự học. Giảng viên cũng có thể sử dụng để tham khảo trong giảng dạy môn lập trình. Mặc dù có nhiều cố gắng nhưng không thể tránh khỏi thiếu sót, rất mong nhận được sự nhận xét, phê bình của đồng nghiệp và bạn đọc để tài liệu được hoàn thiện hơn. Tác giả 4
Mục lục BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ___ 1 CHƯƠNG 1. MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ LẬP TRÌNH ___ 13 1. Thuật toán (Algorithm) ___ 13 1.1. Khái niệm ___ 13 1.2. Các đặc trưng của thuật toán ___ 13 1.3. Các công cụ biểu diễn thuật toán ___ 14 2. Ngôn ngữ lập trình (NNLT) ___ 15 3. Chương trình (máy tính) ___ 16 4. Các bước xây dựng chương trình ___ 17 5. Câu hỏi và bài tập ___ 18 CHƯƠNG 2. CÁC YẾU TỐ CƠ BẢN CỦA NNLT C/C++ ___ 21 1. Bộ ký tự (character set) ___ 21 2. Danh hiệu (identifier) ___ 21 3. Từ khóa (keyword) ___ 22 4. Chú thích (comment) ___ 22 5. Các kiểu dữ liệu cơ bản (base type) ___ 23 5.1. Số nguyên ___ 23 5
5.2. Số thực (độ chính xác đơn – 6 chữ số lẻ) ___ 23 5.3. Số thực (độ chính xác kép – 15 chữ số lẻ): ___ 24 5.4. Kí tự ___ 24 6. Hằng (constant) ___ 25 Một số kí tự đặc biệt: ___ 26 7. Biến (variable) ___ 27 8. Biểu thức (expression) ___ 29 9. Chuyển đổi kiểu (type conversion) ___ 29 10. Các toán tử (operator) ___ 30 10.1. Toán tử số học ___ 30 10.2. Toán tử quan hệ (so sánh) ___ 30 10.3. Toán tử logic ___ 31 10.4. Toán tử gán ___ 31 10.5. Toán tử điều kiện ( ? : ) ___ 32 10.6. Toán tử tăng (++), giảm (––) một đơn vị ___ 33 Biểu thức có dạng ___ 33 10.7. Toán tử dịch chuyển số học ___ 34 10.8. Toán tử thao tác trên từng bít ___ 34 6
10.9. Toán tử ép kiểu (đã nói ở trên) ___ 34 10.10. Toán tử “lấy địa chỉ của” ( & ) ___ 34 10.11. Toán tử sizeof: ___ 34 11. Độ ưu tiên và trật tự kết hợp các toán tử (precedence and associativity) ___ 35 12. Câu lệnh (statement, instruction) ___ 36 13. Xuất / Nhập dữ liệu đơn giản trong C/C++ ___ 37 14. Một vài chương trình C/C++ đơn giản ___ 39 15. Câu hỏi ___ 46 16. Bài tập về phép toán và biểu thức ___ 49 CHƯƠNG 3. CÁC CẤU TRÚC ĐIỀU KHIỂN (CONTROL STRUCTURES) ___ 62 1. Cấu trúc rẽ nhánh (if then else ) ___ 62 2. Cấu trúc lựa chọn (switch . . .) ___ 66 3. Cấu trúc lặp while ( ) ___ 69 4. Cấu trúc lặp do while ( ) ___ 71 5. Cấu trúc lặp for ( ) ___ 74 6. Câu lệnh break ___ 77 7. Câu lệnh continue (ít dùng) ___ 78 7
8. Câu lệnh goto ___ 78 9. Câu hỏi ___ 79 10. Bài tập ___ 91 10.1. Cấu trúc rẻ nhánh ___ 91 10.2. Cấu trúc lựa chọn ___ 92 10.3. Cấu trúc lặp ___ 93 CHƯƠNG 4. HÀM (FUNCTION) ___ 102 1. Khái niệm ___ 102 2. Khai báo và định nghĩa hàm ___ 103 3. Lệnh return ___ 104 4. Các dạng hàm ___ 104 4.1. Hàm không có tham số ___ 104 4.2. Hàm với nhiều tham số ___ 106 4.3. Hàm nguyên mẫu (function prototype) ___ 107 4.4. Tổ chức một chương trình “C/C++” (trên cùng 1 tập tin) ___ 108 5. Các phương pháp truyền tham số ___ 109 6. Phạm vi (scope) và cấp lưu trữ (storage class) của các đối tượng ___ 111 6.1. Phạm vi ___ 111 8
6.2. Cấp lưu trữ ___ 113 7. Cơ chế gọi hàm và bộ nhớ stack ___ 120 8. Hàm có tham số với giá trị ngầm định (Function with default arguments) ___ 123 9. Nạp chồng hàm (Function overloading) ___ 124 10. Một số gợi ý khi thiết kế hàm ___ 126 11. Một số ví dụ minh họa ___ 127 12. Câu hỏi ___ 127 13. Bài tập ___ 131 CHƯƠNG 5. KIỂU MẢNG (ARRAY) ___ 134 1. Khái niệm ___ 134 2. Khai báo & khởi tạo giá trị các phần tử mảng trong “C/C++” ___ 134 3. Truy xuất các phần tử của mảng ___ 136 4. Truyền tham số mảng cho hàm ___ 137 5. Các thao tác cơ bản trên mảng 1 chiều ___ 138 5.1. Nhập giá trị cho các phần tử mảng. ___ 138 5.2. Xuất giá trị các phần tử mảng (ra màn hình). ___ 140 5.3. Thêm 1 phần tử vào mảng. ___ 141 9
5.4. Xóa một phần tử ra khỏi mảng. ___ 142 5.5. Tìm kiếm trên mảng. ___ 143 5.6. Sắp xếp mảng. ___ 145 6. Câu hỏi ___ 149 7. Bài tập ___ 149 Mảng 1 chiều ___ 149 Mảng 2 chiều ___ 152 CHƯƠNG 6. CON TRỎ (POINTER) ___ 153 1. Khái niệm ___ 153 2. Khai báo biến con trỏ ___ 153 3. Truy xuất biến trỏ ___ 154 4. Số học con trỏ ___ 155 5. Liên hệ giữa con trỏ và mảng ___ 156 6. Con trỏ đa cấp ___ 157 7. Truyền tham số con trỏ cho hàm ___ 158 8. Mảng các con trỏ ___ 158 9. Từ khóa const với con trỏ ___ 159 10. Cấp phát động ___ 160 10
11. Con trỏ hàm ___ 164 12. Con trỏ và chuỗi kí tự ___ 165 13. Ứng dụng con trỏ ___ 167 14. Sơ lược về kiểu tham chiếu (Reference) - Chỉ có trong C++. _ 167 15. Bài tập ___ 168 CHƯƠNG 7. KIỂU STRUCT ___ 175 1. Khái niệm ___ 175 2. Khai báo và truy xuất biến struct trong ‘C’ ___ 175 3. Lệnh typedef ___ 177 4. Kiểu enum ___ 178 Khai báo ___ 178 5. Mảng các struct ___ 179 6. Con trỏ trỏ đến biến kiểu struct ___ 180 7. Truyền tham số kiểu struct cho hàm ___ 181 8. Kiểu union ___ 181 9. Bài tập ___ 182 CHƯƠNG 8. File ___ 183 1. Giới thiệu chung ___ 183 11
2. Thao tác trên kiểu file ___ 183 2.1. Mở File ( liên kết kênh nhập/xuất với file đĩa ) ___ 183 2.2. Xử lý File ___ 184 2.3. Đóng File ___ 185 2.4. Ví dụ Vào/Ra File định dạng ___ 185 2.5. Ví dụ Vào/Ra kí tự ___ 188 2.6. Ví dụ Vào/Ra File nhị phân ___ 189 3. Bài tập ___ 191 TÀI LIỆU THAM KHẢO ___ 193 12
CHƯƠNG 1. MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ LẬP TRÌNH 1. Thuật toán (Algorithm) 1.1. Khái niệm • Thuật toán là khái niệm cơ sở của toán học và tin học. • Thuật toán là phương pháp thể hiện lời giải của vấn đề – bài toán. • Thuật toán là dãy các thao tác, các hướng dẫn rõ ràng, được sắp xếp theo một trình tự xác định, sao cho 2 bộ xử lý (người/máy) khác nhau, với cùng điều kiện đầu vào như nhau thì sau một số bước hữu hạn thực hiện, sẽ cho kết quả giống nhau mà không cần biết ý nghĩa của các thao tác này. Cần chú ý là không phải mọi dãy thao tác, chỉ dẫn nào cũng đều tạo ra thuật toán. Phương pháp nấu ăn, cách dùng thuốc,. đều không phải là thuật toán do các thao tác, các chỉ dẫn là không xác định, không rõ ràng. 1.2. Cácrư đặc t ng của thuật toán Tính xác định: Các thao tác của thuật toán phải xác định, không được nhập nhằng, mơ hồ để có thể dễ dàng cài đặt trên một hệ tự động hóa. Tính dừng: Thuật toán phải dừng sau một số hữu hạn bước thực hiện. Tính đúng đắn: Thuật toán phải cho kết quả đúng theo yêu cầu của bài toán đặt ra. 13
Tính phổ dụng: Thuật toán có thể được sử dụng lại để giải một lớp bài toán tương tự. Tính hiệu quả: Thuật toán cần tối ưu về sử dụng bộ nhớ và đáp ứng yêu cầu của bài toán trong thời gian ngắn nhất có thể được. Thực tế rất khó đạt được cả 2 yêu cầu này trong một thuật toán. 1.3. Các công cụ biểu diễn thuật toán Ngôn ngữ tự nhiên: là ngôn ngữ liệt kê các bước, mô tả thuật toán theo ngôn ngữ tự nhiên của con người. Ví dụ: Thuật toán xác định trị lớn nhất trong 5 số nguyên. B1. Gọi a, b, c, d, e là 5 biến lưu trữ các trị nguyên cho trước (nhập từ bàn phím). B2. Gọi max là biến lưu trữ trị lớn nhất trong 5 số nguyên trên, và giả sử a có trị lớn nhất. B3. Lần lượt so sánh trị của max với các biến b, c, d, e còn lại. Nếu trị của max nhỏ hơn bất kỳ biến nào thì gán trị của biến đó cho max. B4. Xuất kết quả trị biến max ra màn hình Lưu đồ thuật toán hay sơ đồ khối (Flow chart): là công cụ cho phép biểu diễn thuật toán một cách trực quan. Thường chỉ có thể dùng công cụ lưu đồ đối với các thuật toán tương đối ngắn, có thể được biểu diễn trong một trang giấy. Các hình cơ bản sử dụng trong lưu đồ: 14
Hình oval mô tả điểm xuất phát / kết thúc. Hình chữ nhật mô tả một hay nhiều chỉ thị máy cần thực hiện. Hình bình hành mô tả thao tác nhập/xuất dữ liệu. Hình thoi mô tả sự rẻ nhánh, lựa chọn, phép kiểm tra điều kiện Mũi tên chỉ hướng lưu chuyển của các thao tác. Mã giả (Pseudo code) gần giống như ngôn ngữ tự nhiên, nhưng có sử dụng các cấu trúc chuẩn hóa (khai báo biến, chú thích, cấu trúc điều khiển, . . .) do người thiết kế quy định. Ngôn ngữ lập trình (Programming language) là hệ thống các ký hiệu cho phép mô tả các quy trình tính toán dưới dạng văn bản. 2. Ngôn ngữ lập trình (NNLT) Các thành phần cơ bản của NNLT bao gồm: • Bộ kí tự (character set) hay bảng chữ cái dùng để viết chương trình. • Cú pháp (syntax) là bộ quy tắc để viết chương trình. • Ngữ nghĩa (semantic) xác định ý nghĩa các thao tác, hành động cần phải thực hiện, ngữ cảnh (context) của các câu lệnh trong chương trình. Hiện đã có hàng nghìn NNLT được thiết kế, và hàng năm lại có thêm nhiều NNLT mới xuất hiện. Sự phát triển của NNLT gắn liền 15
với sự phát triển của ngành tin học. Mỗi loại NNLT phù hợp với một số lớp bài toán nhất định. Phân loại NNLT: • Ngôn ngữ máy (machine language) hay còn gọi là NNLT cấp thấp có tập lệnh phụ thuộc vào một hệ máy cụ thể. Chương trình viết bằng ngôn ngữ máy sử dụng bảng chữ cái chỉ gồm 2 kí tự 0, 1. Chương trình ngôn ngữ máy được nạp trực tiếp vào bộ nhớ và thực hiện ngay. • Ngôn ngữ lập trình cấp cao nói chung không phụ thuộc vào loại máy tính cụ thể. Chương trình viết bằng NNLT cấp cao sử dụng bộ kí tự phong phú hơn, và phải được chuyển đổi sang dạng mã máy để máy tính có thể hiểu được bằng chương trình dịch. Một số NNLT cấp cao thông dụng hiện nay: Pascal, C, C++, Java, Smalltalk, Basic, Ruby, Fortran, Algol, Lisp, Prolog, Cobol, 3. Chương trình (máy tính) Là tập hợp hữu hạn các chỉ thị máy được bố trí, sắp xếp theo một trật tự xác định, nhằm giải quyết yêu cầu của bài toán đặt ra. Chương trình được viết bằng một NNLT cụ thể nào đó. Các chương trình C/C++ (trong môi trường DOS) được tạo ra bằng 1 trình soạn thảo văn bản (EDITOR) như: SK, NC Editor, VRES . . . Hiện nay, các chương trình dịch đều tích hợp sẵn editor riêng cho phép USER soạn thản, biên dịch, kiểm lỗi, liên kết và thực hiện chương trình một cách dễ dàng. 16
Các chương trình này (mã nguồn – source code), thực chất là ở dạng ngôn ngữ tự nhiên, do đó phải được biên dịch lại dưới dạng mã máy (object code) mà máy tính có thể hiểu được. Việc này được thực hiện bởi chương trình dịch. Có 2 loại chương trình dịch: Trình thông dịch (interpreter): mỗi lệnh được dịch sang mã máy và cho thực hiện ngay. Trình biên dịch (compiler): toàn bộ chương trình nguồn được dịch sang mã máy (tập tin.obj), sau đó trình liên kết (linker) sẽ kế t nối các module chương trình để tạo thành tập tin EXE. Nói chung, một chương trình máy tính được bố cục thành 3 phần: Nhập Xử lý Xuất 4. Các bước xây dựng chương trình B1. Xác định đúng yêu cầu của bài toán: Cần xác định phạm vi, các giới hạn, ràng buộc, các giả thiết của bài toán. Đặc biệt cần khắc phục sức ì về mặt tâm lý trong quá trình tìm hiểu bài toán. B2. Xây dựng thuật giải: Cần có kiến thức liên quan đến vấn đề đang giải quyết. Cần xác định rõ thuật toán sẽ tác động trên những đối tượng (thông tin) nào ? Có bao nhiêu đối tượng (biến) cần xử lý? Mỗi biến có thể được lưu trữ dưới dạng nào, kiểu gì ? Giá trị ban đầu của các biến ? Hình dung trước kết xuất DL sau khi xử lý sẽ như thế nào? 17
B3. Thể hiện thuật giải bằng lưu đồ thuật toán (nếu được). B4. Cài đặt thuật toán bằng một NNLT cụ thể: Dùng một trình soạn thảo VB để tạo chương trình nguồn (source code) theo một NNLT nào đó. B5. Thử nghiệm thuật toán, nếu sai quay lại B2. Cần xác định lỗi của thuật toán thuộc loại nào: lỗi về mặt cú pháp (syntax error), lỗi lúc thực hiện chương trình (run-time error), và lỗi logic. Lỗi cú pháp xảy ra lúc biên dịch chương trình, do vi phạm các quy định về mặt cú pháp của NNLT đang sử dụng. Lỗi này tương đối dễ khắc phục. Lỗi run-time error như: divide by zero, stack overflow, không đủ bộ nhớ, Lỗi logic (logic error) khó phát hiện hơn nhiều. B6. Kết thúc. 5. Câu hỏi và bài tập • Thuật toán (Algorithm) − Thuật toán là gì? − Nêu các đặc trưng cần có của một thuật toán. − Các cách biểu diễn một thuật toán? • Ngôn ngữ lập trình (Programming language) là gì? • Nêu các bước xây dựng thuật toán. • Danh hiệu (Identifier) − Danh hiệu được dùng để làm gì? − Như thế nào là một danh hiệu hợp lệ? − Nguyên tắc sử dụng danh hiệu? 18
• Từ khóa là gì? − Đặc điểm của các từ khóa trong NNLT “C/C++”? • Kiểu dữ liệu (Data type) − Trình bày các kiểu dữ liệu đơn giản mà Anh (Chị) đã biết. • Hằng (Constant) − Hằng là gì? − Hằng được sử dụng khi nào? − Cho biết cách thức khai báo một hằng? − Cho ví dụ về cách biểu diễn hằng nguyên, thực, ký tự, chuỗi kí tự. • Biến (Variable) − Biến là gì? − Biến được sử dụng để làm gì? − Cho biết cách thức khai báo một biến? − Hãy cho biết cách thức làm thay đổi nội dung (giá trị) của một biến? • Biểu thức (Expression) − Biểu thức là gì? − Kiểu của biểu thức do . . . . . . . . . . . . . . . quyết định? • Khi nào xảy ra việc ép kiểu tự động? − Khi nào cần phải sử dụng toán tử ép kiểu? 19
− Trình bày nguyên tắc NNLT “C/C++” tính trị các biểu thức? • Toán tử − Hãy trình bày các toán tử mà Anh (Chị) biết. − Cho ví dụ về toán tử điều kiện ( .? : .). • Hãy viết biểu thức tương đương không có toán tử ‘!’: − ! (x 5) − ! (x > 2 && y!= 3) − ! (x > 2 || y == 3) − ! (x == 1 &&! (x!= 3) || x > 10) − ! (x > 100 || x < 0 &&! (x == 0)) • Câu lệnh (Statement, Instruction) − Cho biết các loại câu lệnh trong “C/C++” ? Cho ví dụ. 20
CHƯƠNG 2. CÁC YẾU TỐ CƠ BẢN CỦA NNLT C/C++ 1. B ộ ký tự (character set) NNLT C/C++ chỉ chấp nhận các ký tự sau: • Các kí tự chữ hoa: A, B, C,. , Z • Các kí tự chữ thường: a, b, c, . . . , z • Các chữ số: 0, 1, . . . , 9 • Các kí tự dấu: , . ! ? : . . . • Các kí tự trắng: ENTER, BACKSPACE, khoảng trắng. • Các kí tự đặc biệt khác: + - * / ^ | # $ & % ( ) [ ] _ = ~ ‘ “ . . . 2. Danh hiệu (identifier) Dùng để đặt tên cho các đối tượng như hằng, biến, hàm, . . . Độ dài tối đa của 1 danh hiệu (tùy theo chương trình dịch) thường là 31-32 kí tự. Danh hiệu hợp lệ được bắt đầu bằng một kí tự chữ cái hoặc dấu gạch nối (underscore), tiếp theo sau là dãy các kí tự chữ hoặc số hoặc dấu gạch nối, và không phép có khoảng trắng ở giữa. Nên đặt danh hiệu theo các gợi ý sau: • Đặt tên cho các đối tượng một cách gợi nhớ (Mnemonic). • Tên hằng được đặt bằng chữ hoa. 21
Tên biến, tên hàm được đặt như sau: từ đầu tiên bằng chữ thường, các từ còn lại bắt đầu bằng chữ hoa. Tên kiểu dữ liệu do USER định nghĩa được bắt đầu bằng chữ hoa. Chú ý: • Mọi danh hiệu phải được khai báo trước khi sử dụng. TRÌNH BIÊN DỊCH sẽ báo lỗi undefined symbol trong quá trình biên dịch chương trình nếu vi phạm nguyên tắc này. • “C/C++” phân biệt chữ hoa và chữ thường (Case sensitive). • Trong cùng một phạm vi (scope), không được đặt trùng danh hiệu 3. Từ khóa (keyword) Là từ dành riêng và có ngữ nghĩa xác định do NNLT quy định. Mọi NNLT đều có một bộ từ khóa riêng. Ngôn ngữ lập trình “C/C++” (version 3.1) thể hiện các từ khóa dưới dạng các kí tự màu trắng, các danh hiệu dưới dạng các kí tự màu vàng, số dưới dạng màu xanh lơ, . . . 4. Chú thích (comment) Được dùng để làm cho chương trình dễ đọc, dễ hiểu, dễ bảo trì hơn. Chương trình dịch sẽ bỏ qua những nội dung nằm trong phần chú thích. Có 2 loại chú thích: • Chú thích trên một dòng: 22
// . . . phần chú thích (cho đến cuối dòng) • Chú thích trên nhiều dòng: /* phần chú thích (có thể trải dài trên nhiều dòng) */ 5. Các kiểu dữ liệu cơ bản (base type) 5.1. Số nguyên Tên kiểu: int Kích thước: 2 bytes và có phạm vi biểu diễn giá trị –32768 . . 32767 Các phép toán áp dụng được trên kiểu int:: • Các phép toán số học: +, -, *, /, % • Các phép toán so sánh: , >=, ==, != • Các phép toán dịch chuyển số học: >>, và , >=, ==, != 23
5.3. Số thực (độ chính xác kép – 15 chữ số lẻ): Tên kiểu: double (Mặc định trong Visual C++) Kích thước: 8 bytes và có phạm vi biểu diễn giá trị –1.7E –308 . . 1.7E+308 Các phép toán áp dụng được trên kiểu double: như kiểu float 5.4. Kí tự Tên kiểu: char Kích thước: 1 byte và có phạm vi biểu diễn giá trị –128 . . 127 Các phép toán áp dụng được trên kiểu char: • Các phép toán số học: +, -, *, /, % • Các phép toán so sánh: , >=, ==, != Để mở rộng các kiểu dữ liệu cơ sở, “C/C++” đưa thêm các tiền tố (prefix): short, long, unsigned, signed vào trước tên các kiểu cơ sở như sau: Tên kiểu Kích thước unsigned char 1 byte (0 256) Char 1 byte (–128 . . 127) unsigned int 2 bytes (0 . . 65535) (unsigned) short int 2 byres (–32768 . . 32767) Int 2 bytes (–32768 . . 32767) 24
unsigned long int 4 bytes (0 . . 4294967295) (unsigned long) long int 4 bytes (–2147483648 . . 2147483647) (long) float 4 bytes (–3.4E –38 . . 3.4E +38) double 8 bytes (–1.7E –308 . . 1.7E +308) long double 10 bytes (–3.4 E –4932 . . 1.1E+4932) 6. Hằng (constant) Là đại lượng có giá trị không thay đổi trong suốt thời gian tồn tại của nó. Tên hằng phải là một danh hiệu hợp lệ và phải “được khai báo trước khi sử dụng”. Hằng được dùng để thay thế cho các con số tối nghĩa trong chương trình. Việc sử dụng hằng những lúc cần thiết là một phong cách lập trình tốt và cần được khuyến khích. Hằng số nguyên: có thể được biểu diễn dưới dạng thập phân, nhị phân, bát phân, và thập lục phân. Hằng số thực: có thể được biểu diễn dưới dạng kí pháp thông thường hoặc dạng kí pháp khoa học. • Kí pháp thông thường (còn gọi là số thực dấu phẫy tĩnh) gồm 2 phần, được phân cách bởi dấu chấm thập phân. Ví dụ: 1234.5 • Kí pháp khoa học (còn gọi là số thực dấu phẩy động) gồm phần định trị (là một số thực) và phần mũ (là một số 25
nguyên). Hai phần này được phân cách bởi chữ e hoặc E. Ví dụ: 1.2345 E+03. Hằng kí tự: được đặt trong cặp nháy đơn và có thể được biểu diễn bằng: • Kí hiệu trong bảng mã ASSCI. Ví dụ: ‘A’. • Escape character (kí tự thoát) bao gồm cặp kí tự \n, với n là số thứ tự của kí tự trong bảng mã ASSCII. Ví dụ: ‘\65’, ‘\7’, ‘\n’ Một số kí tự đặc biệt: Kí hiệu Ý nghĩa \n Kí tự xuống dòng \t Kí tự TAB \0 Kí tự NULL \’ Dấu nháy đơn \” Dấu nháy kép \\ Dấu sổ chéo ngược (Backslash) . . . . Hằng chuỗi kí tự: được đặt trong cặp nháy đôi. Thực chất đó là mảng các kí tự có kí tự kết thúc chuỗi là kí tự NULL, kí hiệu ‘\0’ Khai báo hằng: thường được đặt trong phần khai báo toàn cục ở đầu chương trình, ngay sau sau các khai báo chỉ thị tiền xử lý. Có 2 cách khai báo hằng: 26
• Dùng chỉ thị tiền xử lý: #define • Dùng từ khoá const: const = ; Ví dụ: const int MAX = 10; hay #define MAX 10 7. Biến (variable) Là đại lượng có giá trị có thể thay đổi bằng toán tử gán (kí hiệu =). Biến được dùng để lưu trữ thông tin về các đối tượng và có giá trị cụ thể, xác định tại mỗi thời điểm trong chương trình. Tên biến phải là một danh hiệu hợp lệ và không được đặt trùng với từ khóa. Nên đặt tên biến sao cho có tính gợi nhớ, không dài quá và cũng không nên quá ngắn. Nên tránh đặt tên biến trùng với tên các hàm thư viện (sin, cos, . . . ). “C/C++” cho phép khai báo biến ở khắp mọi nơi trong chương trình, miễn sao đảm bảo nguyên tắc “Mọi danh hiệu trước khi sử dụng phải được khai trước”. Cách khai báo biến: ; Trong đó: 27
là một kiểu dữ liệu hợp lệ bất kỳ có trong “C/C++”. là một hay nhiều biến, được phân cách bằng dấu ‘,’. Chú ý: lệnh khai báo biến luôn được kết thúc bằng dấu ‘;’ Ví dụ: Để khai báo biến kí tự char ch; // khai báo biến kí tự Để khai báo 2 biến nguyên: int x, y; // khai báo 2 biến kiểu nguyên hoặc int x; int y; Có thể khai báo và đồng thời khởi tạo giá trị cho biến như sau: = ; Ví dụ: int tong = 0, x = 5, y = 7; 28
8. Biểu thức (expression) Là công thức tính toán bao gồm các toán hạng và các toán tử tương ứng. Các toán hạng có thể là một biến, hằng, lời gọi hàm. Bản thân các toán hạng cũng có thể là một biểu thức con khác đặt trong cặp ngoặc đơn, hình thành nên một biểu thức phức hợp. Có các loại biểu thức thông dụng sau: biểu thức gán, biểu thức số học, biểu thức logic. Đặc biệt, biểu thức logic trong “C/C++” được xem là có giá trị nguyên. Biểu thức có trị khác 0 (kể cả số âm) tương ứng với mệnh đề logic TRUE, và biểu thức có trị = 0 tương ứng với mệnh đề logic FALSE. Trong “C/C++”, biểu thức luôn trả về một giá trị. Kiểu của biểu thức phụ thuộc vào kiểu của giá trị trả về. 9. Chuyển đổi kiểu (type conversion) Chuyển đổi kiểu ngầm định: Trong cùng 1 biểu thức, nếu các toán hạng không cùng kiểu với nhau thì trước khi tính toán giá trị của biểu thức, chương trình dịch sẽ thực hiện việc chuyển đổi kiểu ngầm định (nếu được) theo nguyên tắc “Kiểu có phạm vi giá trị biểu diễn nhỏ hơn sẽ được chuyển sang kiểu có phạm vị giá trị biểu diễn lớn hơn”. Sơ đồ chuyển đổi kiểu ngầm định: char → int → long → float → double → long double Ép kiểu (type casting): Trong một số trường hợp, ta bắt buộc phải sử dụng đến toán tử ép kiểu để tạo ra một biểu thức hợp lệ như sau: ( ) hoặc ( ) 29
Ví dụ, để tạo biểu thức số học hợp lệ sau 8.0 % 3, ta cần thực hiện ép kiểu như sau: (int) 8.0 % 3 Hay int (8.0 % 3) 10. Các toán tử (operator) “C/C++” rất giàu về toán tử. Sau đây là một số toán tử thông dụng: 10.1. Toán tử số học Kí Ý nghĩa Số ngôi Toán hạng hiệu + Cộng 2 int, float, double, char - Trừ 2 - nt - * Nhân 2 - nt - / Chia 2 - nt - % Modulo 2 int, char (không có kiểu số thực) 10.2. Toán tử quan hệ (so sánh) Kí Số Ý nghĩa Toán hạng hiệu ngôi < Nhỏ hơn 2 int, float, double, char <= Nhỏ hơn hoặc bằng 2 - nt - 30
> Lớn hơn 2 - nt - >= Lớn hơn hoặc bằng 2 - nt - == So sánh bằng 2 - nt - != So sánh khác nhau 2 - nt - 10.3. Toán tử logic Kí Số Ý nghĩa Toán hạng hiệu ngôi ! NOT logic 1 int, float, double, char && AND logic 2 - nt - || OR logic 2 - nt - 10.4. Toán tử gán Toán tử gán dùng để thay đổi trị của một biến bằng trị của một biểu thức. Kí hiệu: = Biểu thức gán có dạng: = , trong đó là một danh hiệu hợp lệ (nằm ở vế trái), và (nằm ở vế phải) là biểu thức có cùng kiểu với kiểu của . Cách tính trị của biểu thức gán: TRÌNH BIÊN DịCH tính trị của , sau đó gán trị này cho . Toàn bộ biểu thức gán này cũng trả về một giá trị là trị của vừa tính được. Ví dụ: x = 1; // gán trị 1 cho biến nguyên x x = 2*y; // tính trị 2*y, sau đó gán kết quả tính được cho biến x 31
z = x + 2*y; // tính trị x+2*y, sau đó gán kết quả tính được cho biến z a = sin(2*b); // gọi hàm thư viện tính sin(2*b), sau đó gán kết quả cho a C/C++ cho phép viết gọn các biểu thức gán bằng các toán tử gán sau: Dạng viết thông Dạng viết thu Ý nghĩa thường gọn i = i+ i += Tự cộng i = i- i -= Tự trừ i = i* i *= Tự nhân i = i/ i /= Tự chia i = i% i %= Tự modulo 10.5. Toán tử điều kiện ( ? : ) Là toán tử 3 ngôi, và có dạng: ? : Trong đó: • thường là một biểu thức so sánh hay một biểu thức logic • , và là một biểu thức thông thường nào đó Kiểu của biểu thức điều kiện phụ thuộc vào kiểu của , . 32
Cách tính giá trị biểu thức điều kiện B1: Tính trị của B2: Nếu có trị !=0 thì toàn bộ biểu thức điều kiện sẽ nhận trị cho bởi . Ngược lại thì chương trình dịch sẽ dùng trị của làm trị của toàn bộ biểu thức điều kiện. Ví dụ Biểu thức điều kiện trả về trị nhỏ nhất giữa 2 số nguyên cho trước x và y (x y) ? (x > z ? x : z) : (y > z ? y : z) 10.6. Toán tử tăng (++), giảm (––) một đơn vị Biểu thức có dạng ++ ++ Sự khác nhau giữa 2 dạng tiền tố và hậu tố chỉ nảy sinh khi biểu thức nằm trong một biểu thức khác như sau: • Dạng tiền tố: trị của được thay đổi trước khi tham gia biểu thức chung 33
• Dạng hậu tố: biểu thức chung sử dụng trị cũ của , sau đó mới được thay đổi trị. 10.7. Toán tử dịch chuyển số học Kí hiệu Ý nghĩa Số ngôi Toán hạng > Dịch phải 2 - nt - 10.8. Toán tử thao tác trên từng bít Kí hiệu Ý nghĩa Số ngôi Toán hạng ! Đảo bit 1 int & AND bit 2 - nt - | OR bit 2 - nt - 10.9. Toán tử ép kiểu (đã nói ở trên) 10.10. Toán tử “lấy địa chỉ của” ( & ) Kí hiệu: & Bộ nhớ trong của máy tính bao gồm các ô nhớ liên tiếp được đánh số từ 0 đến giới hạn của bộ nhớ. Mỗi biến khai báo trong chương trình sẽ chiếm 1 vùng nhớ có kích thước qui định bởi kiểu đã khai báo cho biến và có địa chỉ là byte đầu tiên được cấp phát. Ta có thể xác định địa chỉ của biến nhờ vào toán tử & như sau: & 10.11. Toán tử sizeof: sizeof( ) trả về kích thước (số bytes) của biểu thức. 34
sizeof( ) trả về kích thước (số bytes) của kiểu. 11. Độ ưu tiên và trật tự kết hợp các toán tử (precedence and associativity) Trong quá trình tính trị của các biểu thức, NNLT “C/C++” căn cứ vào độ ưu tiên và trật tự kết hợp của các toán tử như sau: • Toán tử có độ ưu tiên cao nhất được thực hiện trước • Trong trường hợp toán hạng ở giữa 2 toán tử có cùng độ ưu tiên thì trật tự kết hợp (phải hoặc trái) của toán tử sẽ qui định thứ tự thực hiện của các toán tử. Mức Toán tử Trật tự kết hợp 1 () [] -> → 2 ! ~ ++ - * & (type) ← sizeof() 3 * / → 4 + → 5 > → 6 >= → 7 == != → 8 & → 9 ^ → 10 | → 11 && → 12 || → 13 ? : ← 14 = += -= *= /= %= . . . ← 35
12. Câu lệnh (statement, instruction) Có 3 loại câu lệnh: Câu lệnh đơn là một biểu thức được kết thúc bằng dấu ‘;’ và có thể trãi dài trên nhiều dòng. Câu lệnh đơn có dạng: = ; hay ; hay ; Câu lệnh ghép hay còn gọi là khối lệnh bao gồm từ 2 câu lệnh trở lên, và được đặt trong cặp ngoặc nhọn { } như sau: { ; ; . . . ; } Câu lệnh điều khiển được xây dựng từ các cấu trúc điều khiển như: • Cấu trúc rẻ nhánh: câu lệnh if else • Cấu trúc lựa chọn: câu lệnh switch ( ) • Cấu trúc lặp: câu lệnh for ( ) , câu lệnh while( ), câu lệnh do while( ). Chú ý: • Câu lệnh ‘;’ là một câu lệnh rỗng, nhưng hợp lệ. 36
• Khai báo biến, khai báo hàm nguyên mẫu cũng được kết thúc bằng dấu chấm phẩy ‘;’) 13. Xuất / Nhập dữ liệu đơn giản trong C/C++ Xuất dữ liệu ra màn hình: • Trong “C/C++”, dùng hàm printf(. . .) khai báo trong tập tin tiêu đề (xem tài liệu) • Trong “C++”, dùng đối tượng cout và toán tử như sau: cout (xem tài liệu) 37
• Trong “C++”, ta dùng đối tượng cin và toán tử >> khai báo trong như sau: Cin >> var1 [ >> var2 >> var3 ]; trong đó: var1, var2, là các biến hợp lệ (kiểu char, int, float, double, char*). Lệnh cin >> var yêu cầu đọc các giá trị từ bàn phím cho biến var với các qui ước sau: Các giá trị số được phân cách bởi các kí tự trắng (SPACE BAR, TAB, ENTER). Khi gặp một kí tự không hợp lệ (dấu ‘.’ đối với số nguyên, chữ cái đối với số, . . .) sẽ kết thúc việc đọc từ cin. Các kí tự không hợp lệ này sẽ được xem xét trong lần đọc sau. Đối với giá trị kí tự, và xâu kí tự dấu phân cách là SPACE BAR, TAB, ENTER. Không có khái niệm kí tự không hợp lệ trong việc nhập các giá trị kí tự hay xâu kí tự. Ví dụ: Giả sử có các khai báo sau: int x,y; double z; char ch; Ta có thể viết các lệnh xuất/nhập DL: 38
cin >> x >> y; cin >> z; cin >> ch; cout > var ; // nhập giá trị từ bàn phím cho biến var Chú ý: Lệnh sau đây là câu lệnh hợp lệ: cin >> x, y, z;// ý nghĩa chỉ nhập trị cho biến x Để nhập đầy đủ trị cho 3 biến x, y và z: cin >> x >> y >> z; 14. Một vài chương trình C/C++ đơn giản Chương trình rỗng chỉ có hàm main() // Null.cpp void main(){ } 39
Giải thích: Một chương trình “C/C++” là tập hợp nhiều hàm, trong đó hàm main() là không thể thiếu. Dòng đầu tiên là tiêu đề hàm main(). void là từ khóa cho biết hàm main() không trả về giá trị nào. Có thể viết hàm main() có trị trả về như sau: int main(){ // các câu lệnh return 0; } Phần đặt trong cặp dấu “{” và dấu “}” là thân của hàm main(). Chương trình trên là rỗng, không thực hiện thao tác nào (Phần nằm giữa cặp dấu {} không chứa bất kỳ câu lệnh nào). Tuy nhiên đó là chương trình hợp lệ. Trong môi trường Visual C++: • Để biên dịch: ấn tổ hợp phím CTRL+F. • Để tạo ra tập tin .exe: ấn phím F7. • Để chạy chương trình: ấn tổ hợp phím CTRL+F5. Chương trình in ra màn hình dòng chữ “HELLO C!”. // Hello.cpp 40
#include // de su dung cout void main() { cout tại vị trí khai báo chỉ thị tiền xử lý. Tập tin được gọi là tập tin tiêu đề, và có chứa các khai báo, định nghĩa hằng, biến, hàm liên quan đến việc xuất nhập dữ liệu trong đó có đối tượng cout và toán tử <<. Trong phần thân của hàm main() chỉ có 1 câu lệnh duy nhất, yêu cầu chương trình dịch thực hiện việc in dòng chữ HELLO C! đặt trong cặp nháy đôi. Chương trình mô phỏng máy tính đơn giản. 41
// Calculator.cpp #include void main() { int x,y; cout > x >> y; cout void main() { int a, b, c; cout > a >> b >> c; 42
cout b ? (a>c ? a : c) : (b>c ? b : c)); cout #include //de su dung ham thu vien assert( ) void main() { int kt; cout > kt; assert(kt>=‘A’ && kt =‘a’ && kt =‘a’ && kt 43
void main() { int m, y; cout > m; cout >y; // Kiem tra DL nhap tai day . . . int m30 = (m==4 || m==6 || m==9 || m==11); int leapyear = (y%400==0 || y%4==0 && y%!=100); int numDays = (m==28 ? 28+leaoyear : m30 != 0 ? 30 : 31); cout void main() { int h, m, s; cout > h >> m >> s; 44
// Kiem tra DL nhap tai day ++s>59 ? (++m>59 ? ++h : 0) : 0; s %= 60; m %= 60; h %= 24; cout void main() { int d, m, y; cout > d >> m >>y; // Kiem tra DL nhap tai day int m30 = (m==4 || m==6 || m==9 || m==11); 45
int leapyear = (y%400==0 || y%4==0 && y%!=100); int numDays = (m==28 ? 28+leaoyear : m30 != 0 ? 30 : 31); ++d>numDays ? (d=1,++m>12 ? m=1,++y : 0) : 0; cout << “Hôm sau là ngày ” << d<<’/’<<m<<’/’<<y<<endl; } 15. Câu hỏi 1) Một chương trình “C/C++” chứa các khai báo sau: int i, j; long ix; short s; float x; double dx; char c; Hãy xác định kiểu của các biểu thức sau: i + c x + c (int) dx + ix i + x 46
s + j ix + j s + c ix + c 2) Cho 2 số nguyên M, N. Hãy mô tả các vị từ logic sau bằng các biểu thức logic (theo M, N) tương ứng trong NNLT “C/C++”: • N là số âm. • N là số dương. • N là số chẳn. • N là số lẻ. • N là số âm chẳn. • N là số âm lẻ. • N là số dương chẳn. • N là số dương lẻ. • N là bội số của M. • N là ước số của M. • N là số tự nhiên gồm 3 chữ số thỏa tính chất P = ”Tổng của các chữ số bằng Tích của các chữ số”. 3) Cho a, b, c là 3 số tự nhiên đại diện cho 3 cạnh của tam giác T. Hãy mô tả các mệnh đề dưới đây bằng biểu thức logic (theo a, b, c) tương ứng trong NNLT “C/C++”: • T là tam giác thường. • T là tam giác cân. 47
• T là tam giác vuông. • T là tam giác vuông cân. • T là tam giác đều. 4) Gọi N là số tự nhiên chỉ năm. Hãy mô tả mệnh đề định nghĩa năm nhuần bằng biểu thức logic (theo N) tương ứng trong NNLT “C/C++” như sau: “Năm nhuần là năm chia chẳn cho 400 hoặc nếu nó chia chẳn cho 4 thì đồng thời không được chia chẳn cho 100”. 5) Cho M là ma trận vuông cấp n x n, n > 0. Gọi i, j là các chỉ số hàng và cột của ma trận. Hãy mô tả các vị từ logic dưới đây bằng các biểu thức logic (theo các chỉ số i, j) tương ứng trong NNLT “C/C++”: • Các phần tử nằm trên hàng đầu tiên. • Các phần tử nằm trên hàng cuối cùng. • Các phần tử nằm trên cột đầu tiên. • Các phần tử nằm trên cột cuối cùng. • Các phần tử nằm trên đường chéo chính. • Các phần tử nằm trên đường chéo phụ. • Các phần tử nằm cao hơ n đường chéo chính. • Các phần tử nằm cao hơn đường chéo phụ. • Các phần tử nằm phía dưới đường chéo chính. • Các phần tử nằm phía dưới đường chéo phụ. • Các phần tử nằm trên một đường song song với đường chéo chính. • Các phần tử nằm trên một đường song song với đường chéo phụ. 48
16. Bài tập về phép toán và biểu thức Mục tiêu • Làm quen với môi trường Visual Studio 6.0 • Sử dụng phép toán và biểu thức để giải một số bài toán đơn giản. Yêu cầu • Biết cách tạo mới chương trình, mở chương trình đã có trên đĩa, lưu trữ chương trình, • Hiểu được cấu trúc của một chương trình C/C++ đơn giản. • Viết được một số chương trình có sử dụng phép toán và biểu thức để giải một số bài toán đơn giản. Tạo mới chương trình C/C++: Cách 1: • Chọn menu FileÆNew: (có thể bỏ bước này) • Xuất hiện hộp thoại New. 49
Gõ vào tên project Xác định vị trí lưu project • Chọn mục Win32 Console Application, sau đó cung cấp tên và thư mục nơi sẽ lưu project và click vào nút OK. 50
• Chọn mục An empty project, sau đó ấn nút Finish. • Tạo file mới có tên dạng *.cpp, chọn menu FileÆNew 51
• Chọn mục C++ Source File, và đặt tên file trong hộp văn bản File name (Không cần gõ phần mở rộng .cpp), sau đó chọn OK. Cách 2: • Click vào biểu tượng “New Text File” 52
Màn hình soạn thảo cho phép gõ vào mã nguồn (source code) • Chọn menu FileÆSave, hoặc ấn tổ hợp phím CTRL+S, hoặc Click vào biểu tượng “Save”. Nhập tên file dạng *.cpp Lưu tập tin, nhớ chú ý tên phần mở rộng phải là “.cpp” Gõ vào chương trình đầu tiên sau đây: void main() { // statements 53
return; // có thể bỏ qua } Hoặc int main() { // statements return 0; } Để biên dịch Chọn menu BuildÆCompile (tạo file (BD): __.obj) (Cần thiết phải Ấn tổ hợp phím CTRL+F7 thực hiện lần đầu tiên) Click biểu tượng trên thanh Toolbar Để biên dịch và Chọn menu BuildÆBuild (tạo file liên kết: __.obj và file __.exe) (Có thể bỏ qua) Chọn menu BuildÆRebuild All Ấn phím F7 Click biểu tượng trên thanh Toolbar 54
Để biên dịch, liên Chọn menu BuildÆExecute kết và chạy chương Ấn tổ hợp phím CTRL+F5 trình: Click biểu tượng trên thanh Toolbar (Chỉ có thể thực hiện sau khi đã BD) Để lưu trữ file chương trình: Dùng tổ hợp phím CTRL+S, hoặc dùng menu File->Save, hoặc dùng biểu tượng save trên thanh toolbar. Để tạo mới chương trình trước tiên cần phải đóng chương trình đang chạy (nếu có) như sau: • Chọn menu FileÆClose Workspace • Chọn Yes để đóng tất cả các cửa sổ tài liệu lại. Để mở file đã tạo trước đó: • Chọn biểu tượng Open, hoặc Ấn tổ hợp phím CTRL+O, hoặc chọn menu FileÆOpen • Chọn file muốn mở, sau đó chọn nút Open 55
Gõ vào chương trình thứ hai sau đây: #include void main() { cout << “HELLO C++\n”; } Kết quả sau khi biên dịch (CTRL+F7) và cho thực hiện chương trình (CTRL+F5): 56
Câu hỏi: Có thể sử dụng chương trình trên để viết thêm được các chương trình gì? Gõ vào chương trình sau: #include void main() { cout 1 * 2) = ” 1 * 2) ‘a’ && 1 + 2 > 1 * 2) = ” ‘a’ && 1 + 2 > 1 * 2) << “\n”; 57
cout ‘a’ || 1 + 2 > 1 * 2) = ” ‘a’ || 1 + 2 > 1 * 2) > 3 )= “ > 3) << “\n”; } Kết quả xuất ra màn hình: 58
Câu hỏi: mục tiêu của chương trình trên là gì ? Gõ vào chương trình sau: // chuong trinh doi do Fareinheit sang do Celsius #include void main() { // B1. Nhap du lieu double f, c; cout > f; // B2. Xu ly c = 5.0 / 9 * (f-32); 59
// B3. Xuat ket qua c cout << “Do Celsius tuong ung la “ << c << “\n”; } Kết quả sau khi nhập trị 50 cho biến f: Câu hỏi: Có thể phát triển chương trình trên để viết thêm được các chương trình gì ? Sinh viên tự viết các chương trình sau: 6) Viết chương trình làm calculator đơn giản (+, -, *, /, %) 7) Viết chương trình tính chu vi, diện tích hình tròn. 8) Viết chương trình tính chu vi, diện tích hình tam giác theo 3 cạnh. 9) Viết chương trình in trị đảo ngược của số nguyên gồm 3 chữ số (chữ số hàng đơn vị khác 0). Ví dụ, nếu nhập vào 483 thì in ra 384. 10) Viết chương trình hoán đổi trị của 2 số nguyên. 60
11) Viết chương trình nhập vào 3 số nguyên. In ra cho biết số lớn thứ nhất, số lớn thứ hai, và số nhỏ nhất. 12) Viết chương trình nhập vào 1 kí tự. In ra cho biết: − Mã ASCII của kí tự đó − Kí tự đứng sau và mã ASCII của kí tự đó. − Kí tự đứng trước và mã ASCII của kí tự đó. 13) Viết chương trình nhập vào 1 kí tự. Sau đó in ra kí tự hoa/thường tương ứng ngược lại. 14) Viết chương trình thử nghiệm toán tử ++, . 15) Viết chương trình nhập vào 1 thời điểm (giờ, phút, giây). In ra cho biết thời điểm 1 giây sau ? / 1 giây trước ? 16) Viết chương trình nhập năm y. In ra cho biết năm y có nhuần hay không ? 17) Viết chương trình nhập tháng m, năm y. In ra cho biết tháng m, năm y có tối đa bao nhiêu ngày ? 18) Viết chương trình nhập ngày d, tháng m, năm y. In ra cho biết ngày vừa nhập có hợp lệ hay không ? 19) Viết chương trình nhập vào 1 bộ ngày tháng năm. In ra cho biết ngày hôm sau là ngày mấy? 20) Viết chương trình nhập vào 1 bộ ngày tháng năm. In ra cho biết ngày hôm trước là ngày mấy? 61
CHƯƠNG 3. CÁC CẤU TRÚC ĐIỀU KHIỂN (CONTROL STRUCTURES) Hầu hết các thuật toán đều có thể được cài đặt bằng 1 trong 3 cấu trúc cơ bản sau: Cấu trúc tuần tự: Các câu lệnh được thực hiện lần lượt theo thứ tự tuyến tính từ trên xuống và từ trái sang phải. Cấu trúc rẻ nhánh hoặc lựa chọn: một trong những đặc điểm cơ bản của một chươ ng trình máy tính là tính “dự đoán và đáp ứng”. Chương trình phải dự đoán tất cả các trường hợp có thể có của bài toán và phải đáp ứng đầy đủ cho từng trường hợp này. Nếu không thuật toán sẽ cho kết quả không đúng. Cấu trúc lặp cho phép thể hiện một cách ngắn gọn một số câu lệnh lặp đi lặp lại về bản chất. Khi sử dụng cấu trúc lặp, cần phải bảo đảm tính dừng, tính kết thúc của vòng lặp, tránh cho vòng lặp bị quẩn, bị lặp vô tận (LOOP). 1. Cấu trúc rẽ nhánh (if then else ) Cú pháp (syntax) if ( ) ; [else ;] Trong đó 62
• thường là biểu thức logic. Tổng quát, có thể là 1 biểu thức nguyên tính (integral type) • Phần else là không bắt buộc phải có. Câu lệnh if không có phần else được gọi là câu lệnh “if thiếu”. • , là câu lệnh hợp lệ bất kỳ: câu lệnh đơn, hoặc câu lệnh ghép, hoặc câu lệnh điều khiển. Ý nghĩa Nếu thỏa thì thực hiện ở phầ n if, còn ngược lại thì thực hiện ở phần else. Như vậy chỉ hoặc được thực hiện mà thôi. Sự thực hiện câu lệnh (Xem lưu đồ cú pháp) B1: được tính trị. B2: Nếu có trị ≠ 0 (tương ứng với mệnh đề TRUE) thì trong phần if được thực hiện. Còn ngược lại, nếu có trị = 0 (tương ứng với mệnh đề FALSE) thì trong phần else được thực hiện (nếu có). B3: Chuyển quyền điều khiển sang câu lệnh kế tiếp sau lệnh if. Lưu đồ cú pháp câu lệnh if else 63
False True ĐK Chú ý • Coi chừng quên cặp dấu ( ) sau từ khóa if. if ĐK S1; • Coi chừng dư dấu ‘;’ if (ĐK) ; S1; • Coi chừng thiếu cặp dấu bao quanh { } if (ĐK) S1; S2; 64
Một số dạng cấu trúc if else lồng nhau Dạng 1 if (ĐK1) S1; else if (ĐK2) S2; else S3; Dạng 2 if (ĐK1) if (ĐK2) S1; else S2; else S3; Dạng 3 65
if (ĐK1) if (ĐK2) S1; else S2; Dạng 4 if (ĐK1) { if (ĐK2) S1; } else S2; 2. Cấu trúc lựa chọn (switch . . .) Cú pháp (syntax) switch( ) { case : [ ; break;] case : [ ; break;] 66
. . . . case : [ ; break;] [default: ; break;] } Ý nghĩa Tùy theo giá trị của so trùng với của nhãn case nào thì thực hiện tương ứng cho đến khi gặp lệnh break thì thoát khỏi câu lệnh switch( ). Đây là cấu trúc tổng quát Sự thực hiện câu lệnh B1: được tính trị. B2: Lần lượt so sánh trị của vừa tính được với các giá trị , , sau nhãn case. Nếu so trùng thì tương ứng được thực hiện, cho đến khi gặp lệnh break. Nếu không có nhãn giá trị nào so trùng với trị của thì ở phần default được thực hiện (nếu có). B3: Thoát khỏi lệnh switch( ), và chuyển quyền điều khiển sang câu lệnh kế tiếp. Lưu đồ cú pháp câu lệnh switch 67
Val1 Val2 . . . Valn default Chú ý • Coi chừng quên lệnh break; • Nếu muốn thực hiện trong một số trường hợp giá trị sau nhãn case, ta đặt các đó gần nhau, và ghi lệnh tại cuối cùng của nhóm. • Cách viết câu lệnh switch: switch() { } 68
3. Cấu trúc lặp while ( ) Cú pháp (syntax) while ( ) ; trong đó: • thường là biểu thức logic. • có thể là câu lệnh đơn, khối lệnh, hoặc câu lệnh điều khiển. Ý nghĩa Chừng nào mà điều kiện còn thỏa thì thực hiện . Sự thực hiện câu lệnh (Xem lưu đồ cú pháp) B1: Tính trị của . B2: Nếu trị của !=0 (kể cả số âm – tương đương với mệnh đề logic TRUE), thực hiện , sau đó quay về B1. Còn ngược lại ( =0) thì chuyển sang B3. B3: Thoát khỏi vòng lặp, và chuyển quyền điều khiển sang câu lệnh kế tiếp sau lệnh while. Lưu đồ cú pháp câu lệnh while 69
False ĐK True Nhận xét • Do được kiểm tra trước, nên phần của vòng lặp while có thể không được thực hiện lần nào. • Để bảo đảm cho vòng lặp while( ) không bị quẩn, thì phải có ít nhất một câu lệnh trong phần thân vòng lặp có tác dụng làm thay đổi việc đánh giá lại thoát sau mỗi lần lặp. Chú ý • Coi chừng quên cặp dấu ( ) sau từ khóa while. while ĐK // sai do thiếu (ĐK) { // } • Coi chừng dư dấu ‘;’ sau cặp dấu ( ) 70
while (ĐK) ; { // } • Coi chừng thiếu cặp dấu bao quanh khối lệnh { } while (ĐK) S1; S2; 4. Cấu trúc lặp do while ( ) Cú pháp (syntax) do{ ; }while ( ); trong đó: • thường là biểu thức logic. • có thể là câu lệnh đơn, khối lệnh, hoặc câu lệnh điều khiển. 71
Ý nghĩa Thực hiện cho đến khi không còn được thỏa. Sự thực hiện câu lệnh: B1: Thực hiện . B2: Tính trị của . B3: Nếu trị của != 0 (kể cả số âm – tương đương với mệnh đề logic TRUE), thì quay về B1. Còn ngược lại ( có trị = 0) thì chuyển sang B4. B4: Thoát khỏi vòng lặp, và chuyển quyền điều khiển sang câu lệnh kế tiếp sau lệnh while. Lưu đồ cú pháp câu lệnh do while True False ĐK Nhận xét • Khác với vòng lặp while( ), phần trong do while( ) luôn được thực hiện ít nhất là 1 lần, do được kiểm tra sau. 72
• Trong trường hợp vòng lặp do . . . while ( ) bị quẩn, ta nên xem xét và hiệu chỉnh lại các câu lệnh trong phần thân vòng lặp do while( ) có liên quan đến thoát của vòng lặp. Chú ý • Coi chừng quên cặp dấu ngoặc tròn bao quanh sau từ khóa while. do { // } while ĐK // sai do thiếu (ĐK) • Coi chừng thiếu dấu ‘;’ sau cặp dấu ( ) do { // } while (ĐK) // sai do thiếu ; • Coi chừng thiếu cặp dấu bao quanh khối lệnh { } do S1; S2; 73
while (ĐK); 5. Cấu trúc lặp for ( ) Cú pháp (syntax) for ([ ] ; [ ] ; [ ]) ; Trong đó: • là một hay nhiều biểu thức gán (được phân cách bởi dấu ‘,’) có nhiệm vụ khởi tạo giá trị ban đầu cho các biến đếm. • thường là biểu thức logic. • là một hay nhiều biểu thức gán (được phân cách bởi dấu ‘,’) có nhiệm vụ thay đổi trị của các biến ở . • có thể là câu lệnh đơn, khối lệnh, hoặc câu lệnh điều khiển. Ý nghĩa Tương tự như cấu trúc while, và thường được dùng cho câu lệnh với số lần lặp xác định. Sự thực hiện câu lệnh B1: Thực hiện (nếu có). B2: Tính trị của . 74
B3: Nếu trị của ≠0 (kể cả số âm – tương đương với mệnh đề logic TRUE), thì thực hiện , sau đó thực hiện (nếu có) và quay về B2. Còn ngược lại ( có trị = 0) thì chuyển sang B4. B4: Thoát khỏi vòng lặp, và chuyển quyền điều khiển sang câu lệnh kế tiếp sau lệnh for. Lưu đồ cú pháp câu lệnh for Nhận False xét • chỉ được thực hiện duy nhất 1 lần. 75
• Trong trường hợp vòng lặp for bị quẩn, ta nên xem xét và hiệu chỉnh lại các câu lệnh trong phần thân vòng lặp for có liên quan đến thoát của vòng lặp. • Có thể chuyển đổi qua lại giữa 2 cấu trúc lặp while ( ) và for ( ). Các dạng khác của câu lệnh for ( ) Chú ý • Các phần của vòng lặp for được phân cách bằng dấu chấm phẩy ‘;’. for ( , , ) // sai dùng dấu , để phân cách các phần { // } • Coi chừng dư dấu ‘;’ sau cặp dấu ( ) for ( ; ; ) ; // dư dấu ; { // } • Coi chừng thiếu cặp dấu bao quanh khối lệnh { } for ( ; ; ) 76
S1; S2; 6. Câu lệnh break • Dùng để thoát khỏi câu lệnh switch(). • Dùng để thoát khỏi vòng lặp trong cùng chứa nó. Chương trình dịch sẽ bỏ qua các câu lệnh sau lệnh break; Ví dụ 1: while (1) { if (ĐK) break; // nhảy khỏi vòng lặp while(1) } Ví dụ 2: while (1) { 77
for ( ; ; ) { if (ĐK) break; // chỉ thoát khỏi vòng lặp for ( ; ; ) chứa nó } } 7. Câu lệnh continue (ít dùng) • Khi gặp câu lệnh continue trong 1 vòng lặp, chương trình dịch bỏ qua các lệnh còn lại trong thân vòng lặp này để bắt đầu một lần lặp mới. • Thông thường, ta có thể thay thế thuật toán có sử dụng lệnh break, hoặc lệnh continue bằng một thuật toán sử dụng cấu trúc điều khiển khác. 8. Câu lệnh goto • Khi gặp câu lệnh goto case, với case là nhãn (có dạng identifier:)được đặt tại vị trí nào đó, chương trình dịch chuyển quyền điều khiển đến câu lệnh đặt tại vị trí nhãn và thực hiện lệnh này. • Câu lệnh goto làm cho chương trình khó theo dõi, khó kiểm soát, làm mất tính cấu trúc của chương trình. 78
• Câu lệnh goto ít được dùng và có thể được thay thế bằng các câu lệnh sử dụng các cấu trúc điều khiển khác. 9. Câu hỏi • Trình bày cú pháp, ý nghĩa, lưu đồ và cho ví dụ về các cấu trúc: − if else − switch ( ) − while ( ) − do while ( ) − for ( ; ; ) • Câu nào sau đây là phần đầu của câu lệnh if hợp lệ? Đối với câu lệnh không hợp lệ, hãy cho biết tại sao? − if ( delta > 0 ) − if delta 0 ) − if ( delta >= 0 ) − if ( delta != 0 ) − if (delta ! = 0 ) − if ( 1 + 2 ) − if ( 2 – 2 ) 79
• Hãy rút gọn đoạn chương trình sau: if ( a > b ) { b = x; a = 1; } else { b = x; a = 0; } • Hãy rút gọn đoạn chương trình sau: if ( a > b ) { a –= b; c = x; } else 80
{ a += b; c = x; } • Hãy rút gọn đoạn chương trình sau: if ( a > b ) { c = a; } else { c = a; a = 0; } • Hãy rút gọn đoạn chương trình sau: if ( a > b ) { a = 1; 81
c = x; } else { b = 2; c = x; } • Hãy chuyển đổi câu lệnh for thành câu lệnh while: for ( int i = 0; i 0; i /= 2 ) cout << setw( 5 ) << i ; • Hãy chuyển đổi câu lệnh for thành câu lệnh while: for ( int i = 0; i < 100; i++ ) { for ( int j = 0; j < 200; j++ ) 82
cout << setw( 5 ) << i * j; cout << endl ; } • Hãy chuyển đổi câu lệnh while thành câu lệnh for: int count = 0; while ( count < 100 ) { cout << count; count++; } • Hãy chuyển đổi câu lệnh while thành câu lệnh for: int count = 0; while ( count < 100 ) { count++; cout << count; } • Hãy chuyển đổi câu lệnh while thành câu lệnh for: 83
int x =10, i = x, y = 0, j = 0; while ( i > j ) { y += i; i––; } • Hãy chuyển đổi câu lệnh while thành câu lệnh do . . . while: int x =10, i = x, y = 0, j = 0; while ( i > j ) { y += i; i––; } • Xét các đoạn lệnh sau. Hãy cho biết kết quả xuất ra màn hình của các biến x, y. Giải thích. int x = 0, y = 1; for ( int i = 0; i < 5; i++ ) { for ( int j = 0; j < 5; j++ ) 84
if ( ( i + j ) % 2 == 0 ) x++; y += x; } • Như bài tập trên int x = 0, y = 1; for ( int i = 0; i < 5; i++ ) for ( int j = 0; j < 5; j++ ) { if ( ( i + j ) % 2 == 0 ) x++; y += x; } • Như bài tập trên 85
int x = 0, y = 1; for ( int i = 0; i < 5; i++ ) { for ( int j = 0; j < 5; j++ ) if ( (x + y ) % 2 == 0 ) x++; y += x; } • Như bài tập trên int x = 0, y = 1; for ( int i = 0; i < 5; i++ ) for ( int j = 0; j < 5; j++ ) { if ( ( i + j ) % 2 == 0 ) x++; else y += x; 86
} • Như bài tập trên int i = 0, x = 0; do{ if ( x %5 == 0 ) { x++; cout << setw( 4 ) << x; } i++; } while ( i < 20 ); • Như bài tập trên int i = 0, x = 0; while ( i < 20 ) 87
{ if ( x % 5 == 0 ) { x += i; cout << setw( 4 ) << x; } i++; } • Như bài tập trên int i, x = 0; for ( i = 1; i < 10; i*=2 ) { x++; cout << setw( 4 ) << x; } 88
• Như bài tập trên int i, x = 0; for (i = 1; i < 10; i++) { if ( i % 2 == 1 ) x += i; else x–– ; cout << setw( 4 ) << x; } • Như bài tập trên int i, j, k, x = 0; for ( i = 1; i < 5; i++ ) for ( j = 0; j < i; j++ ) { 89
k = (i + j – 1); if ( k % 2 == 0 ) x += k; else if ( k % 3 ==0 ) x += k – 2; cout << setw( 4 ) << x; } • Như bài tập trên int i, j, k, x = 0; for ( i = 1; i < 5; i++ ) for ( j = 0; j < i; j++ ) { switch ( i + j – 1 ) { case –1: 90
case 0: x += 1; break; case 1: case 2: case 3: x += 2; break; default: x += 3; } cout << setw( 4 ) << x; } 10. Bài tập 10.1. Cấu trúc rẻ nhánh 1) Viết chương trình nhập vào một số nguyên và cho biết đó số âm hay dương, chẳn hay lẻ. 2) Viết chương trình hoán đổi trị của 2 biến nguyên. 3) Viết chương trình giải phương trình bậc 1: Ax + B = 0. 4) Viết chương trình giải phương trình bậc 2: Ax2 + Bx + C = 0. 5) Viết chương trình giải phương trình trùng phương Ax4 + Bx2 + C = 0. 6) Viết chương trình nhập 3 số nguyên dương đại diện cho 3 cạnh của 1 tam giác. Hiển thị ra màn hình cho biết đó là tam giác đều, vuông cân, cân, vuông, thường, hay không phải là 3 cạnh của tam giác. 91
7) Viết chương trình nhập 3 số nguyên. Sau đó hiển thị ra màn hình cho biết số lớn nhất, số lớn thứ hai, và số nhỏ nhất bằng 2 cách: − Cách 1: Dùng cấu trúc IF . . . ELSE . . . lồng nhau − Cách 2: Dùng toán tử điều kiện: exp1 ? exp2 : exp3 10.2. Cấu trúc lựa chọn 1) Viết chương trình tính số ngày tối đa của tháng m, năm y cho trước. 2) Cho trước 2 số nguyên và các kí hiệu phép toán sau: (+, -, *, /, %). Viết chương trình tính và xuất kết quả phép tính ra màn hình (có lưu ý đến lỗi chia cho giá trị 0). 3) Viết chương trình xếp hạng theo điểm như sau (giả sử không có điểm lẻ): − Điểm 1 Æ 4: Kém − Điểm 5: Trung bình − Điểm 6: Trung bình khá − Điểm 7: Khá − Điểm 8 Æ 9: Giỏi − Điểm 10: Xuất sắc 4) Viết chương trình nhập vào 2 số nguyên và một phép toán (+, -, *, /, %). In kết quả của phép toán ra màn hình (có chú ý đến lỗi chia không). 5) Bộ bài tây 52 lá được đánh số như sau: Ách Hai Ba Bốn Năm Sáu Bảy Tám Chín Mười Bồi Đầm Già 92
Cơ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Rô 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 Chuồn 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 Bích 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 Viết chương trình nhập một số có giá trị trong đoạn [1 52], sau đó in ra cho biết số đó tương ứng với lá bài nào? VD: với N = 31 thì hiển thị ra màn hình “Năm Chuồn”. 6) Tương tự như bài trên, các quân cờ được đánh số như sau: Tướng Sĩ Tượng Xe Pháo Mã Chốt Đen 1 2 3 4 5 6 7 Trắng 8 9 10 11 12 13 14 Viết chương trình nhập một số có giá trị trong đoạn [1 14], sau đó in ra cho biết số đó tương ứng với quân cờ nào? VD: với N = 11 thì hiển thị ra màn hình “Xe Trắng”. 10.3. Cấu trúc lặp 1) Viết chương trình in ra các ký tự và thứ tự của các ký tự này theo bảng mã ASCII (Chú ý chỉ in ra các ký tự có mã ASCII > 32). 2) Viết chương trình hiển thị ra màn hình tất các số trong đoạn [100 . . 999] thỏa tính chất P=”Tổng các chữ số = Tích các chữ số”. VD: 123 là số thỏa tính chất P. 93
3) Viết chương trình tìm tất cả các số gồm 3 chữ số thỏa tính chất “có chữ số hàng chục bằng nửa tổng của chữ số hàng trăm và chữ số hàng đơn vị. 4) Viết chương trình in các số Amstrong (là số có tổng lập phương của các chữ số bằng chính nó). 5) Cho trước số nguyên n>0. Viết chương trình tìm tất cả các bộ số Pithagore (x, y, z) thỏa mãn: ⎧x2+ y 2 = z 2 ⎨ ⎩x 0. Sau đó tính các biểu thức tổng gồm n số hạng như sau: − S1 = 1 + 2 + 3 + . . . − S2 = 1 – 2 + 3 – 4 + . . . − S3 = 1 + 3 + 5 + 7 + . . . − S4 = 1 + 2 + 4 + . . . − S5 = 1! + 2! + 3! + . . . 94
10) Cho số tự nhiên n. Hãy tính: − 2n − n! ⎛ 1 ⎞⎛ 1 ⎞ ⎛ 1 ⎞ − ⎜1+ 2 ⎟⎜1+ 2 ⎟L⎜1+ 2 ⎟ ⎝ 1 ⎠⎝ 2 ⎠ ⎝ n ⎠ − 2+ 2 + 2 +K + 2 (n dấu căn) ⎧1!.3!.5! neu n le − n!!= ⎨ ⎩2!.4!.6! neu n chan 11) Cho số thực a và số tự nhiên n. Hãy tính: − an − a(a+1) (a+n-1) 1 1 1 − + + + a a( a + 1) a( a+ 1)K ( a + n ) 12) Viết chương trình đếm số chữ số của số tự nhiên n nhập vào từ bàn phím. 13) Cho trước số tự nhiên n. Viết chương trình tính tổng của các chữ số của số n. 14) Cho trước số tự nhiên n. Viết chương trình tính và in trị đảo ngược của số n. 15) Cho trước số tự nhiên n. Viết chương trình kiểm tra tính đối xứng của số n. Ví dụ, với n = 12321 thì hiển thị thông báo số 12321 là số đối xứng. 16) Cho trước số tự nhiên n. Viết chương trình kiểm tra tính tuần hoàn và in ra số chu kỳ (nếu có) của số n. Ví dụ, với n=12121212 thì in ra số 12121212 tuần hoàn với các chu kỳ 12, 1212. 95
17) Cho trước số tự nhiên n. Viết chương trình tính số đối ứng của số n. Ví dụ, với n = 1047 thì số đối ứng là 9063. 18) Cho trước số tự nhiên n. Hãy cho biết: − n có bao nhiêu chữ số ? − Tính tổng các chữ số của n. − Tính tích các chữ số của n. − Tìm chữ số đầu tiên của n. 19) Cho 2 số tự nhiên a, b. Hãy: − Tìm ước số chung lớn nhất của chúng. − Tìm bội số chung nhỏ nhất của chúng. 20) Cho số tự nhiên n. Hãy xây dựng số m bằng cách loại bỏ đi trong số n tất cả các chữ số 0 và chữ số 5 (thứ tự ban đầu của các chữ số đươc giữ nguyên). Ví dụ, với n = 50915509 thì m = 919. 21) Viết chương trình in ra màn hình bảng cửu chương theo chiều dọc và theo chiều ngang. 22) Trăm trâu ăn cỏ, trâu đứng ăn 5. trâu nằm ăn 3, ba trâu già ăn 1. Viết chương trình hiển thị số trâu theo từng loại. 23) Viết chương trình kiểm tra xem 2 số tự nhiên a, b có nguyên tố cùng nhau? 24) Viết chương trình nhập số nguyên n > 0 và một số nguyên h chỉ hệ (có giá trị 2, 8 hoặc 16). Sau đó hiển thị ra màn hình trị tương ứng của N dưới dạng chỉ định bởi hệ h (nhị phân, bát phân, hoặc thập lục phân). VD: nhập n = 65, h = 2 In ra : 0000000001000001 B 96
25) Viết chương trình kiểm tra xem số n > 0 nhập vào từ bàn phím có phải là số nguyên tố? 26) Viết chương trình nhập vào số n > 0 và hiển thị ra màn hình tất cả các số nguyên tố 0 và hiển thị ra màn hình n số nguyên tố đầu tiên. 28) Dãy số Fibonacci: 1 1 2 3 5 8 13 21 34 55 Viết chương trình kiểm tra xem số N nhập vào có phải là số Fibonacci? 29) Viết chương trình nhập vào số n>0 và hiển thị ra màn hình các số Fibonacci 0 và hiển thị ra màn hình n số Fibonacci đầu tiên. 31) Viết chương trình vẽ các hình sau đây với h là chiều cao nhập vào từ bàn phím: VD: với h = 5 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 97
* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 32) Viết chương trình nhập vào số n > 0 và hiển thị ra màn hình theo dạng sau: VD: với n = 5 1 2 3 4 5 A B C D E 2 3 4 5 1 B C D E A 3 4 5 1 2 C D E A B 4 5 1 2 3 D E A B C 98
5 1 2 3 4 E A B C D 33) Viết chương trình lần lượt nhập vào các trị nguyên cho đến khi nhập trị 0 thì dừng. Hãy tính: − Số lượng các số đã nhập thỏa tiêu chuẩn “P” (Ví dụ: là số âm”, “là số lẻ”, “là số nguyên tố”, “là số Fibonacci”, ) − Tổng các số đã nhập thỏa tiêu chuẩn “P”. − Trung bình tổng các số đã nhập thỏa tiêu chuẩn “P”. 34) Viết chương trình phân tích số nguyên n > 0 thành tích các thừa số nguyên tố theo các dạng sau: Ví dụ, với n = 120 thì: − Dạng 1: 120 = 2 * 2 * 2 * 3 * 5 − Dạng 2: 120 = 2 ^ 3 * 3 * 5 35) Viết chương trình nhập vào cặp tọa độ x, y < 10. Sau đó vẽ dấu ‘*’ tại tọa độ (x,y) vừa nhập như sau: Ví dụ, nhập x = 8, y = 5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 . 2 . 3 . 99
4 . 5 . . . . . . . . . . . . . . . . * 6 7 8 9 10 36) Viết chương trình tính căn bậc 2, căn bậc 3, căn bậc 4, căn bậc N của số nguyên A, (N > 0, A > 0) theo hệ thức truy hồi sau: − Căn bậc 2: ⎧x0 = 1 ⎪ A ⎨ x + n−1 x ⎪x = n−1 ⎩⎪ n 2 − Căn bậc 3: ⎧x0 = 1 ⎪ A ⎨ 2x + n−1 x 2 ⎪x = n−1 ⎩⎪ n 3 − Căn bậc 4: 100
⎧x0 = 1 ⎪ A ⎨ 3x + n−1 x 3 ⎪x = n−1 ⎩⎪ n 4 − Một cách tổng quát với căn bậc N: ⎧x0 = 1 ⎪ A ⎨ (n− 1) x + n−1 x n−1 ⎪x = n−1 ⎩⎪ n n 37) Cho trước độ sai số є. Viết chương trình tính Ex, Sin(x), Cos(x) theo các công thức khai triển sau: x x2 x 3 E x =1 + + + + 1! 2! 3! x3 x 5 x 7 sin(x ) = x − + − + 3! 5! 7! x2 x 4 x 6 cos(x )= 1 − + − + 2! 4! 6! 101
CHƯƠNG 4. HÀM (FUNCTION) 1. Khái niệm Để giải quyết mốt vấn đề tương đối lớn, phức tạp, ta thường có khuynh hướng phân chia vấn đề ban đầu thành những vấn đề con nhỏ hơn. Và từ những vấn đề con này, ta lại tiếp tục phân rã thành những vấn đề con nhỏ hơn nữa (nếu được) cho đến khi gặp vấn đề con sơ cấp có thể thấy ngay cách giải quyết. Cách tiếp cận này áp dụng tư tưởng “chia để trị” và được gọi là phương pháp phân tích từ trên xuống (Top – Down Analysis). Mỗi vấn đề con là một đơn thể (module) đảm trách giải quyết một chức năng cụ thể, xác định. Các đơn thể liên lạc với nhau thông qua các thông số. Ta có thể xem hoạt động của hàm như hoạt động của một hộp đen. Cùng một dữ kiện vào sẽ cho ra cùng kết quả. Hầu hết các NNLT cấp cao (C, C++, PASCAL, FOX . . .) đều hổ trợ phương pháp lập trình cấu trúc cho phép tổ chức chương trình máy tính thành nhiều đơn thể (module). Mỗi đơn thể chương trình tương ứng với 1 hàm (trong C/C++). Có 2 loại hàm trong NNLT “C/C++”: • Hàm thư viện do chương trình dịch cung cấp. • Hàm tự tạo do USE R định nghĩa. Hàm thư viện (library functions): chương trình dịch “C/C++” cung cấp một thư viện đồ sộ các hàm tiện ích giúp giảm nhẹ công sức lập trình và cho phép USER tập trung nhiều hơn vào logic của vấn đề đang giải quyết. Để sử dụng các hàm này trong chương trình, cần chèn vào đầu chương trình các tập tin tiêu đề chứa các khai báo và định 102
nghĩa hằng, biến, hàm nguyên mẫu, . . . bằng các chỉ thị tiền xử lý #include . Hàm tự tạo: Ngoài ra, “C/C++” cho phép USER định nghĩa thêm các hàm khác phục vụ cho nhu cầu lập trình của mình. 2. Khai báo và định nghĩa hàm Gồm có 2 phần: dòng tiêu đề và phần thân hàm [ ] ([ ]) { // các khai báo cục bộ . . . . // các câu lệnh . . . . } Trong đó: • : − Mô tả kiểu dữ liệu của giá trị mà hàm sẽ trả về cho nơi gọi nó. Nói chung, giá trị trả về của hàm có thể thuộc một kiểu dữ liệu hợp lệ bất kỳ, ngoại trừ “C/C++” không cho phép trả về một biến kiểu mảng. − Nếu ta bỏ qua, không mô tả thì chương trình dịch sẽ ngầm hiểu đó là kiểu int. 103
− Mô tả là void nếu ta muốn hàm không trả về giá trị nào (hàm này tương đương với thủ tục trong PASCAL). • : là danh hiệu hợp lệ • có dạng: , , • Phần thân hàm đặt trong cặp dấu { }, và chứa các câu lệnh mô tả hoạt động của hàm. 3. Lệnh return Hàm sau khi đã được khai báo và định nghĩa, có thể được gọi thực hiện bằng lời gọi hàm trong chương trình. Hoạt động của được kết thúc theo 1 trong 3 cách như sau: • Trường hợp hàm có giá trị trả về là void: hàm kết thúc hoạt động sau khi thực hiện câu lệnh cuối trước dấu } sau cùng, hoặc nếu ta muốn hàm kết thúc sớm trong điều kiện nào đó thì dùng lệnh return; • Trường hợp hàm có giá trị trả về khác void: Khi gặp lệnh return ; chương trình dịch sẽ kết thúc hoạt động của hàm, và trị của được trả về cho nơi gọi hàm. 4. Các dạng hàm 4.1. Hàm không có tham số Ví dụ 1: hàm in dòng chữ “HELLO C” 104
void PrintHello() { cout > a >> b >> c; double delta = b*b-4*a*c; if (delta 0 cout << “Phuong trinh co 2 nghiem phan biet:” 105
b ? a : b); } Cách gọi hàm: Max(x, y); // voi x, y co kieu int Ví dụ 2, hàm vẽ hình vuông đặc chiều cao h: void Draw(int h) { for (int i=1; i<=h; ++i) // lap h dong 106
{ for (int j=1; j ] ([ ]) ; 107
Trong đó: • mô tả kiểu của giá trị trả về bởi hàm • là danh hiệu hợp lệ và nên đặt tên sao cho thể hiện được chức năng của hàm • mô tả các kiểu dữ liệu và tên biến đại diện của từng tham số., mỗi cặp kiểu dữ liệu và tên biến được phân cách bởi dấu phẩy ‘,’ Ví dụ: Khai báo hàm nguyên mẫu có chức năng xác định trị min giữa 2 số nguyên. int Min(int, int) ; hay int Min(int a, int b) ; // nên dùng cách khai báo này 4.4. Tổ chức một chương trình “C/C++” (trên cùng 1 tập tin) Cách 1: chương trình gồm 3 phần PHẦN KHAI BÁO TOÀN CỤC PHẦN KHAI BÁO VÀ ĐỊNH NGHĨA HÀM HÀM main() Cách 2: chương trình gồm 4 phần (nên dùng cách này) PHẦN KHAI BÁO TOÀN CỤC PHẦN KHAI BÁO HÀM NGUYÊN MẪU 108
HÀM main() PHẦN ĐỊNH NGHĨA HÀM 5. Các phương pháp truyền tham số Tham số thực (actual parameter) là tham số trong lời gọi hàm. Tham số hình thức (formal parameter) là tham số trong phần khai báo và định nghĩa. Tham số hình thức chỉ là tên đại diện cho tham số thực tương ứng. Kiểu của tham số hình thức sẽ qui định kiểu của tham số thực. Có 2 cách truyền tham số cho hàm: • Truyền bằng giá trị (chủ yếu trong “C/C++”): Trong phương pháp này, chương trình dịch cấp phát vùng nhớ riêng cho từng tham số hình thức, sau đó sao chép giá trị của tham số thực tương ứng vào các tham số hình thức. Sau khi kết thúc thực hiện hàm, chương trình dịch sẽ thu hồi các vùng nhớ đã cấp phát cho các tham số hình thức, và các biến cục bộ khai báo bên trong hàm. Như vậy, mọi sự thay đổi trị của các tham số hình thức đều không ảnh hưởng đến các tham số thực bên ngoài hàm. • Truyền bằng tham chiếu (còn gọi là truyền bằng địa chỉ): Chỉ có trong C++.Thay vì cấp phát vùng nhớ riêng như trong phương pháp truyền bằng giá trị, chương trình dịch sẽ truyền địa chỉ của các tham số thực tương ứng cho các tham số hình thức. Điều đó có nghĩa là ta có thể xem tham số hình thức cũng chính là tham số thực, hay nói cách khác tham số hình thức là tên gọi khác của tham số thực. Như vậy, mọi sự thay 109
đổi trị của tham số hình thức bên trong hàm chính là thay đổi trị của tham số thực bên ngoài hàm. • Để phân biệt cách truyền tham chiếu, với cách truyền trị, ta đặt kí hiệu & trước tên biến hình thức. Ví dụ: Khai báo hàm nguyên mẫu có chức năng hoán đổi trị của 2 biến nguyên: void Swap(int &,int &); // truyền bằng tham chiếu hay void Swap(int & a,int & b); // truyền bằng tham chiếu void F(int, int ); // truyền bằng trị hay void F(int a, int b); // truyền bằng trị Chú ý: • Trong cách truyền tham chiếu, tham số thực tương ứng phải là một biến. Còn trong cách truyền trị, tham số thực tương ứng có thể là biến, hằng, lời gọi hàm, hoặc một biểu thức cùng kiểu với tham số hình thức. • Các tham số hình thức trong cách truyền bằng giá trị được gọi là tham trị. Còn các tham số hình thức trong cách truyền bằng tham chiếu được gọi là tham biến. 110
6. Phạm vi (scope) và cấp lưu trữ (storage class) của các đối tượng Để tối ưu hóa việc sử dụng bộ nhớ và quản lý việc truy xuất các đối tượng (biến, hằng, hàm) trong chương trình, “C/C++” đưa ra các khái niệm phạm vi và cấp lưu trữ. 6.1. Phạm vi Phạm vi là vùng chương trình mà đối tượng được nhận biết và có thể được sử dụng. Nói chung, phạm vi của một đối tượng trải dài từ nơi nó được khai báo đến cuối khối, hàm, hay tập tin chứa đối tượng đó. Có các loại phạm vi sau: • Phạm vi cuc bộ (local scope) − Phạm vi khối (Block scope) − Phạm vi hàm (Function scope) • Phạm vi toàn cuc (global scope) − Phạm vi tập tin (File scope) − Phạm vi chương trình (Program scope) Ví dụ về phạm vi: #include int x=3; // biến x toàn cục const int MAX = 10; void fct(int x); 111
void main(){ int x=1; // x cục bộ của hàm main() fct(x); { int y=4; x += y; } cout<<”Y = “<<y; // Sai vì biến y đã bị hủy, không thể truy xuất cout<<”X của hàm main() = “<<x; cout<<”X toàn cục = “<<::x; } void fct(int x){ x += MAX; cout<<”X bên trong hàm fct() = “<<x<<endl; } Biến khai báo bên trong khối hay hàm được gọi là biến cục bộ (local variable) của khối, hàm đó và chỉ có thể được truy xuất bên trong phạm vi khối hay hàm đó mà thôi. Còn biến khai báo bên ngoài 112
mọi hàm, mọi khối đuợc gọi là biến toàn cục (global variable) và có thể được truy xuất ở mọi nơi trong chương trình. Các biến cục bộ có thời gian tồn tại tương đối ngắn. Chúng sẽ bị hủy mỗi khi ra khỏi khối hay kết thúc thực hiện hàm chứa nó. Ngược lại, các biến toàn cục có thời gian tồn tại là thời gian của chương trình. 6.2. Cấp lưu trữ Cấp lưu trữ (storage class) là cách thức NNLT cấp phát vùng nhớ và lưu trữ biến. Cấp lưu trữ của một biến được xác định bằng các từ khóa sau: auto, register, static, extern. Biến auto (còn gọi là biến tự động, biến cục bộ) Mọi biến khai báo bên trong một khối hay hàm mặc nhiên có tính chất auto, trừ khi xác định rõ cấp lưu trữ khác. Ví dụ, khai báo int x; tương đương với khai báo auto int x;. Biến auto có phạm vi cục bộ bên trong hàm hay khối và có thời gian tồn tại ngắn, do được cấp phát trong vùng nhớ STACK. Biến register (ít dùng) Để tăng tốc độ truy xuất biến (thường là các biến đếm trong vòng lặp for), ta đặt từ khóa register trước khai báo biến, yêu cầu chương trình dịch lưu trữ biến trong thanh ghi. Chú ý, chương trình dịch có 113
thể bỏ qua không đáp ứng lời yêu cầu này nếu có quá nhiều lời đề nghị loại này hoặc nếu không còn đủ thanh ghi để cấp phát. Biến static (còn gọi là biến tĩnh) Là biến được cấp phát trong vùng nhớ DATA (trình bày sơ đồ sử dụng bộ nhớ của một chương trình “C/C++”), và do đó có tính chất cố định, lâu dài. Thời gian tồn tại của biến static là thời gian của chương trình. Như vậy biến static khai báo bên trong một khối, hay hàm sẽ không bị hủy khi ra khỏi khối hay hàm đo, và vẫn lưu giữ giá trị cũ của lần gọi hàm trước. Chú ý, biến static phải được khởi tạo giá trị khi khai báo. Chương trình dịch sẽ chỉ khởi tạo giá trị cho biến static duy nhất một lần trong lần gọi hàm đầu tiên. Biến extern Một chương trình C/C++ có thể được tổ chức trên nhiều tập tin khác nhau. Và phạm vi của một biến nào đó trong chương trình có thể được trải dài trên nhiều tập tin nhờ vào từ khóa extern như sau: ( vẽ hình ) Từ khóa extern đứng trước khai báo biến có ý nghĩa là biến đó đã được khai báo và định nghĩa ở nơi khác trong chương trình (trong cùng tập tin hay ở trong tập tin khác), chương trình dịch sẽ không cấp phát thêm vùng nhớ cho biến có khai báo extern mà sử dụng chung vùng nhớ đã cấp phát trước đó. Tóm tắt về cấp lưu trữ biến (Storage class) 114
Vị trí khai báo Từ khóa Thời gian tồn tại Phạm vi biến Hàm auto Hàm Hàm (default) Hàm register Hàm Hàm Hàm static Chương trình Hàm Bên ngoài hàm static Chương trình File Bên ngoài hàm Chương trình File Bên ngoài hàm extern Chương trình Nhiều File Ví dụ 1: Minh họa tầm vực, phạm vi của biến (Visibility (Scope) of variables) 115
File1.cpp int a; __ int b; __ ___ int c; __ int d; __ ___ void main() { int e; _ auto int f; _ register int i; __ static int j; } int k; __ ___ void F1() { 116
int m; ___ } File2.cpp extern int a; _ void F2() { extern int b; } extern int c; _ 117
void F3() { extern int d; } Ví dụ 2: #include #include "file3.cpp" const int MAX=10; int x=3; void main() { const int MAX = 5; int x = 1; x += ::MAX; 118
cout extern int x; // dung chung bien x da khai bao o noi khac extern const int MAX; // dung chung hang MAX da khai bao o noi khac void F1() { int x=2; // x cuc bo cout<<"X cuc bo trong ham f1() = "<<x<<endl; cout<<"X toan cuc da khai bao trong ham main() = "<<::x<<endl; } void F2() 119
{ const int MAX=15; // hang cuc bo cout<<"Hang MAX cuc bo trong ham f2() = "<<MAX<<endl; cout<<"Hang MAX toan cuc da khai bao trong File1 = " <<::MAX<<endl; cout<<"Bien x toan cuc da khai bao trong File1 = "<<::x<<endl; } 7. Cơ chế gọi hàm và bộ nhớ stack Một chương trình “C/C++” là tập hợp các hàm trong đó hàm main() là quan trọng nhất và không thể thiếu do đây là điểm đầu vào của chương trình. Khi ta cho thực hiện chương trình thì hàm main() được gọi thực hiện trước tiên. Khi đó, hàm main() có thể gọi chạy các hàm khác, và các hàm này lại có thể gọi chạy các hàm khác nữa, Khi một hàm được gọi thì “C/C++” sẽ tạo ra một khung kích hoạt (activation frame) trong vùng nhớ stack. Khung kích họat chứa các biến cục bộ và mẫu tin hoạt động (active record) của hàm. Mẫu tin hoạt động chứa địa chỉ trở về (return address) của hàm gọi nó và các thông số khác. Sau khi kết thúc thực hiện hàm, trình biên dịch sẽ xóa các biến cục bộ đã cấp phát cho hàm (các tham số hình thức trị, các biến cục bộ khai báo bên trong hàm) và chuyển điều khiển về dòng lệnh tại địa chỉ trở về của hàm gọi nó. Ví dụ, xét chương trình sau: 120
void A(); void B(); void C(); void D(); void E(); void main(){ D(); E(); } void A() { B(); } void B() 121
{ C(); } void C() { } void D() { A(); } void E() { 122
C(); } Ta có hình ảnh sau: C STACK ớ B B B C nh ộ B A A A A A B B D D D D D D D E E E E M M M M M M M M M M M M M M Thời gian chạy chương trình 8. Hàm có tham số với giá trị ngầm định (Function with default arguments) C++ cho phép cài đặt hàm với tham số có giá trị ngầm định. Các tham số này phải được khai báo liên tục và theo thứ tự từ phải sang trái. Khai báo: ( = , = , ); 123
Phần định nghĩa được thực hiện như hàm thông thường. ( , , ) { // các câu lệnh } 9. Nạp chồng hàm (Function overloading) C++ cho phép dùng chung một danh hiệu để đặt tên cho các hàm khác nhau. Ta gọi đó là nạp chồng hàm. Thông thường, ta chỉ nạp chồng hàm đối với những hàm giống nhau về bản chất, nhưng khác nhau ở số lượng, và kiểu dữ liệu của các tham số. Ví dụ, để tìm trị max của 2 số nguyên, 3 số nguyên, , hoặc 2 số thực, 3 số thực, trong C chuẩn, ta viết nhiều hàm khác nhau, mỗi hàm phải được đặt tên khác nhau. Trong C++, ta có thể nạp chồng, i.e., ta có thể dùng chung tên hàm (VD max) cho tất cả các hàm này. Các hàm được nạp chồng có thể giống nhau về kiểu của trị trả về, nhưng bắt buộc phải khác nhau ở số lượng, hoặc kiểu của các tham số. Chương trình dịch sẽ căn cứ vào các yếu tố này để xác định hàm cần thực hiện mỗi khi gặp lời gọi hàm được nạp chồng. 124
Chú ý Khả năng nạp chồng hàm kết hợp với hàm có tham số với giá trị ngầm định có thể gây ra tình trạng nhập nhằng, mơ hồ như sau: void F(int=2, double=3.0); void F(int); void F(double); void main() { double x = 20.0; int y = 10; F(x, y); // mơ hồ! chương trình dịch không biết gọi hàm nào } void F(int, double) { } void F(int) { 125
} void F(double) { } 10. Một số gợi ý khi thiết kế hàm • Xác định rõ chức năng, nhiệm vụ của hàm. • Chỉ nên thiết kế hàm theo phương châm “mỗi hàm chỉ thực hiện một nhiệm vụ duy nhất”, và nên thiết kế sao cho có thể sử dụng lại hàm để hổ trợ cho các việc khác (reusable). • Đặt tên hàm sao cho có tính gợi nhớ (Mnemonic) • Nên đặt chú thích, ghi rỏ các thông tin về hàm như chức năng, điều kiện dữ liệu vào, xác định dữ liệu ra của hàm, . . . • Xác định trị trả về: hàm có cần trả về giá trị? Nếu có, xác định rỏ kiểu trả về. Đối với các hàm có chức năng nhập/xuất dữ liệu, trị trả về thường là void (tương đương với thủ tục trong Pasccal). Còn đối với loại hàm kiểm tra một tính chất P nào đó, ta thường trả về giá trị 0 hoặc 1, i.e. trả về trị của một biểu thức logic. • Xác định số lượng tham số và kiểu của từng tham số: hàm có nhận tham số hay không? Bao nhiêu tham số? Kiểu của từng tham số? • Xác định rõ phương pháp truyền tham số: nếu không có nhu cầu làm thay đổi trị của tham số thực truyền vào cho 126
hàm thì áp dụng phương pháp truyền bằng giá trị. Còn ngược lại thì áp dụng cách truyền bằng tham chiếu. 11. Một số ví dụ minh họa 12. Câu hỏi • Nêu cách khai báo hàm, định nghĩa hàm, cách gọi hàm. • Phạm vi của một đối tượng (biến, hằng) trong chương trình ? • Trình bày các phương pháp truyền tham số cho hàm (truyền bằng giá trị, bằng tham chiếu, và bằng tham trỏ) • Nêu cách thiết kế hàm mà theo Anh (Chị) cho là đạt yêu cầu. • Cho ví dụ về hàm xuất/nhập. • Cho ví dụ về hàm kiểm tra một giá trị nguyên thỏa tính chất “P” nào đó. • Cho ví dụ về hàm xác định giá trị nguyên thỏa tính chất “P” nào đó. • Trình bày cách tổ chức một chương trình “C/C++”. • Trình bày cấp lưu trữ của một đối tượng (auto, register, static, extern). • Khai báo các hàm nguyên mẫu sau: − Giải phương trình bậc 2 ax2 + bx + c = 0 − Giải phương trình bậc 4 ax4 + bx2 + c = 0 − In bảng cửu chương theo chiều dọc. − In bảng cửu chương theo chiều ngang. − Vẽ hình tam giác với chiều cao h dạng − Phân tích số n > 0 thành tích các thừa số nguyên tố theo dạng n = 120 = 2*2*2*3*5. 127
− Phân tích số n > 0 thành tích các thừa số nguyên tố theo dạng n = 120 = 2^3*3*5. − Kiểm tra năm y có phải là năm nhuần ? − Kiểm tra 1 bộ ngày, tháng, năm có hợp lệ hay không ? − Kiểm tra số tự nhiên n > 0 có phải là số nguyên tố ? − Kiểm tra 2 số tự nhiên có nguyên tố cùng nhau ? − Kiểm tra số tự nhiên n > 0 có phải là số thuộc dãy số Fibonacci ? − Kiểm tra số n > 0 có phải là số đối xứng ? − Ki ểm tra số n ª [100 999] có phải là số thỏa tính chất P = “có tổng các chữ số bằng tích các chữ số” ? − Kiểm tra số n > 0 có phải là số hoàn thiện ? − Tính trị max của 2 số nguyên. − Tính trị min của 2 số nguyên. − Tính USCLN của 2 số tự nhiên. − Tính tổng S của n > 0 số hạng đầu tiên theo công thức cho trước. − Tính trị đảo của số tự nhiên. − Tính trị đối ứng bù 10 của số tự nhiên. − Tính số ngày tối đa của tháng m, năm y. − Tính ngày hôm sau của 1 bộ ngày tháng năm. − Tính khoảng cách giữa 2 bộ ngày, tháng, năm. − Định nghĩa các hàm nguyên mẫu trên, và viết chương trình ứng dụng. • Cho chương trình sau đây: #include 128
void mul(int&,int,int&); int main( ) { int x = 4, y = 3, z = 2; mul( y, z, x ); cout << "\nX = " << x; cout << "\nY = " << y; cout << "\nZ = " << z; return 0; } void mul( int & x,int y, int & z ) { x *= y; y *= z; z *= x; } Hãy cho biết trị in ra màn hình của các biến x, y, và z. Giải thích theo mẫu bảng sau: Câu Hàm main() Hàm mul() lệnh X Y Z X Y Z 129
• Cho chương trình sau đây: #include void f( int x, int & y, int z ); void g( int & x, int y, int & z ); int main() { int x = 2, y = 3, z = 4; f( y, z, x ); cout << "\nX = " << x; cout << "\nY = " << y; cout << "\nZ = " << z; return 0; } void f( int x, int & y, int z ){ g( z, y, x ); x += y; y += z; z += x; } 130
void g( int & a, int b, int & c ) { a *= b; b *= c; c *= a; } Hãy cho biết trị in ra màn hình của các biến x, y, và z. Giải thích theo mẫu bảng sau: Câu Hàm main() Hàm f() Hàm g() lệnh X Y Z X Y Z A B C 13. Bài tập 1) Viết hàm xác định số Max trong 2 số nguyên. Sau đó viết chương trình áp dụng để in ra màn hình số Max trong 5 số nguyên. 2) Viết hàm hoán đổi trị 2 biến nguyên. Sau đó viết chương trình ứng dụng. 3) Viết hàm xác định USCLN của 2 số tự nhiên. Sau đó viết chương trình áp dụng nhập vào 2 số tự nhiên và cho biết 2 số đó có nguyên tố cùng nhau ? Sau đó tính BSCNN của 2 số này. 4) Cho trước số tự nhiên n. Viết hàm xác định số nguyên tố thứ n. Sau đó viết chương trình áp dụng. 5) Cho trước số tự nhiên n. Viết hàm xác định số Fibonacci thứ n. Sau đó viết chương trình áp dụng. 131
6) Cho trước số tự nhiên n. Viết hàm kiểm tra số n có phải là số nguyên tố hay không ? Sau đó viết chương trình áp dụng. 7) Viết hàm kiểm tra 2 số có nguyên tố cùng nhau hay không ? Sau đó viết chương trình áp dụng. 8) Cho trước số tự nhiên n. Viết hàm kiểm tra số n có phải là số Fibonacci hay không ? Sau đó viết chương trình áp dụng. 9) Cho trước số tự nhiên n. Viết hàm kiểm tra số n có phải là số đối xứng hay không ? Sau đó viết chương trình áp dụng. 10) Cho tính chất P=”Tổng các chữ số của 1 số nguyên bằng tích của các chữ số của nó”. Viết hàm kiểm tra một số (gồm 3 chữ số) có thỏa tính chất P hay không ? Sau đó viết chương trình áp dụng. 11) Viết hàm in ra màn hình bảng cửu chương dọc (ngang). Sau đó viết chương trình áp dụng. 12) Viết các hàm in ra màn hình các loại tam giác đặc và rổng với chiều cao h. Sau đó viết chương trình áp dụng tạo một menu cho phép chọn dạng hình tam giác để in ra màn hình. 13) Viết chương trình bao gồm các hàm sau: − Hàm kiểm tra năm y cho trước có nhuần hay không ? − Hàm xác định số ngày tối đa của tháng m trong năm y cho trước. − Hàm kiểm tra tính hợp lệ của một bộ ngày, tháng, năm cho trước. − Hàm xác định ngày kế tiếp của một bộ ngày, tháng, năm cho trước. 132
− Hàm xác định N ngày kế tiếp của một bộ ngày, tháng, năm cho trước. Viết chương trình áp dụng các hàm trên. 14) Viết chương trình tính khoảng cách ngày giữa 2 bộ ngày tháng năm. 133
CHƯƠNG 5. KIỂU MẢNG (ARRAY) 1. Khái niệm Kiểu mảng cho phép giải quyết nhiều bài toán lập trình liên quan đến một lượng lớn dữ liệu một cách gọn, súc tích. Ví dụ: bài toán xác định số min, max của nhiều số nguyên, tìm kiếm, sắp xếp trên 1 dãy các số liệu, . . . Mảng là kiểu dữ liệu có cấu trúc bao gồm nhiều phần tử cùng kiểu và được bố trí vùng nhớ liên tục. Kiểu của các phần tử mảng gọi là kiểu cơ sở. Mỗi phần tử mảng là một biến có kiểu cơ sở. Mảng có kích thước là số phần tử trong mảng. Kích thước mảng bắt buộc phải là biểu thức hằng nguyên để có thể cấp phát vùng nhớ lúc biên dịch. Mảng có thể có 1 chiều hay nhiều chiều. Mảng n chiều (n>1) có thể được coi như mảng 1 chiều mà mỗi phần tử là mảng n-1 chiều. Số phần tử của mảng nhiều chiều bằng tích của kích thước các chiều. Ví dụ: mảng các số nguyên, các số thực, các kí tự, 2. Khai báo & khởi tạo giá trị các phần tử mảng trong “C/C++” [ ]; Trong đó: • có thể là kiểu dữ liệu hợp lệ bất ky trong C/C++. 134
• là 1 danh hiệu hợp lệ và có giá trị là địa chỉ của vùng nhớ của phần tử đầu tiên của mảng. • là một giá trị hằng nguyên hoặc một biểu thức hằng nguyên (không thể là 1 biến) và được đặt trong cặp dấu []. Trường hợp mảng có nhiều chiều, thì mỗi chiều phải được xác định rõ kích thước bằng [ ][ ]. . . Ví dụ: Để khai báo mảng nguyên 1 chiều có tên arr1D gồm 5 phần tử. int arr1D[5]; Để khai báo mảng nguyên 2 chiều có tên arr2D gồm 6 phần tử (2 dòng 3 cột) int arr2D[2][3]; Ta có thể khởi tạo giá trị ban đầu cho các phần tử của mảng 1 chiều như sau: int arr1D[5] = {3,5,4,6,2}; int arr1D[ ] = {3,5,4,6,2}; int arr1D[5] = {3}; //phần tử đầu = 3, các phần tử còn lại = 0 Để khai báo và khởi tạo mảng 1 chiều với tất cả các phần tử có trị = 0: int arr1D[5] = {0}; 135
Ta có thể khởi tạo giá trị ban đầu cho các phần tử của mảng 2 chiều như sau: int arr2D[2][3] = {3,5,6,2,4,1}; int arr2D[ ][3] = {3,5,6,2,4,1}; int arr2D[2 ][3] = {{3,5,6},{2,4,1}}; int arr2D[ ][3] = {{3,5,6},{2,4,1}}; Để khai báo và khởi tạo mảng 2 chiều với tất cả các phần tử có trị = 0: int arr2D[2 ][3] = {0}; 3. Truy xuất các phần tử của mảng Các phần tử mảng có thể được truy xuất thông qua chỉ số của nó trong mảng. Các phần tử mảng được đánh số thứ tự bắt đầu từ 0, số thứ tự này gọi là chỉ số mảng. Các phần tử mảng có thể được truy xuất như sau: [chỉ số] Ví dụ: mảng 1 chiều a 0 1 2 3 4 22 55 44 11 33 Ví dụ: mảng 2 chiều 136
a 01 2 22 55 44 0 11 33 66 1 Chú ý • Chương trình dịch “C/C++” không kiểm tra việc vi phạm biên mảng. • Kích thước của mảng phải là biểu thức hằng 4. Truyền tham số mảng cho hàm Trong phần khai báo và định nghĩa hàm, đối với mảng 1 chiều ta ghi cặp dấu [] ngay sau tên kiểu cơ sở của mảng. Đối với mảng nhiều chiều, ta phải ghi đầy đủ số lượng cặp dấu [] bằng đúng số chiều và đặt ngay sau tên kiểu cơ sở, các chiều phải ghi rõ kích thước, ngoại trừ kích thước của chiều đầu tiên để trống như đối với mảng 1 chiều. Trong lời gọi hàm, ta chỉ cần ghi tên biến mảng tại vị trí tương ứng với tham số mảng hình thức. Thực chất của việc truyền tham số mảng cho hàm là sự truyền giá trị địa chỉ của tham số thực cho tham số mảng hình thức. Điều này có nghĩa là trước khi cho thực hiện hàm chương trình dịch sẽ cấp phát vùng nhớ riêng cho tham số mảng hình thức như một biến cục bộ. Tham số cục bộ này nhận trị ban đầu là bản sao giá trị địa chỉ của vùng nhớ đầu tiên của mảng truyền vào cho hàm và sẽ bị hủy khi kết thúc thực hiện hàm. Tuy nhiên, do tham số thực truyền địa chỉ của nó 137
cho tham số hình thức nên mọi sự thay đổi trị của các phần tử mảng trong hàm sẽ làm thay đổi trị của các phần tử mảng bên ngoài hàm. 5. Các thao tác cơ bản trên mảng 1 chiều • Nhập giá trị cho các phần tử mảng. • Xuất giá trị các phần tử mảng (ra màn hình). • Thêm 1 phần tử vào mảng. • Xóa một phần tử ra khỏi mảng. • Tìm kiếm trên mảng. • Sắp xếp mảng. Các thao tác trên thực chất là duyệt mảng và xử lý trên từng phần tử mảng nhờ vào cấu trúc lặp một cách tổng quát như sau: Đối với mảng 1 chiều gồm MAX phần tử: for (i=0; i<MAX; i++) xủ lý phần tử a[i]; Đối với mảng 2 chiều gồm ROWS dòng, COLS cột: for (i=0; i<ROWS; i++) for (j=0; j<ROWS; j++) xủ lý phần tử a[i][j]; 5.1. Nhập giá trị cho các phần tử mảng. Giả sử đã khai báo mảng 1 chiều các số nguyên gồm MAX=20 phần tử 138
Hàm nhập giá trị cho các phần tử mảng từ bàn phím void Input(int a[], int n) { for (int i=0; i > a[i]; } } Hàm tạo giá trị ngẫu nhiên cho các phần tử mảng trong đoạn [-M M] void InitArray(int a[], int n) { //hàm khởi động bộ tạo số ngẫu nhiên khai báo trong srand(time(0)); for (int i=0; i<n; i++) a[i] = rand()(2*M+1) – M; } Hàm tạo giá trị ngẫu nhiên tăng dần cho các phần tử mảng, phần tử đầu tiên có trị trong đoạn [x y], với 0<x<y. 139
void InitArray(int a[], int n, int x, int y) { srand(time(0)); a[0] = rand()%(b-a+1) + a; for (int i=1; i<n; i++) a[i] = a[i-1]+ rand()%10; } 5.2. Xuất giá trị các phần tử mảng (ra màn hình). Hàm xuất giá trị cho các phần tử mảng 1 chiều ra màn hình void Output(const int a[], int n) { for (int i=0; i<n; i++) cout << setw(4) <<a [i]; cout << endl; } // Hàm xuất giá trị cho các phần tử mảng 2 chiều gồm ROWS dòng, COLS cột ra màn hình void Output(const int a[][COLS], int m, int n) 140
{ for (int i=0; i<m; i++) { for (int j=0; j<n; j++) cout << setw(4) << a[i][j]; cout << endl; } } 5.3. Thêm 1 phần tử vào mảng. Hàm thêm giá trị x vào cuối mảng void InsertLast(int a[], int &n, int x) { a[n] = x; n++; } Hàm thêm giá trị x vào mảng tại vị trí có chỉ số pos thứ tự tương quan ban đầu của các phần tử mảng là không quan trọng void Insert(int a[], int &n, int x, int pos) 141
{ a[n] = a[pos]; a[pos] = x; n++; } Hàm thêm giá trị x vào mảng tại vị trí có chỉ số pos thứ tự tương quan ban đầu của các phần tử mảng không thay đổi void Insert(int a[], int &n, int x, int pos) { for (int i=n; i>pos; i ) a[i] = a[i-1]; a[pos] = x; n++; } 5.4. Xóa một phần tử ra khỏi mảng. Hàm xoá phần tử tại vị trí có chỉ số pos ra khỏi mảng, thứ tự mảng là không quan trọng void Remove(int a[], int &n, int pos) { 142
a[pos] = a[n]; n ; } Hàm xoá phần tử tại vị trí có chỉ số pos ra khỏi mảng, thứ tự mảng là quan trọng void Remove(int a[], int &n, int pos) { for (int i=pos; i<n-1; i++) a[i] = a[i+1]; n ; } 5.5.Tìm kiếm trên mảng. Hàm tìm kiếm giá trị x, trả về chỉ số của phần tử đầu tiên có trị = x, nếu không tìm thấy thì trả về trị –1 (hoặc n). Hàm tìm kiếm tuyến tính trên mảng chưa có thứ tự int LinearSearch(const int a[], int n, int x) { for (int i=0; i<n; i++) if (a[i]==x) 143
return i; return –1; } Hàm tìm kiếm giá trị x, trả về chỉ số của phần tử đầu tiên có trị=x, trả về trị –1 (hoặc n) nếu không tìm thấy, mảng đã có thứ tự tăng dần Tìm kiếm tuyến tính int LinearSearch(const int a[], int n, int x) { for (int i=0; i<n && a[i]<x; i++) if (a[i]==x) return i; return –1; } Tìm kiếm nhị phân int BinarySearch(const int a[], int n, int x) { int first=0, last=n-1, mid; while(first<=last) { mid = (first + last) / 2; 144
if (a[mid] x) last = mid – 1; else // a[mid]==x return i; } return –1; } 5.6. Sắp xếp mảng. Để sắp xếp mảng gồm n phần tử, ta tìm cách đặt (n-1) phần tử vào đúng vị trí của nó theo tiêu chuẩn sắp xếp. Ở lần xếp phần tử thứ i, ta so sánh phần tử này với các phần tử còn lại của mảng và thực hiện đổi chổ khi cần thiết để thỏa mãn tiêu chuẩn sắp xếp. Cuối cùng ta có một mảng đã được xếp thứ tự. a. Phương pháp sắp xếp đơn giản (simple sort) Nội dung phương pháp: Ở bước thứ i (i=0, 1, . . . , n-2) ta so sánh phần tử a[i] với các phần tử a[j] còn lại (j=i+1, . . . , n-1) để xác định phần tử nhỏ nhất, sau đó đổi chổ phần tử nhỏ nhất này với a[i]. void Swap (int &x, int &y) { 145
int z = x; x = y; y = z; } void SimpleSort(int a[], int n) { int i, j; for (i=0; i a[j]) swap(a[i],a[j]); } b. Phương pháp sắp xếp lựa chọn (selection sort) void SelectionSort(int a[], int n) { int i, j, min, tam; for (i=0; i<n-1; i++) { tam = a[i]; 146
min = i; for (j=i; j a[j]) min = j; a[i] = a[min]; a[min] = tam; } } c. Phương pháp sắp xếp nổi bọt (bubble sort) Nội dung phương pháp: Ở bước thứ i (i=0, 1, . . . , n-2) ta lần lượt so sánh từng cặp phần tử a[j], a[j-1], với (j=i+1, . . . , n-1), sau đó đổi chổ 2 phần tử này nếu a[j-1]>a[j]. void BubbleSort(int a[], int n) { int i, j; for (i=0; i i; j ) if (a[j-1] > a[j]) swap(a[j-1],a[j]); } 147
d. Phương pháp sắp xếp chèn (insertion sort) Nội dung phương pháp: Giả sử dãy con (a[0] . . a[i-1]) đãđươc sắp. Ở bước thứ i (i=1, . . ., i =0; j ) { if (a[j]<=tam) break; a[j+1] = a[j]; } a[j+1] = tam; } } 148
e. Phương pháp sắp xếp “lẻ tăng chẵn giảm” Nội dung phương pháp: Cách tiến hành giống như thuật toán simple sort, chỉ khác ở tiêu chuẩn so sánh để thực hiện việc hoán đổi trị của các phần tử. 6. Câu hỏi • Nêu lợi ích của việc dùng mảng. • Nêu cách khai báo và khởi tạo giá trị cho biến mảng một chiều, biến mảng hai chiều. • Nêu cách truyền tham số mảng cho hàm, cách gọi hàm có tham số mảng. • Trình bày các thao tác cơ bản trên kiểu mảng (1 chiều): − Nhập/Xuất giá trị cho các phần tử mảng − Thêm phần tử mới vào mảng − Xóa một phần tử trong mảng thỏa tiêu chuẩn P nào đó. − Tìm kiếm trên mảng − Sắp xếp mảng. 7. Bài tập Mảng 1 chiều 1) Cho trước n>0. Liệt kê tất cả các số nguyên tố ≤ n dùng phương pháp sàng Erathosthene. 2) Cho trước mảng nguyên kích thước MAX=100. Cho trước tiêu chuẩn “P” (Ví dụ: “Là số chẳn”, “Là số dương”, “Là số chính phương”, Là số nguyên tố”, ). Xây dựng các hàm sau đây và viết chương trình áp dụng: 149
− Liệt kê tất cả các phần tử mảng thỏa tiêu chuẩn “P”. − Đếm số lượng các phần tử mảng thỏa tiêu chuẩn “P”. − Tính tổng các phần tử mảng thỏa tiêu chuẩn “P”. − Tính trung bình tổng các phần tử mảng thỏa tiêu chuẩn “P”. − Cho trước mảng nguyên kích thước MAX=100. Viết chương trình thống kê số lần xuất hiện các phần tử trong mảng. 3) Cho trước mảng nguyên có kích thước gồm MAX=100. Viết các hàm sau đây: − Khởi tạo giá trị cho các phần tử của mảng (nhập từ bàn phím). − Khởi tạo giá trị ngẫu nhiên cho các phần tử của mảng, mỗi phần tử có trị trong đoạn [a b], với 0 0 lần. − Tìm kiếm giá trị x trong mảng. − Xóa phần tử đầu tiên trong mảng thỏa tiêu chuẩn “P”. − Xóa tất cả các phần tử trong mảng thỏa tiêu chuẩn “P”. − Sắp xếp mảng theo thứ tự “tăng dần”. − Sắp xếp mảng theo thứ tự “lẻ tăng chẵn giảm”. 150
− Sắp xếp theo thứ tự tăng dần và loại bỏ các phần tử trùng nhau. − Đếm số dãy con tăng dần trong mảng và xuất các dãy con này ra màn hình, mỗi dãy con trên 1 dòng. − Xuất dãy con tăng dần có số lượng phần tử nhiều nhất. − Xuất dãy con tăng dần có tổng các phần tử lớn nhất. Viết chương trình áp dụng các hàm đã xây dựng ở trên. 4) Cho trước mảng nguyên có kích thướ c gồm MAX=100. Viết chương trình sắp xếp mảng theo thứ tự tăng, đồng thời loại bỏ các phần tử trùng nhau. 5) Viết chương trình trộn 2 mảng nguyên đã có thứ tự tăng/giảm dần, thành mảng nguyên mới cũng có thứ tự tăng/giảm dần. 6) Viết hàm vẽ biểu đồ đứng, và hàm vẽ biểu đồ ngang. Viết chương trình áp dụng. Ví dụ, với mảng nguyên int a[5]={4, 7, 10, 6, 3} ta có: Biểu đồ ngang Biểu đồ đứng * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 151
* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * Mảng 2 chiều 1) Viết chương trình in ma phương bậc lẻ. 2) Viết chương trình in mảng 2 chiều kích thước MAX*MAX theo thứ tự xoắn ốc sau: Ví dụ, với MAX = 4: 1 2 3 4 12 13 14 5 11 16 15 6 10 9 8 7 3) Tương tự như bài trên, viết chương trình sắp xếp mảng 2 chiều theo thứ tự xoắn ốc với các phần tử mảng có trị ngẫu nhiên. 4) Viết chương trình xác định các phần tử “yên ngựa” (nếu có) của mảng 2 chiều cho trước. Phần tử “yên ngựa” có giá trị min dòng và max cột hoặc max dòng và min cột. 152
CHƯƠNG 6. CON TRỎ (POINTER) 1. Khái niệm • Con trỏ (Pointer) là kiểu dữ liệu đặc biệt, có giá trị là địa chỉ vùng nhớ của một đối tượng (biến, hàm). • Tương ứng với mỗi kiểu dữ liệu sẽ có một kiểu biến trỏ riêng biệt. VD ta có con trỏ char*, int*, float*, double*, . . . chứa địa chỉ của biến char, int, float, double. • Tuỳ theo hệ máy, kích thước của biến trỏ là 2 bytes (hệ máy PC) hoặc 4 bytes (hệ máy tính lớn). • Biến trỏ cho phép truy xuất đối tượng một cách gián tiếp, i.e. thm chiếu đến 1 đối tượng khác thông qua địa chỉ của nó. • Việc cấp phát động cho mảng được thực hiện thông qua con trỏ. • Để nắm bắt kiểu con trỏ, cần phân biệt nội dung của vùng nhớ và địa chỉ của nó. 2. Khai báo biến con trỏ * ; trong đó: là kiểu dữ liệu của biến mà con trỏ đang trỏ đến,. là danh hiệu hợp lệ. Như vậy, * là kiểu con trỏ. Cũng như các kiểu dữ liệu khác, ta có thể khai báo đồng thời khởi tạo giá trị cho biến trỏ như sau: 153
int x; int *px = &x; // px chứa địa chỉ của biến x. Chú ý: int *px, x, *py, y; 3. Truy xuất biến trỏ Sau khi khai báo biến trỏ, ta có thể truy xuất nó thông qua tên biến như một biến thông thường. Khi đó, ta được giá trị (nội dung) của biến trỏ là địa chỉ của một vùng nhớ nào đó. Nếu muốn truy xuất nội dung của vùng nhớ mà biến trỏ đang trỏ đến, ta dùng toán tử * (gọi là “khử tham chiếu” – dereference) đặt trước tên biến trỏ như sau: * Giả sử có các khai báo sau: int x =5, y= 7; int *px, *py; Ta có thể gán trị của px, py như sau: px = &x; py = &y; Các biến x, y có thể được truy xuất gián tiếp như sau: *px = 2; // tương đương với câu lệnh gán x = 2; 154
*py = 3; // tương đương với câu lệnh gán y = 3; Chú ý: Cần phân biệt *px = *py; //gán trị của vùng nhớ mà py đang trỏ đến cho vùng nhớ mà px đang trỏ đến. với px = py; //sau lệnh này px và py cùng trỏ đến cùng 1 vùng nhớ. Con trỏ NULL là con trỏ không chứa địa chỉ của bất kỳ vùng nhớ nào. Nên khởi tạo giá trị NULL hoặc địa chỉ của vùng nhớ nào đó cho biến trỏ lúc khai báo. Cần lưu ý, việc truy xuất vùng nhớ thông qua con trỏ NULL là lỗi về cú pháp. int *py = NULL; // py không trỏ đến bất kỳ vùng nhớ nào. Con trỏ void * là con trỏ đa năng, và tương thích với mọi kiểu dữ liệu mà 1 biến trỏ trỏ đến, i.e. ta có thể gán giá trị của con trỏ thuộc một kiểu bất kỳ nào đó cho con trỏ void *. Không được phép thực hiện các phép tính số học trên con trỏ void*. 4. Số học con trỏ Ngoài phép gán trị của 1 biến trỏ cho biến trỏ khác cùng kiểu với nó, ta có thể thực hiện các phép toán số học sau trên biến trỏ: 155