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

Kỹ Thuật lập trình

Programming technique

Vũ Đức Vượng

SE-FIT-HUT

[email protected]

Programming

Languages –

classifications and

Program

Development

Nội dung

Develop Web pages : HTML, scripting languages,

DHTML, XML, WML, và các phần mềm tạo

trang web

Programming languages và

Phân loại NNLT

Multimedia

authoring programs

procedural programming languages

visual programming languages

6 bước của chu trình phát triển phần mềm

Six steps in the program development cycle

Sự khác biệt giữa structured design và

object-oriented programming languages

nonprocedural languages and tools

object-oriented design

Những cấu trúc cơ sở dùng thiết kế các giải pháp

cho chương trình

Chương trình máy tính và ngôn ngữ lập trình

Computer Programs and Programming Languages

Computer program?

➢ Tập hợp các lệnh chỉ dẫn cho máy tính

thực hiện nhiệm vụ

▪ Programming language—Dùng để viết các lệnh, chỉ thị

programming language - NNLT

Một NNLT là 1 hệ thống các ký hiệu dùng để liên lạc , trao đổi 1 nhiệm vụ/

thuật toán với máy tính, làm cho nhiệm vụ được thực thi. Nhiệm vụ được

thực thi gọi là một computation, nó tuân thủ một độ chính xác và những

quy tắc nhất quán.

Với mỗi ngôn ngữ lập trình, ta cần nắm bắt, thấu hiểu những gì ?: Có 3

thành phần căn bản của bất cứ 1 NNLT nào.

Mô hình ngôn ngữ-Language paradigm là những nguyên tắc chung cơ bản,

dùng bởi LTV để xd chương trình.

Cú pháp - Syntax của ngôn ngữ là cách để xác định cái gì là hợp lệ trong cấu

trúc các câu của ngôn ngữ; Nắm được cú pháp là cách để đọc và tạo ra

các câu trong các ngôn ngữ tự nhiên, như tiếng Việt, tiếng Anh. Tuy

nhiên điều đó không có nghĩa là nó giúp chúng ta hiểu hết ý nghĩa của

câu văn.

Ngữ nghĩa – semantics của 1 program trong ngôn ngữ ấy. Rõ ràng, nếu

không có semantics, 1 NNLT sẽ chỉ là 1 mớ các câu văn vô nghĩa; như

vậy semantics là 1 thành phần không thể thiếu của 1 ngôn ngữ.

Có rất nhiều NNLT, khoảng 1000 ngôn ngữ ( 60’s đã có hơn 700) – phần lớn

là các ngôn ngữ hàn lâm, có mục đích riêng hay phát triển bởi 1 tổ chức

để phục vụ cho bản thân họ.

Cont…

Về cơ bản, chỉ có 4 mô hình NNLT chính:

Imperative (Procedural) Paradigm (Fortran, Pascal, C, Ada, ....)

Object-Oriented Paradigm (SmallTalk, Java, C++)

Logic Paradigm (Prolog)

Functional Paradigm (Lisp, ML, Haskell)

Những tính chất cần có với các chương trình phần mềm là :

• Tính mềm dẻo scalability / Khả năng chỉnh sửa modifiability

• Khả năng tích hợp integrability / Khả năng tái sử dụng reusability

• Tính chuyển đổi, linh hoạt, độc lập phần cứng -portability

• Hiệu năng cao -performance

• Độ tin cậy - reliability

• Dễ xây dựng

• Rõ ràng, dễ hiểu

• Ngắn gọn, xúc tích

HOẠT ĐỘNG CỦA 1 CHƯƠNG TRÌNH

Computer program được nạp vào primary memory

như là 1 tập các lệnh bằng ngôn ngữ máy, tức là

một dãy tuần tự các số nhị phân - binary digits.

Tại bất cứ một thời điểm nào, computer sẽ ở một

trạng thái state nào đó.

Đặc điểm cơ bản của trạng thái là con trỏ lệnh

instruction pointer trỏ tới lệnh mã máy tiếp theo để

thực hiện.

Thứ tự thực hiện các nhóm lệnh mã máy được gọi

là luồng điều khiển flow of control.

MACHINE CODE

Máy tính chỉ nhận các tín hiệu điện tử - có, không có -tương

ứng với các dòng bits.

1 program ở dạng đó gọi là machine code.

Ban đầu chúng ta phải dùng machine code để viết CT:

Quá phức tạp, giải quyết các bài toán lớn là không tưởng

23fc 0000 0001 0000 0040

0cb9 0000 000a 0000 0040

6e0c

06b9 0000 0001 0000 0040

60e8

ASSEMBLY LANGUAGE

NN Assembly là bước đầu

tiên của việc xây dựng cơ

chế viết chương trình tiện

lợi hơn – thông qua các

ký hiệu, từ khóa và cả mã

máy.

movl #0x1,n

compare:

cmpl #oxa,n

cgt end_of_loop

acddl #0x1,n

Tất nhiên, để chạy được các

chương trình này thì phải

dịch (assembled) thành

machine code.

bra compare

end_of_loop:

Vẫn còn phức tạp, cải thiện

không đáng kể

HIGH LEVEL LANGUAGE

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

tìm cơ chế dựa trên vấn đề (problem-oriented) để

tạo chương trình.

Chính vì thế high(er) level languages – là các ngôn

ngữ lập trình gần với ngôn ngữ con người hơn –

dùng các từ khóa giống tiếng anh – đã được xây

dựng như : Algol, Fortran, Pascal, Basic, Ada, C, …

PHÂN LOẠI THEO THỜI GIAN

1940s : Machine code

1950s Khai thác sức mạnh của MT: Assembler code,

Autocodes, first version of Fortran

1960s Tăng khả năng tính toán: Cobol, Lisp, Algol 60, Basic,

PL/1 --- nhưng vẫn dùng phong cách lập trình cơ bản của

assembly language.

1970s Bắt đầu cuộc khủng hoảng phần mềm “software

crisis”:

1. Giảm sự phụ thuộc vào máy – Tính chuyển đổi.

2. Tăng sự đúng đắn của CT -Structured Programming, modular

programming và information hiding.

Ví dụ : Pascal, Algol 68 and C.

Continue …

1980s Giảm sự phức tạp – object orientation, functional

programming.

1990s Khai thác phần cứng song song và phân tán (parallel

và distributed) làm cho chương trình chạy nhanh hơn, kết

quả là hàng loạt ngôn ngữ mở rộng khả năng lập trình

parallel cũng như các NNLT chuyên parallel như occam

được xd.

2000s Genetic programming languages, DNA computing,

bio-computing?

Trong tương lai : Ngôn ngữ lt lượng tử : Quantium ?

SOFTWARE CRISIS

Khái niệm software crisis bao gồm hàng loạt vấn đề

nảy sinh trong việc phát triển phần mềm trong

hững năm 1960s khi muốn xd những hệ thống phần

mềm lớn trên cơ sở các kỹ thuật phát triễn thời đó.

Kết quả:

➢ 1.Thời gian và giá thành tăng vọt tới mức không thể

chấp nhận nổi.

➢ 2.Năng xuất của các LTV không đáp ứng yêu cầu.

➢ 3.Chất lượng phần mềm bị giảm, thấp.

Để giải quyết các vấn đề kể trên , chuyên ngành

software engineering ra đời.

CÁC THẾ HỆ NNLT

LANGUAGE GENERATIONS

Generation

Classification

1st Machine languages

2nd Assembly languages

3rd Procedural languages

4th Application languages (4GLs)

5th AI techniques, inference languages

6th Neural networks (?), others….

Computer Programs and Programming Languages

Low-level languages và high-level languages?

Low-level

language

High-level

language

Machine-independent

Thường không phụ thuộc phần

cứng, có thể chạy trên nhiều loại

máy tính khác nhau

Machine-dependent

Phụ thuộc phần cứng, chỉ chạy trên

một loại máy tính

Machine và assembly languages là

ngôn ngữ bậc thấp low-level

PHÂN LOẠI THEO MỨC ĐỘ TRỪU TƯỢNG

Level

Instructions Memory handling

Low level Dạng bits – giống Truy cập và cấp phát

các lệnh machine trực tiếp bộ nhớ

High level Dùng các biểu thức Truy cập và cấp phát

và các dòng điều bộ nhớ qua các lệnh,

languages

khiển xác định

Very high Hoàn toàn trừu

level tượng, độc lập

languages phần cứng

toán tử - operators

Che dấu hoàn toàn việc

truy cập và tự động

cấp phát bộ nhớ

DECLARATIVE và NON-DECLARATIVE

PROGRAMMING

Các ngôn ngữ có thể chia thành 2 nhóm : “Cái gì cần

lưu trữ” và “Lưu trữ như thế nào”.

Nhóm 1 gọi là declarative (tường thuật -chính là

functional và logic languages).

Nhóm 2 gọi là non-declarative hay procedural (tức là

các ngôn ngữ mệnh lệnh).

Procedural Languages – Ngôn ngữ thủ tục

Procedural language?

Lập trình viên viết các chỉ thị

Sử dụng hàng loạt các từ

hướng dẫn cho máy tính cai

giống tiếng anh để viết các

gì cần làm và làm như thế

chỉ thị - instructions

nào

Các ngôn ngữ thông dụng là

Còn gọi là third-generation

BASIC, COBOL, PASCAL,

language (3GL)

C,C++ và JAVA

Click to view animation

Procedural Languages

Trình dịch - Compiler?

➢ Là chương

trình thực

hiện biên dịch

toàn bộ

chương trình

nguồn thành

mã máy trước

khi thực hiện

Procedural Languages

Thông dịch - Interpreter?

➢ Là chương trình

dịch và thực hiện

từng dòng lệnh của

chương trình cùng

lúc

➢ Không tạo ra object

program

Bài giảng Kỹ thuật lập trình - Chương 1: Tổng quan - Vũ Đức Vượng