TIN HỌC ĐẠICƯƠNG - WordPress.comNội dung 1. Tổngquan vềmáy tính • Giớithiệu •...

[email protected] 1

TIN HỌC ĐẠI CƯƠNG

Chương 1: Cơ bản về tin học

Nội dung

1. Tổng quan về máy tính• Giới thiệu

• Thông tin- Biểu diễn và xử lý thông tin

• Các hệ đếm

• Cấu tạo chung của MTĐT

• Tổng quan về hệ điều hành

2. Tổng quan về mạng máy tính• Cơ sở của mạng

• Phương thức truyền thông trên mạng

• Internet

• Email trên Internet

• World WideWeb

3. Tổng quan về việc giải quyết bài toán trên máy tính• Khái niệm về vấn đề và bài toán

• Các bước giải quyết bài toán bằng máy tính

• Thuật toán và thuật giải

• Biểu diễn thuật toán và thuật giải

• Một số bài toán thường gặ[email protected] 2

1.1. Giới thiệu

Tin học:

– Là một ngành khoa học chuyên nghiên cứu các phương pháp,các quá trình xử lý thông tin một cách tự động trên các phươngtiện kỹ thuật (chủ yếu là máy tính điện tử).

Phần cứng (hardware)

– Là những thiết bị vật lý về mặt cơ khí, điện tử (như vi mạch, dây nối, bộ nhớ…v.v) cấu tạo lên máy tính.

– Phần cứng xử lý thông tin ở mức cơ bản nhất là mức tín hiệu nhị phân (0 | 1)

Phần mềm (software)

– Là các chương trình điều khiển hoạt động của phần cứng máy vi tính.

– Phần mềm chỉ đạo việc xử lý dữ liệu.

[email protected] 3

Thông tin – Biểu diễn và xử lý thông tin

Thông tin (Information):

– Là một khái niệm trừu tượng, bao gồm những dữ kiện về đốitượng tại một thời điểm cụ thể. Thông tin giúp con người nhậnbiết, hiểu và có sự đánh giá của bản thân về đối tượng.

Dữ liệu (Data):

– Là Thông tin đã được mã hoá theo một quy tắc nào đó. Máy tínhchỉ xử lý được dữ liệu đã mã hoá ở dạng nhị phân (các bit 0, 1).

– Đơn vị đo dữ liệu:• Bit • Byte: 1 Byte=8 Bits• KB: 1 KB= 1024 Bytes• MB: 1 MB= 1024 KB• GB: 1GB= 1024 MB• TB: 1MB= 1024 GB• PB: 1PB = 1024 TB

[email protected] 4

Thông tin – Biểu diễn và xử lý thông tin

Mã hoá thông tin trong máy tính

– Muốn máy tính lưu trữ, xử lý được thông tin, thông tin phải được biến đổi thành các tín hiệu điện, các tín hiệu điện này tương ứng với 2 trạng thái 0 và 1 (đóng mạch/hở mạch). Các biến đổi như vậy gọi là mã hoá thông tin.

– Mã hóa thông tin ở dạng văn bản đơn giản (các ký tự) người tadùng bảng mã ASCII gồm 256 (= 28) ký tự đánh số từ 0 – 255.Mỗi ký tự theo bảng mã ASCII tương ứng với 1 Byte trong bộnhớ máy tính.

– Trong bộ mã Unicode người ta dùng 2 hoặc 3 byte để mã hoá 1ký tự

→ Bộ mã Unicode có thể biểu được các ký tự của mọi ngônngữ trên thế giới.

[email protected] 5

Các hệ đếm

• Hệ đếm là tập hợp các ký hiệu (các chữ số cơ bản) để biểu diễncác số và xác định giá trị của các biểu diễn số.

• Ví dụ:

• Hệ thập phân (cơ số 10, decimal)

• Hệ nhị phân (cơ số 2, binary)

• Hệ bát phân (cơ số 8, octal)

• Hệ thập lục phân (cơ số 16, hexadecimal)

[email protected] 6

Chuyển từ cơ số 2 sang cơ số 10

(anan-1…a0)2 = an.2n + an-1.2n-1 +…+ a0.20

Ví dụ:

• 0B = 0; 10B = 2

• 1001B = 1.23 + 0.22 +0.21 + 1.20 = 9

[email protected] 7

Chuyển từ cơ số 10 sang cơ số 2

D = số cần chuyển

Chia D (chia nguyên) liên tục cho 2

cho tới khi kết quả phép chia = 0.

Lấy phần dư các lần chia viết theo

thứ tự ngược lại.

• Kết quả: 1011

[email protected] 8

Chuyển từ cơ số 10 sang cơ số 2 (tt)

Phần nguyên

– Chia liên tiếp cho 2.

– Viết phần dư theo chiều ngược lại.

Phần thập phân

– X = phần thập phân.

– Nhân X với 2 → kết quả:

• Phần nguyên (0,1)

• Phần thập phân

– Lặp lại từ bước đầu, đến khi muốn

dừng hoặc kết quả=0.

– Viết các phần nguyên theo đúng

thứ tự được kết quả.

[email protected] 9

Chuyển đổi cơ số 16 và cơ số 10

Từ hệ 10 → hệ 16

–Thực hiện chia liên tiếp cho 16.

–Lấy phần dư viết ngược lại.

Từ hệ 16 → hệ 10

• (anan-1…a0)H= an.16n + an-1.16n-1 +…+ a0.160

[email protected] 10

Chuyển đổi cơ số 16 và cơ số 2

Một chữ số hệ 16

tương đương 4 BIT

của hệ Nhị phân

– 1H = 0001B– FH = 1111B

Xem bảng chuyển đổi các hệ


Đổi hệ 16 sang hệ 2

• Căn cứ vào bảng chuyển đổi, thay thế 1 chữsố của số hệ 16 bằng 4 bit nhị phân.

Ví dụ:

– CH = 1100B– 7H = 0111B→ C7H = 1100 0 111B


Đổi hệ 2 sang hệ 16

Nhóm 4 bit một từ phải sang trái rồi căn cứ

vào bảng chuyển đổi, thay thế bằng chữ số

tương ứng trong hệ 16.

Ví dụ:

1111100B= 0111 1100B= 7CH


Bài tập

Diễn giải vì sao có những kết quả chuyển đổi dưới

đây:

11910 → 011101112 → 77h

23110 → 111001112 → E7h

9910 → 011000112 → 63h

21310 → 110101012 → D5h

16810 → 101010002 → A8h

17310 → 101011012 → ADh

13710 → 100010012 → 89h


Bài tập (tt)

Hãy đổi các số sau sang hệ nhị phân và hệ hex

• 245.687510• 321.12358• 426.37510

Hãy đổi các số sau sang hệ thập phân

• 216.3516• A2.616• 4F6A.1E16• 101110110.1010112


Lịch sử phát triển của máy tính

• Các thế hệ máy tính– 1945 – 1954, Thế hệ số 1 (first generation)

• Bóng đèn chân không (vacuum tube)

• Bìa đục lỗ

• ENIAC: 30 tấn, 18.000 bóng đèn, 100.000 phép tính/giây.

– 1955-1964, Thế hệ số 2

• Transitor

• Intel transitor processor

– 1965-1974, Thế hệ số 3

• Mạch tích hợp (Intergrated Circuit – IC)

– 1975 - nay, Thế hệ 4• LSI (Large Scale Integration), VLSI (Very LSI), ULSI (Ultra

LSI).


Lịch sử phát triển của máy tính

Một số mốc lịch sử quan trọng

– Trước công nguyên: Bàn tính gảy ở Trung Quốc.

– 1642: Bàn tính cơ của Pascal (phép + và - ).

– 1670: Bàn tính cơ học của Leibniz (các phép tính thông dụng)

– 1842: Máy tính có thể lập trình được của Charles Babbage.

– 1890: Herman Hollerith thiết kế hệ thống có thể lưu thông tin trên bìa đục lỗ đọc

ra bằng tế bào quang điện, thành lập công ty IBM.

– 1946: Máy ENIAC của Mỹ giá 500.000$ với 18000 bóng đèn điện tử.

– 1958: Máy tính đầu tiên sử dụng công nghệ bóng bán dẫn transistor (IBM

7090).

– 1964: Máy tính đầu tiên sử dụng IC (IBM 360).

– 1976: Hãng DEC giới thiệu máy VAX 11/780.

– 1981: IBM giới thiệu máy vi tính PC.


Phân loại máy tính

Microcomputer/Personal Computer (PC)

Minicomputer– Nhanh hơn PC 3-10 lần

Mainframe– Nhanh hơn PC 10-40 lần

Supercomputer– Nhanh hơn PC 50-1.500 lần

– Phục vụ nghiên cứu là chính

– VD:Earth Simulator (NEC,5104 CPUs, 35.600 GF).

Laptop Computer.Handheld Computer: Pocket PC,Palm,

Mobile devices.

PC Mini

Super Mainframe

LaptopHandheld


Cấu tạo chung của MTĐT

Mouse

Case

Optical Disk

Floppy disk

Key board

Monitor

Screen


Cấu tạo chung của MTĐT (tt)

CPU (1)

Bộ nhớ RAM (2)

Card mở rộng

– Sound Card (3)

– Modem Card (4)

– Video Card (5)

– NIC (6)Cổng

kết nốingoại vi(7)


1

2

43

5

6

7


Khe cắm

RAM

Khe cắm Card

mở rộng

Đế cắm

CPU

Khe cắm cáp dữ liệu

Cổng ngoại vi chuột, bàn

phím

Cổng ngoại

vi nối tiếp

Jack cắm

màn hình

Lá tản

nhiệt



Bộ xử lý trung tâm (CPU)

– Đơn vị điều khiển (CU – Control Unit)

– Bộ số học & Logic (ALU – Arithmetic Logic Unit)

– Bộ nhớ (Memory)

Input Devices (các thiết bị vào)

– Keyboard, Mouse, Scanner, Microphone…v.v.

Output Devices (các thiết bị ra)

– Monitor, Printer, Speaker, Projector….v.v.



CPU – Central Processing Unit

– Control Unit : Thực hiện 4 thao tác cơ bản.

• Fetch: Nạp chỉ thị (Instruction) hoặc dữ liệu từ bộ nhớ.

• Decode: Giải mã chỉ thị thành lệnh.

• Execute: Thực thi lệnh.

• Store: Lưu kết quả của lệnh vừa thực thi vào bộ nhớ.

– Arithmetic Logic Unit

• Phép toán số học: + - x ÷

• Phép toán so sánh: < > =

• Phép toán luận lý: and, or, not



Chu kỳ máy (Machine Cycle)

– Instruction time: (1) và (2)

– Execution time: (3) và (4)

Cách tính tốc độ CPU

– Tốc độ của CPU được tính bằng

số triệu lệnh xử lý được trong 1

giây

– Đơn vị đo tốc độ CPU là MIPS

(Millions of Instructions Per

Second)



CPU không sử dụng kỹ thuật Pipelining

CPU sử dụng kỹ thuật Pipelining



Đồng hồ hệ thống (System Clock)

– Đồng bộ mọi hoạt động của máy tính

– Mỗi tick là một chu kỳ đồng hồ

– Đơn vị tính = Herzt (Hz)

1 MHz (Mega Herzt) = 1 triệu tick đồng hồ hệ thống.

1 GHz (Giga Herzt) = 1 tỉ tick đồng hồ hệ thống.


Tổng quan về hệ điều hành

Khái niệm

– Một hệ điều hành là một thành

phần quan trọng của mọi hệ

thống máy tính. Một hệ thống

máy tính có thể được chia

thành bốn thành phần: Phần

cứng, Hệ điều hành, Các

chương trình ứng dụng và

Người dùng


Tổng quan về hệ điều hành (tt)

Nhiệm vụ của Hệ điều hành

– Điều khiển và quản lý trực tiếp các phần cứng (mainboard,

VGA card, sound card…v.v)

– Thực hiện các thao tác cơ bản: đọc/ghi file, quản lý file …v.v

– Cung cấp hệ thống giao diện sơ khai cho các ứng dụng khác.

– Cung cấp hệ thống lệnh cơ bản để người dùng điều hành máy.

– Cung cấp mộ số dịch vụ cơ bản: (WebBrowser, NotePad,

Calculator…v.v)



Các thành phần cơ bản của HĐH

– Hệ thống quản lý tiến trình (Processes management system).

– Hệ thống quản lý bộ nhớ (Memory management system).

– Hệ thống quản lý nhập xuất (Input/Output System).

– Hệ thống quản lý tập tin (File sytstem).

– Hệ thống bảo vệ (Security system).

– Hệ thống dịch vụ lệnh (Command Services system).

– Hệ thống quản lý mạng (Networking system).



Phân loại hệ điều hành

–Dưới góc độ loại máy tính• Hệ điều hành máy MainFrame

• Hệ điều hành máy chủ (Server)

• Hệ điều hành dành cho máy nhiều CPU

• Hệ điều hành máy tính cá nhân PC

• Hệ điều hành dành cho máy PDA (Embedded OS - hệ điềuhành nhúng)

–Dưới góc độ người sử dụng• Hệ điều hành đơn nhiệm

• Hệ điều hành đa nhiệm một người dùng

• Hệ điều hành đa nhiệm nhiều người dùng



• Market share

Số liệu thống kê bởi http://www.netmarketshare.com đến 8/2015


http://www.netmarketshare.com/

1.2. Mạng máy tính

Cơ sở mạng

– Mạng máy tính là mạng của 2 hay nhiều máy tính được kết nối

với nhau bởi một đường truyền vật lý theo một kiến trúc nhất

định nào nào đó.

– Các thành phần của mạng máy tính:

• Các hệ thống đầu cuối

• Môi trường truyền dẫn

• Giao thức truyền thông

Các phương thức truyền thông trên mạng

– Quảng bá (broadcast)

– Điểm-Điểm


Phương thức truyền thông

Kỹ thuật truyền tin trong mạng máy tính

– Chuyển mạch kênh (Circuit switched)

– Chuyển mạch gói (Packet switched)

– Chuyển mạch thông báo (Message Switched)

Các mô hình mạng


Mạng Internet

Mạng Internet

– Là một hệ thống thông tin toàn cầu.

– Là mạng của các mạng máy tính. Hệ thống này truyền thông

tin bằng kỹ thuật chuyển mạch gói (packet switching) dựa trên

một giao thức liên mạng đã được chuẩn hóa (giao thức IP).

– Mạng Internet bao gồm hàng ngàn mạng máy tính nhỏ hơn của

các doanh nghiệp, các viện nghiên cứu và các trường đại học,

của người dùng cá nhân và các chính phủ trên toàn cầu.


Email trên Internet

Email trên Internet– Viết tắt của electronic

mail– Bao gồm: Chương trình

đọc mail (user agent);Máy chủ mail (mailserver); giao thức gửinhận mail (SMTP –Simple Mail TransferProtocol)

– Địa chỉ email có dạng:tên-hòm-mail@tên-miền


Email trên Internet

Các mail agent thông dụng

– Microsoft Outlook

– Outook Express

– Thunder Bird

– Windows Mail

Webmail

– Dùng web browser truy cập vào URL của mail server (vd:

http://mail.yahoo.com hoặc http://mail.google.com)

– Mọi thao tác trên web mail giống như thao tác với 1 trang

web bình thường.


http://mail.yahoo.com/

Email trên Internet (tt)

Các thành phần email

– From: địa chỉ email của người gửi

– To: địa chỉ email của người nhận

– Subject: Tiêu đề của mail

– CC: đồng thời gửi cho một số địa chỉ email khác

– BCC: đồng thời gửi cho địa chỉ email khác (người nhận không biết

điều này)

– Inbox: Hộp thư đến

– Outbox: Những mail đã gửi nhưng chưa phát tới địa chỉ người nhận

– Sent: Những mail đã gửi thành công

– Spam(Bulk): Những mail rác

– Trash: thùng rác – chứa mail đã xoá


Email trên Internet (tt)

Các dịch vụ cơ bản của mạng Internet

– www (wold wide web)

– Thư điện tử (email)

– Truyền, tải tập tin (FTP)

– Tán ngẫu – Chat

Các dịch vụ nâng cao của mạng internet

– Điện thoại internet (VoIP)

– Hội thảo trực tuyến (NetMeeting)

– Theo dõi, giám sát (Tracking)

– …..


World Wide Web

World Wide Web (www)

– Là dịch vụ phổ biến nhất của mạng Internet (đến mức nhiều

người hiểu đồng nhất khái nhiệm internet với web)

– Ra đời năm 1991, do Tim Berners Lee ở Trung tâm nghiên

cứu nguyên tử châu Âu (Cern) phát minh ra dựa theo một ý

tưởng về siêu văn bản được Ted Nelson đưa ra từ năm 1985.

– Có thể nói www là một cuộc cách mạng trên Internet vì nhờ nó

người dùng có thể truy cập, trao đổi thông tin một cách dễ

dàng.


World Wide Web (tt)

Kiến trúc WWW

– Gồm tập các máy chủ (server) và máy khách (client) nói truyện

với nhau thông qua ngôn ngữ HTML (Hypertext Markup

Language)

– Máy chủ (server) luôn sẵn sàng “lắng nghe” những yêu cầu từ

máy khách (client). Khi được hỏi, sẽ “sinh ra” câu trả lời biểu

diễn dưới dạng ngôn ngữ HTML rồi truyền về cho máy client

– Máy khách (client) sử dụng các trình duyệt web (web browser)

để dịch và hiển thị “câu trả lời” từ phía server gửi về.


World Wide Web (tt)

Siêu văn bản (hypertext)

– Siêu văn bản là một loại văn bản thông thường nhưng chứa một haynhiều tham chiếu tới các văn bản khác.

– Người sử dụng có thể đi từ tài liệu này sang tài liệu khác thông quacác tham chiếu. Như vậy ta có thể đi vào xa lộ thông tin của thế giới.

URL (Unifrom Resource Locator)

– Là chuẩn định vị tài nguyên trên mạng (thường gọi là link). Căn cứvào URL người dùng có thể di chuyển từ văn bản này tới văn bảnkhác trong khái niệm siêu văn bản.

– Được dùng để tham chiếu tới tài nguyên trên Internet

– Cú pháp URL:

• Protocol://Domain-name:Port/Folder/Page?Variable=Value#Label

– Vd: http://www.utc2.edu.vn


http://www.utc2.edu.vn/

1.3. Khái niệm về vấn đề và bài toán

Bài toán– Trong phạm vi tin học, bài toán được hiểu là một công việc

nào đó mà ta muốn máy tính thực hiện.

– 2 yếu tố quan trọng của bài toán:• Input: dữ liệu đưa vào

• Output: kết quả cần tìm của bài toán.

– Vd: Viết một dòng chữ ra màn hình. Bài toán giải phương trình bậc 2; Bài toán quản lý điểm..v.v

Thuật toán– Là một dãy hữu hạn các thao tác được sắp xếp theo một trình

tự xác định sao cho khi thực hiện dãy thao tác đó thì từ Input của bài toán ta sẽ có Output cần tìm.


Các bước giải bài toán

Bước 1 - Xác định bài toán

– Xác định rõ Input và Output của bài toán.

– Cần xác định input, output một cách cẩn thận vì nó sẽ ảnh

hưởng tới việc lựa chọn thuật toán giải quyết. Trong tin học, đôi

khi việc xác định input/output còn phụ thuộc vào ngôn ngữ lập

trình sử dụng.

Bước 2 - Thiết kế thuật toán

– Là bước quan trọng nhất để giải bài toán

– Một bài toán có thể có nhiều thuật toán để giải quyết

– Cần quan tâm tới tính hiệu quả của thuật toán (về bộ nhớ, về

thời gian thực hiện..v.v)


Các bước giải bài toán (tt)

Bước 3 – Viết chương trình

– Lựa chọn ngôn ngữ lập trình phù hợp với nhu cầu và khả năng của

bản thân

– Cần tận dụng các tiện ích mà các IDE (Integrated Deverlopment

Environment)

Bước 4 – Hiệu chỉnh, làm tinh chương trình

– Cần đưa nhiều bộ số liệu khác nhau vào kiểm thử

– Đôi khi cần có kinh nghiệm và đầu óc phán đoán lỗi.

Bước 5 – Viết tài liệu

– Là hướng dẫn sử dụng, kết quả thử nghiệm, hoặc mô tả chi tiết thuật

toán


Thuật toán – Thuật giải

Định nghĩa:– Thuật toán (algorithm) là một dãy hữu hạn các thao tác được

sắp xếp theo một trình tự xác định sao cho khi thực hiện dãy thao tác đó thì từ Input của bài toán ta sẽ có Output cần tìm.

Các đặc trưng của thuật toán– Tính hữu hạn– Tính xác định

– Tính đúng đắn

– Tính chi tiết: thao tác trong thuật toán phải chặt chẽ, đủ chi tiếtđể 1 đối tượng có thể thực hiện được thuật toán.

– Tính phổ dụng


Thuật toán – Thuật giải (tt)

Từ giải thuật đến chương trình

Giải thuật chỉ là “phương pháp”.

Sử dụng giải thuật như thế nào để giải quyết bài toán

– Cần phải có máy tính.

– Lập trình: Mô tả (cài đặt) giải thuật lên máy tính.

Biểu diễn đối tượng xử lý bởi dữ liệu (data) trong chương trình

(có nhiều kiểu dữ liệu với cấu trúc khác nhau).

Thuật giải + cấu trúc dữ liệu = chương trình


Thuật toán – Thuật giải (tt)

Có phải mọi bài toán đều có thuật giải?

Có những bài toán không có giải thuật tổng

quát để giải quyết.

Có những bài toán chưa có giải thuật hữu

hiệu để giải quyết.

Có những bài toán chưa có giải thuật tìm lời

giải.


Biểu diễn thuật toán

Liệt kê từng bước

Sử dụng sơ đồ khối

Sử dụng giả ngôn ngữ lập trình


Phương pháp liệt kê từng bước

Các thao tác của giải thuật được liệt kê từng bước.

Tại mỗi bước, sử dụng ngôn ngữ tự nhiên để diễn tả công

việc phải làm.

Bước đứng trước (có số thứ tự nhỏ hơn) được thực hiện

trước.

Ưu nhược điểm

– Dễ hiểu, dễ làm

– Phụ thuộc vào “cách hành văn” của người diễn đạt

– Với những giải thuật phức tạp, cách diễn đạt này trở nên

rườm rà

– ….


Ví dụ

Giải thuật “Tìm vị trí xuất hiện đầu tiên của một số

nguyên trong dãy số nguyên đã cho”:

Bước 1: Nhập dãy số nguyên a1, a2, …., aN

Bước 2: Nhập số nguyên s

Bước 3: Gán vị trí p ban đầu = 0 và vị trí i đang xét = 1 p = 0, i=1

Bước 4: So sánh ai với s

Nếu ai =s thì ghi nhận vị trí p = i → Sang Bước 5

Nếu ai ≠ s và i < N thì gán i=i+1 và lặp lại bước 4, ngược

lại sang Bước 5

Bước 5: Nếu p ≠ 0 thì đưa ra vị trí cần tìm là p, ngược lại thông báo không

tìm thấy giá trị s trong dãy số đã cho.

Bước 6: Kết thúc.


Biểu diễn thuật toán bằng sơ đồ khối

Sử dụng các hình khối để minh hoạ cho các lệnh hay

thao tác.

Sử dụng mũi tên để diễn đạt thứ tự thực hiện.

Đây là cách diễn đạt khoa học, có tính nhất quán cao.

Các hình khối cơ bản

– Khối bắt đầu.

– Khối kết thúc.

– Khối thao tác cụ thể.

– Khối kiểm tra điều kiện.

– Khối vào/ra dữ liệu.

– Khối gọi chương trình con.

Các ký pháp.


Các hình khối cơ bản


Khối bắt đầu và kết thúc

Khối input/output

Gọi chương trình con A (ít

Khối kiểm tra điều kiện

– Tuỳ thuộc điều kiện (Đúng

hay Sai) mà rẽ nhánh thích

hợp

Khối thực thi công việcA

A

A

Điều kiệnĐúng

Sai

End

dùng)

Begin

Điểm nối

Sơ đồ một số cấu trúc cơ bản

• Cấu trúc rẽ nhánh


if….then if….then

else

Sơ đồ một số cấu trúc cơ bản

• Cấu trúc lặp xác định


Biến = 1, 2, …,n

A

Sơ đồ một số cấu trúc cơ bản (tt)

• Cấu trúc lặp không xác định


while…do repeat…until

Tính chu vi và diện tích HCN

Phương pháp liệt kê

– B1. Nhập hai cạnh a,b

– B2. Tính chu vi

• C = 2*(a+b)

– B3. Tính diện tích

• S = a*b

– B4. In chu vi C

– B5. In diện tích S

– Kết thúc


Sơ đồ khối

Nhập a,b

Ví dụ


Bài tập

1. Thuật toán tính chu vi, diện tích hình chữnhật

2. Thuật toán kiểm tra năm nhuận (năm nhuận là

năm chia hết cho 400 hoặc chia hết cho 4

nhưng không chia hết cho 100)

3. Thuật toán tính chu vi, diện tích tam giác biếtđộ

dài 3 cạnh (kiểm tra 3 cạnh tạo thành tam giác

hay không trước khi tính)

4. Thuật toán hoán đổi giá trị của 2 số a vàb


Bài tập

1. Nhập 2 số nguyên dương a, b. Tìm UCLN vàBCNN của 2 sốđó.

2. Nhập số nguyên a, kiểm tra xem a có phải là sốnguyên tố không?

3. Nhập số nguyên a, kiểm tra xem a có phải là sốhoàn hảo hay không?


Một số bài toán cơ bản

• Bài toán đếm

• Bài toán tính tổng

• Bài toán tính tích

• Bài toán tìm giá trị lớn nhất, nhỏnhất


Bàitoánđếm


Begin

Input: n

i = 1, 2, …,n

Input: ai

Dem =0

i = 1, 2, …,n

Bt logic

Dem = Dem + 1

Output: Dem

End

S

Đ

Bài tập

1. Nhập dãy số nguyên gồm n phần tử, đếm số phần tử

chia 5 dư 2 và nằm trong đoạn [x, y] với x, y nhập từ

bànphím.

2. Nhập dãy số nguyên gồm n phần tử, tính trung bình

cộng và trung bình nhân các phần tử chẵn, và không

nằm trong đoạn [-35, 25].

3. Nhập dãy số nguyên gồm n phần tử.

a. Đếm số cặp 2 phần tử liên tiếp thỏa mãn điều kiện số

sau lớn hơn số trước.

b. Đếm số cặp 2 phần tử liên tiếp có tích chia hết cho

tổng.


Bài tập

c. Đếm số cặp 3 phần tử liên tiếp có tổng chia hết cho 5.

d. Đếm số cặp 3 phần tử liên tiếp tạo thành cấp số cộng.

4. Cho n điểm nằm trong mặt phẳng tọa độxOy.

a. Đếm số điểm nằm trong góc phần tư thứnhất.

b. Đếm số điểm nằm trên đường phần giác của góc phần tưthứ

nhất.

c. Đếm số điểm nằm phía trên đường phần giác của góc phần tư

thứ nhất.

d. Đếm số điểm nằm trong hình tròn tâm Obán kính R(điểm nằm

trên đường trònđược coi là nằm trong hình tròn).

e. Đếm số đoạn thẳng cắt trục hoành.


Bàitoántínhtổng


Begin

Input: n

i = 1, 2, …,n

Input: ai

S = 0

i = 1, 2, …,n

S = S + ai

Output: S

End

Bàitoántínhtích


Begin

Input: n

i = 1, 2, …,n

Input: ai

T =1

i = 1, 2, …,n

T = T * ai

Output:T

End

Vídụ


1. Nhập số nguyên dương n và số thực x.Tính

𝑆= 2 +1+𝑥 1 +𝑥2

2 3+ + ⋯+

1 +𝑥𝑛

𝑛 +1


𝑆= 2+𝑥+3 𝑥+5

9 11+ + ⋯+

𝑥+ 2𝑛 +1

2𝑛 +7

3. Nhập số nguyên dương n và số thực x.Tính𝑆= 𝑥+ (1 + 𝑥)3+(2 + 𝑥)3+ ⋯+ (𝑛 +𝑥)3

4. Nhập số thực x.Tính

𝑆 = 𝑥+ 𝑥+⋯+ 𝑥 (n lần)

5. Nhập số nguyên dương n. Tính1.3.5. ⋯.𝑛

𝑆= ቊ2.4.6. ⋯.𝑛

(n lẻ)

(nchẵn)


𝑥2

2!𝑆 = 2013 +𝑥+ + ⋯+

𝑥𝑛

𝑛!

Bàitoántìm gtln(gtnn)


Begin

Input: n

i = 1, 2, …,n

Input: ai

Max =a1

i = 1, 2, …,n

Max

Vídụ

1. Cho dãy số thực gồm n phần tử. Tìm một phần tử có GTLN và vị trí của nó trong dãy.

2. Cho dãy số thực gồm n phần tử.

a. Tìm cặp 2 phần tử liên tiếp có tích nhỏ nhất.

b. Tìm cặp 3 phần tử liên tiếp có tổng lớn nhất. Tổng đó là bao nhiêu.

3. Cho dãy số nguyên gồm n phần tử.

a. Tìm phần tử âm nhỏnhất.

b. Tìm phần tử chẵn lớnnhất.

c. Tìm phần tửnhỏ nhất lớn hơn 5.

4. Nhập n điểm trong mặt phẳng tọa độxOy.

a. Tìm hình tròn nhỏ nhất tâm O chứa tất cả các điểm.

b. Tìm tọa độ của điểm xa gốc tọa độnhất.

c. Trong số các điểm nằm trong góc phần tư thứ nhất, xác định khoảng cách từ gốc tọa độ tới điểmgần nhất.


Biểu diễn thuật toán bằng giả ngôn ngữ

Giả ngôn ngữ

– Dựa trên ngôn ngữ lập trình bậc cao.

– Gần với ngôn ngữ tự nhiên của con người.

– Ví dụ:

• Ngôn ngữ giả Pascal (tựa Pascal) có các ký pháp khá giống với

ngôn ngữ lập trình Pascal, được rút gọn sao cho dễ diễn đạt.

Giả ngôn ngữ được đưa ra với mục đích diễn đạt các giải

thuật sao cho gần với ngôn ngữ lập trình và ngôn ngữ tự

nhiên.

Sử dụng giả ngôn ngữ khiến việc chuyển từ giải thuật sang

chương trình dễ dàng hơn.


Giải thuật tính tổng N số tự nhiên đầu tiên

• Nhập N

i:=0

S:=0

REPEAT

• S:=S+i

• i:=i+1

• UNTIL (i>N)

• In S


Thiết kế thuật toán

Các bước giải bài toán trên máy tính:

– Xác định bài toán

– Thiết kế giải thuật

– Viết chương trình

– Hiệu chỉnh, làm tinh

– Viết tài liệu

Thiết kế giải thuật là từ yêu cầu của một bài toán, diễn đạt một giải thuật giải quyết bài toán đó.

– Mô-đun hoá việc giải quyết bài toán.

– Tinh chỉnh từng bước.

Phân tích giải thuật

– Xem xét các tiêu chuẩn của giải thuật có được thoả mãn không, nếu có thì đến mức độ nào.


Thiết kế từ trên xuống

Các bài toán lớn đòi hỏi giải thuật có quy mô lớn.

Mô-đun hoá

– Bài toán = nhiều mô-đun

– Mô-đun lớn = nhiều mô-đun con.

– Việc giải quyết một mô-đun ở mức thấp nhất là “đủ đơn giản”

→ Chia để trị.

• Thiết kế từ trên xuống (top- down design): Bài toán được xem xét từ tổng quát đến chi tiết.


Bài toán giải phương trình bậc 2


GIẢI PHƯƠNG TRÌNH BẬC II

NHẬP HỆ SỐ XỬ LÝ HIỂN THỊ KẾT QUẢ

TRƯỜNG HỢP SUY BIẾN TRƯỜNG HỢP KHÔNG SUY BIẾN

TÍNH DELTA TÍNH NGHIỆM THEO DELTA

Phương pháp tinh chỉnh từng bước

Phương pháp tinh chỉnh từng bước (stepwise refinement)

– Ban đầu, sử dụng ngôn ngữ tự nhiên để diễn tả những

công việc chính của giải thuật.

– Các bước sau, các công việc được chi tiết hoá dần dần,

ngôn ngữ tự nhiên được thay thế dần dần bằng giả ngôn

ngữ.

– Cuối cùng, giả ngôn ngữ được chuyển sang ngôn ngữ lập

trình

Đặc điểm

– Thể hiện rõ ý tưởng thiết kế từ trên xuống

– Gắn liền việc thiết kế giải thuật với việc lập trình


Bài toán sắp xếp dãy số (tăng dần)

Phác thảo “thô” với những “ý tưởng cơ bản”

– “Từ dãy các số chưa được sắp xếp, tìm số nhỏ nhất và đưa lên đầu”

– Lặp lại quy trình trên tới khi dãy chưa được sắp xếp trở thành rỗng.

Ban đầu, dãy chưa sắp xếp là dãy đã cho, dãy đã sắp xếp là

rỗng.

Lưu trữ dãy bằng “mảng” (danh sách các số), đưa số nhỏ nhất (aj)

lên đầu danh sách là đổi chỗ nó với số đầu tiên.

Đổi chỗ

– Số trung gian := aj

– aj := số đầu tiên

– Số đầu tiên : = số trung gian

…, cuối cùng ta được chương trình với ngôn ngữ cụ thể


Phân tích thuật toán

Tính đúng đắn

– Chạy thử nghiệm, đối chiếu kết quả → phát hiện được tính sai.

– Dùng công cụ toán học để chứng minh → tính đúng đắn.

Tính đơn giản

– Giải thuật có dễ hiểu, dễ lập trình không?

Tính hiệu quả

– Đơn giản chưa chắc đã hiệu quả.

– Đối với nhiều bài toán, tính hiệu quả là quan trọng, các giải thuật

đơn giản lại gây tốn tài nguyên, chạy chậm.

– Thời gian tính toán → Độ phức tạp tính toán

– Những giải thuật hiệu quả phải có độ phức tạp (thời gian) tính toán chấpnhận được.

Tính hữu hạn dừng

– Chứng minh, suy luận

– Chạy thử


Một số thuật toán thường gặp

Bài toán tìm kiếm

– Thuật toán tìm kiếm tuyến tính

– Thuật toán tìm kiếm nhị phân

Bài toán tìm số USCLN của 2 số

– Thuật toán lặp, kiểm tra các giá trị từ 1,2,...,min(a, b)

– Thuật toán phân tích các số nguyên đã cho thành các thừa số

nguyên tố.

– Thuật toán euclide

Bài toán sắp xếp dãy tăng/giảm dần

– Thuật toán nổi bọt (bubble sort)

– Thuật toán chọn trực tiếp (selection sort)

– Thuật toán chèn trực tiếp (insertion sort)

– Thuật toán sắp vun đống (heap sort)


Một số thuật toán thường gặp (tt)

Thuật toán đệ quy

– Định nghĩa: Một thuật toán được gọi là đệ quy nếu

nó giải bài toán bằng cách rút gọn liên tiếp bài

toán ban đầu tới bài toán đồng dạng với dữ liệu

đầu vào nhỏ hơn.

– Ví dụ:

Bài toán tính n!

Bài toán tìm số thứ n của dãy số Fibonaci

Bài toán tìm USCLN của 2 số a, b

Bài toán tìm kiếm nhị phân

Bài toán tháp Hà Nội


Bài tập

Vẽ sơ đồ biểu diễn thuật toán tìm trung bình cộng

của dãy số a1, a2, …, an

Vẽ sơ đồ biểu diễn thuật toán tìm TBC các số

chẵn và chia hết cho 5 trong dãy số a1, a2, …, an

Vẽ sơ đồ biểu diễn thuật toán đếm xem trong dãy

số a1, a2, …, an có bao nhiêu cặp có chỉ số liên

tiếp (vd: a2, a3) thỏa điều kiện tích chúng chia hết

tổng của chúng.

Hãy vẽ sơ đồ thuật toán tìm và in ra các số là số

nguyên tố trong dãy số a1, a2,...,aN


Bài tập (tt)3. Hãy vẽ sơ đồ thuật toán tìm trong số các phần tử của dãy a1, a2,...,aN

có bao nhiêu cặp (ai, aj) với i≠j thỏa điều kiện ai+aj = x

4. Hãy vẽ sơ đồ thể hiện thuật toán đổi một số nguyên dương N sang hệ

đếm cơ số 2 (hệ nhị phân).

5. Hãy vẽ sơ đồ thể hiện thuật toán giải phương trình bậc 2: ax2+ bx + c =

0

6. Hãy vẽ sơ đồ thể hiện toán tìm tích của 2 ma trận Amxn và Bnxp

7. Hãy vẽ sơ đồ thể hiện thuật toán tìm độ dài của đường gấp khúc đi qua

N điểm trên mặt phẳng M1(x1, y1), M2(x2, y2),....,Mn(xn, yn).

8. Vẽ sơ đồ thể hiện thuật toán sắp xếp lại dãy số a1, a2,...,an theo thứ tự

giảm dần.

9. Vẽ sơ đồ thể hiện thuật toán tìm các phần tử trong dãy a1, a2,...,an

thỏa điều kiện ai = ai-1 + ai-2 + ...+ a2+ a1

10.Vẽ sơ đồ thể hiện thuật toán tìm trung bình cộng của các phần tử là số

chính phương trong dãy a1, a2,...,aN 80

TIN HỌC ĐẠICƯƠNG - WordPress.comNội dung 1. Tổngquan vềmáy tính • Giớithiệu •...

Documents

Transcript of TIN HỌC ĐẠICƯƠNG - WordPress.comNội dung 1. Tổngquan vềmáy tính • Giớithiệu •...