Cơ bản về ngôn ngữ Pascal I. Giới Thiệu Pascal là tên của một trong các ngôn ngữ lập trình cấp cao thông dụng. Ngôn ngữ lập trình Pascal được giáo sư Niklaus Wirth ở trường Ðại học Kỹ thuật Zurich (Thụy sĩ) thiết kế và công bố vào năm 1970. Niklaus Wirth đặt tên cho ngôn ngữ này là Pascal để tưởng nhớ đến nhà Toán học và Triết học Pháp ở thế kỷ 17 là Blaise Pascal, người đã phát minh ra một máy tính cơ khí đơn giản đầu tiên của con người. Ngôn ngữ Pascal được dùng hiện nay có nhiều điểm khác biệt với chuẩn Pascal nguyên thủy của Giáo sư Wirth. Tùy theo quốc gia hoặc công ty đã phát triển cho ra đời các chương trình biên dịch ngôn ngữ Pascal như: ∙ ISO PASCAL (International Standards Organization) của Châu Âu ∙ ANSI PASCAL (American National Standards Institute) của Mỹ ∙ TURBO PASCAL của hãng BORLAND (Mỹ) ∙ IBM PASCAL của hãng Microsoft (Mỹ) ∙ v.v Ðến nay, ngôn ngữ Pascal đã phát triển đến phiên bản Turbo Pascal Version 7. Các diễn giải và ví dụ trong giáo trình này chủ yếu sử dụng chương trình Turbo Pascal 5.5 - 7.0, hiện đang được sử dụng rộng rãi ở Việt Nam. II. Các Phần Tử Cơ Bản Của Ngôn Ngữ Pascal 1. Bộ ký tự - Bộ 26 chữ Latin: Chữ in: A, B, C, , X, Y, Z Chữ thường: a, b, c, , x, y, z - Bộ chữ số thập phân: 0, 1, 2, 3, , 8, 9 - Ký tự gạch nối dưới: _ - Các ký hiệu toán học: +, -, *, /, =, <, >, (, ), [, } 2. Từ khóa Là các từ riêng của Pascal, có ngữ nghĩa đã được xác định, không được dùng nó vào các việc khác hoặc đặt tên mới trùng với các từ khóa. - Từ khóa chung: PROGRAM, BEGIN, END, PROCEDURE, FUNCTION - Từ khóa để khai báo: CONST, VAR, TYPE, ARRAY, STRING, RECORD, SET, FILE, LABEL - Từ khóa của lệnh lựa chọn: IF THEN ELSE, CASE OF - Từ khóa của lệnh lặp: FOR TO DO, FOR DOWNTO DO, WHILE DO, REPEAT UNTIL - Từ khóa điều khiển: WITH, GOTO, EXIT, HALT - Từ khóa toán tử: AND, OR, NOT, IN, DIV, MOD 3. Tên chuẩn Tên chuẩn là tên đã được định nghĩa sẵn trong Pascal, nhưng người ta có thể định nghĩa lại nếu muốn. Trong Pascal ta có các tên chuẩn sau đây: Boolean, Char, Integer, Word, Byte, Real, Text False, True, MaxInt Abs, Arctan, Chr, Cos, Sin, Eof, Eoln Exp, Ln, Odd, Ord Round, Trunc, Sqr, Pred, Succ Dispose, New, Get, Put, Read, Readln, Write, Writeln Reset, Rewrite 4. Danh hiệu tự đặt Trong Pascal để đặt tên cho các biến, hằng, kiểu, chương trình con ta dùng các danh hiệu (identifier). Danh hiệu của Pascal được bắt đầu bằng một chữ cái, sau đó có thể là các chữ cái, chữ số hay là dấu nối, không được có khoảng trắng và độ dài tối đa cho phép là 127. Ví dụ 6.1: Sau đây là các danh hiệu: x; S1; Delta; PT_bac_2 Pascal không phân biệt chữ thường và chữ hoa trong một danh hiệu. Ví dụ 6.2: aa và AA là một; XyZ_aBc và xyZ_AbC là một Khi viết chương trình ta nên đặt các danh hiệu sao cho chúng nói lên các ý nghĩa của đối tượng mà chúng biểu thị. Ðiều này giúp chúng ta viết chương trình dễ dàng và người khác cũng dễ hiểu nội dung chương trình. III. Cấu Trúc Một Chương Trình Pascal Hình 6.1: Sơ đồ cấu trúc chương trình Pascal Ví dụ 6.3: PROGRAM Hello; { Dòng tiêu đề } USES Crt; { Lời gọi sử dụng các đơn vị chương trình } VAR Name : string; { Khai báo biến } PROCEDURE Input; { Có thể có nhiều Procedure và Function } Begin ClrScr; { Lệnh xóa màn hình } Write(' ‘Hello ! What is your name ? ‘');Readln(Name); End; BEGIN { Thân chương trình chính } Input; Writeln (' ‘Welcome to you, ‘, Name') ; Writeln (' ‘Today, we study PASCAL PROGRAMMING ‘'); Readln; End. Một chương trình Pascal có các phần: * Phần tiêu đề: Phần này bắt đầu bằng từ khóa Program rồi tiếp đến là tên của chương trình và chấm dứt bằng dấu chấm phẩy (;) Tên chương trình phải được đặt theo đúng qui cách của danh hiệu tự đặt. Phần tiêu đề có hay không cũng được. * Phần khai báo dữ liệu: Trước khi sử dụng biến nào phải khai báo biến đó, nghĩa là xác định rõ xem biến đó thuộc kiểu dữ liệu nào. Một chương trình Pascal có thể có một số hoặc tất cả các khai báo dữ liệu sau: CONST : khai báo hằng TYPE : định nghĩa kiểu dữ liệu mới VAR : khai báo các biến * Phần khai báo chương trình con: Phần này mô tả một nhóm lệnh được đặt tên chung là một chương trình con để khi thân chương trình chính gọi đến thì cả nhóm lệnh đó được thi hành. Phần này có thể có hoặc không tùy theo nhu cầu. * Phần thân chương trình: Phần thân chương trình là phần quan trọng nhất và bắt buộc phải có, phần này luôn nằm giữa 2 từ khoá là BEGIN và END. Ở giữa là lệnh mà các chương trình chính cần thực hiện. Sau từ khóa END là dấu chấm (.) để báo kết thúc chương trình. * Dấu chấm phẩy (;): Dấu ; dùng để ngăn cách các câu lệnh của Pascal và không thể thiếu được. * Lời chú thích: Lời chú thích dùng để chú giải cho người sử dụng chương trình nhớ nhằm trao đổi thông tin giữa người và người, máy tính sẽ không để ý đến lời chú thích này. Lời chú thích nằm giữa ký hiệu: { } hoặc (* *) IV. CÁC KIỂU DỮ LIỆU CƠ SỞ: INTEGER, REAL, BOOLEAN, CHAR 1. Khái niệm Dữ liệu (data) là tất cả những gì mà máy tính phải xử lý. Theo Niklaus Wirth: CHƯƠNG TRÌNH = THUẬT TOÁN + CẤU TRÚC DỮ LIỆU Một kiểu dữ liệu (data type) là một qui định về hình dạng, cấu trúc và giá trị của dữ liệu cũng như cách biểu diễn và cách xử lý dữ liệu. Trong Pascal các kiểu dữ liệu gồm các loại sau: - Kiểu đơn giản (Simple type): bao gồm kiểu số nguyên (Integer), kiểu số thực (Real), kiểu logic (Boolean), kiểu ký tự (Char). - Kiểu có cấu trúc (Structure type): bao gồm mảng (Array), chuỗi (String), bản ghi (Record), tập hợp (Set), tập tin (File). - Kiểu chỉ điểm (pointer): Trong chương này, chúng ta chỉ xét các kiểu dữ liệu đơn giản. 2. Kiểu số nguyên (Integer type) a. Kiểu số nguyên thuộc Z chứa trong Turbo Pascal Ðược định nghĩa với các từ khóa sau: TỪ KHÓA SỐ BYTE PHẠM VI BYTE 1 0 255 SHORTINT 1 - 128 127 INTEGER 2 - 32768 + 32767 WORD 2 0 65535 LONGINT 4 - 2147483648 2147483647 b. Các phép toán số học đối với số nguyên KÝ HIỆU Ý NGHĨA + Cộng - Trừ * Nhân / Chia cho kết quả là số thực DIV Chia lấy phần nguyên MOD Chia lấy phần dư SUCC (n) n + 1 PRED (n) n - 1 ODD (n) TRUE nếu n lẻ và FALSE nếu n chẵn 3. Kiểu số thực (Real type) Ở Turbo Pascal, kiểu số thực thuộc tập hợp R chứa trong 6 bytes, được định nghĩa với từ khóa REAL: R =([2.9 x 10-39 , 1.7 x 1038 ] Hay viết theo dạng số khoa học: R = ( [2.9E-39, 1.7E38] Số thực có thể viết theo kiểu có dấu chấm thập phân bình thường hoặc viết theo kiểu thập phân có phần mũ và phần định trị. Các phép toán số học cơ bản +, -, * , /dĩ nhiên được sử dụng trong kiểu real. Bảng dưới đây là các hàm số học cho kiểu số thực: KÝ HIỆU Ý NGHĨA ABS (x) |x| : lấy giá trị tuyệt đối của số x SQR (x) x2 : lấy bình phương trị số x SQRT(x) : láúy càn báûc 2 cuía trë säú x SIN(x) sin (x) : lấy sin của x COS (x) cos (x) : lấy cos của x ARCTAN (x) arctang (x) LN (x) ln x : lấy logarit nepe của trị x (e ( 2.71828) EXP (x) e x TRUNC (x) lấy phần nguyên lớn nhất không vượt quá trị số x ROUND (x) làm tròn giá trị của x, lấy số nguyên gần x nhất 4. Kiểu logic (Boolean) Một dữ liệu thuộc kiểu BOOLEAN là một đại lượng được chứa trong 1 byte ở Turbo Pascal và chỉ có thể nhận được một trong hai gía trị logic là TRUE (đúng) và FALSE (sai). Qui ước: TRUE > FALSE Các phép toán trên kiểu Boolean: A B NOT A A AND B A OR B A XOR B TRUE TRUE FALSE TRUE TRUE FALSE TRUE FALSE FALSE FALSE TRUE TRUE FALSE TRUE TRUE FALSE TRUE TRUE FALSE FALSE TRUE FALSE FALSE FALSE Nhận xét: ∙ Phép AND (và) chỉ cho kết quả là TRUE khi cả 2 toán hạng là TRUE ∙ Phép OR (hoặc) chỉ cho kết quả là FALSE khi cả 2 toán hạng là FALSE ∙ Phép XOR (hoặc triệt tiêu) luôn cho kết quả là TRUE khi cả 2 toán hạng là khác nhau và ngược lại. Các phép toán quan hệ cho kết quả kiểu Boolean: KÝ HIỆU Ý NGHĨA < > khác nhau = bằng nhau > lớn hơn < nhỏ hơn > = lớn hơn hoặc bằng < = nhỏ hơn hoặc bằng 5. Kiểu ký tự (Char type) Tất cả các dữ liệu viết ở dạng chữ ký tự được khai báo bởi từ khóa CHAR. Một ký tự được viết trong hai dấu nháy đơn ( ). Ðể tiện trao đổi thông tin cần phải sắp xếp, đánh số các ký tự, mỗi cách sắp xếp như vậy gọi là bảng mã. Bảng mã thông dụng hiện nay là bảng mã ASCII (xem lại chương 3). Ðể thực hiện các phép toán số học và so sánh, ta dựa vào giá trị số thứ tự mã ASCII của từng ký tự, chẳng hạn: 'A' < 'a' vì số thứ tự mã ASCII tương ứng là 65 và 97. Trong Turbo Pascal mỗi ký tự được chứa trong 1 byte. Các hàm chuẩn liên quan đến kiểu ký tự: KÝ HIỆU Ý NGHĨA ORD(x) Cho số thứ tự của ký tự x trong bảng mã CHR(n) hay #n Cho ký tự có số thứ tự là n PRED(x) Cho ký tự đứng trước x SUCC(x) Cho ký tự đứng sau x V. Các Khai Báo Hằng, Biến, Kiểu, Biểu Thức, 1. Hằng (constant) a. Ðịnh nghĩa Hằng là một đại lượng có giá trị không đổi trong quá trình chạy chương trình. Ta dùng tên hằng để chương trình được rõ ràng và dễ sửa đổi. b. Cách khai báo CONST = ; Ví dụ 6.4: CONST Siso = 100; X = ‘xxx ‘; 2. Biến (variable) a. Ðịnh nghĩa Biến là một cấu trúc ghi nhớ có tên (đó là tên biến hay danh hiệu của biến). Biến ghi nhớ một dữ liệu nào đó gọi là giá trị (value) của biến. Giá trị của biến có thể được biến đổi trong thời gian sử dụng biến. Sự truy xuất của biến nghĩa là đọc giá trị hay thay đổi giá trị của biến được thực hiện thông qua tên biến. Ví dụ 6.5: Readln (x) ; Writeln (x) ; x := 9 ; Biến là một cấu trúc ghi nhớ dữ liệu vì vậy nó phải tuân theo qui định của kiểu dữ liệu : một biến phải thuộc một kiểu dữ liệu nhất định. b. Cách khai báo VAR : ; Ví dụ 6.6: VAR a : Real ; b, c : Integer ; TEN : String [20] X : Boolean ; Chon : Char ; Cần khai báo các biến trước khi sử dụng chúng trong chương trình. Khai báo một biến là khai báo sự tồn tại của biến đó và cho biết nó thuộc kiểu gì. 3. Kiểu (Type) a. Ðịnh nghĩa Ngoài các kiểu đã định sẵn, Pascal còn cho phép ta định nghĩa các kiểu dữ liệu khác từ các kiểu căn bản theo qui tắc xây dựng của Pascal. b. Cách khai báo TYPE = ; Ví dụ 6.7: TYPE SoNguyen = Integer ; Diem = Real; Tuoi = 1 100 ; Color = (Red, Blue, Green) ; Thu = (Sun, Mon, Tue, Wed, Thu, Fri, Sat) ; và khi đã khai báo kiểu gì thì ta có quyền sử dụng để khai báo biến như ở ví dụ sau: Ví dụ 6.8: VAR i, j : SoNguyen ; Dtb : Diem ; T : tuoi ; Mau : Color ; Ngay_hoc : Thu; 4. Biểu thức (Expression) a. Ðịnh nghĩa Một biểu thức là một công thức tính toán bao gồm các phép toán, hằng, biến, hàm và các dấu ngoặc. Ví dụ 6.9: 5 + A * SQRT(B) / SIN(X) (A AND B) OR C b. Thứ tự ưu tiên Khi tính giá trị của một biểu thức, ngôn ngữ Pascal qui ước thứ tự ưu tiên của các phép toán từ cao đến thấp như sau: Mức ưu tiên: Các phép toán: 1. Biểu thức trong ngoặc đơn ( ) 2. Phép gọi hàm 3. Not, - 4. *, /, DIV, MOD, AND 5. +, -, OR, XOR 6. =, <>, <=, >=, <, >, IN Ví dụ 6.10: (4+5)/3 + 6 - (sin((/2)+3)*2 = (9)/3 + 6 - (1+3)*2 = 3 + 6 - 8 = 1 c. Qui ước tính thứ tự ưu tiên Khi tính một biểu thức có 3 qui tắc về thứ tự ưu tiên như sau: Qui tắc 1 : Các phép toán nào có ưu tiên cao hơn sẽ được tính trước. Qui tắc 2 : Trong các phép toán có cùng thứ tự ưu tiên thì sự tính toán sẽ được thực hiện từ trái sang phải. Qui tắc 3 : Phần trong ngoặc từ trong ra ngoài được tính toán để trở thành một giá trị đơn. d. Kiểu của biểu thức Là kiểu của kết quả sau khi tính biểu thức. Ví dụ 6.11: Biểu thức sau được gọi là biểu thức Boolean: not (('a'>'c') and ('c'>'C')) or ('B'='b') có giá trị TRUE __________________ VI. Các Thủ Tục Xuất/nhập 1. Câu l nh (statement)ệ a. Trong m t ch ng trình Pascal, sau ph n mô t d li u là ph n mô tộ ươ ầ ả ữ ệ ầ ả các câu l nh. Các câu l nh có nhi m v xác đ nh các công vi c mà máy tính ph i th c hi n đệ ệ ệ ụ ị ệ ả ự ệ ể x lý các d li u đã đ c mô t và khai báo. ử ữ ệ ượ ả b. Câu l nh đ c chia thành câu l nh đ n gi n và câu l nh có c u trúc.ệ ượ ệ ơ ả ệ ấ (xem ph n bài đ c thêm) ầ ọ - Câu l nh đ n gi nệ ơ ả + Vào d li u : Read, Readln ữ ệ + Ra d li u : Write, Writeln ữ ệ + L nh gán : := ệ + L i g i ch ng trình con (g i tr c ti p tên c a ch ng trình con) ờ ọ ươ ọ ự ế ủ ươ + X lý t p tin : RESET, REWRITE, ASSIGN ử ậ - Câu l nh có c u trúc ệ ấ + L nh ghép : BEGIN END ệ + L nh ch n : IF THEN ELSE ệ ọ CASE OF . + L nh l p : FOR TO DO ệ ặ REPEAT UNTIL WHILE DO c. Các câu l nh ph i đ c ngăn cách v i nhau b i d u ch m ph y ( ; ) vàệ ả ượ ớ ở ấ ấ ẩ Các câu l nh có th vi t trên m t dòng hay nhi u dòng. ệ ể ế ộ ề 2. C u trúc tu n t ấ ầ ự a. L nh gán (Assignment statement) ệ M t trong các l nh đ n gi n và c b n nh t c a Pascal là l nh gán. M c đích c aộ ệ ơ ả ơ ả ấ ủ ệ ụ ủ l nh này là gán cho m t bi n đã khai báo m t giá tr nào đó cùng ki u v i bi n. ệ ộ ế ộ ị ể ớ ế * Cách vi t:ế := ; Ví d 6.12: Khi đã khai báo ụ VAR c : Char ; i,j : Integer ; x, y : Real ; p, q : Boolean ; thì ta có th có các phép gán sau : ể c := ‘A’ ; c := Chr(90) ; i := (35+7)*2 mod 4 ; i := i div 7 ; x := 0.5 ; x := i + 1 ; q := i > 2*j +1 ; q := not p ; * Ý nghĩa: Bi n và các phát bi u gán là các khái ni m quan tr ng c a m t h các ngôn ng l pế ể ệ ọ ủ ộ ọ ữ ậ trình mà Pascal là m t đ i di n tiêu bi u. Chúng ph n ánh cách th c ho t đ ng c aộ ạ ệ ể ả ứ ạ ộ ủ máy tính hi n nay, đó là: ệ - L u tr các giá tr khác nhau vào m t ô nh t i nh ng th i đi m khác nhau. ư ữ ị ộ ớ ạ ữ ờ ể - M t quá trình tính toán có th coi nh là m t quá trình làm thay đ i giá tr c a m tộ ể ư ộ ổ ị ủ ộ (hay m t s ) ô nh nào đó, cho đ n khi đ t đ c giá tr c n tìm. ộ ố ớ ế ạ ượ ị ầ b. L nh ghép (Compound statement)ệ M t nhóm câu l nh đ n đ c đ t gi a 2 ch BEGIN và END s t o thành m t câuộ ệ ơ ượ ặ ữ ữ ẽ ạ ộ l nh ghép. ệ Trong Pascal ta có th đ t các l nh ghép con trong các l nh ghép l n h n bao ngoàiể ặ ệ ệ ớ ơ c a nó và có th hi u t ng t nh c u trúc ngo c đ n ( ) trong các bi u th c toánủ ể ể ươ ự ư ấ ặ ơ ể ứ h c. ọ * S đ :ơ ồ Hình 6.2: S đ c u trúc BEGIN END; ơ ồ ấ hình minh h a trên ta d th y các nhóm l nh thành t ng kh i (block). M t kh iỞ ọ ễ ấ ệ ừ ố ộ ố l nh b t đ u b ng BEGIN và ch m d t END; . Trong m t kh i l nh cũng có th cóệ ắ ầ ằ ấ ứ ở ộ ố ệ ể các kh i l nh con n m trong nó. M t kh i ch ng trình th ng đ c dùng đ nhómố ệ ằ ộ ố ươ ườ ượ ể t 2 l nh tr lên đ t o thành m t c a các l nh có c u trúc, ta có th g p khái ni mừ ệ ở ể ạ ộ ủ ệ ấ ể ặ ệ này trong nhi u ví d các ph n sau.ề ụ ở ầ st __________________ 3. C u trúc r nhánhấ ẽ < a. L nh IF THEN và L nh IF THEN ELSE ệ ệ * L u đ di n t các l nh và ý nghĩa cách vi t: ư ồ ễ ả ệ ế Hình 6. 3: L nh IF <Ði u ki n> THEN ; ệ ề ệ Hình 6. 4: L nh IF THEN ELSE ; ệ Chú ý: - Ði u ki n là m t bi u th c Boolean. ề ệ ộ ể ứ - N u sau THEN ho c ELSE có nhi u h n m t l nh thì ta ph i gói l i trong BEGIN ế ặ ề ơ ộ ệ ả ạ END; - Toàn b l nh IF THEN ELSE xem nh 1 l nh đ n. ộ ệ ư ệ ơ Ví d 6.13: Tính căn b c 2 c a m t s ụ ậ ủ ộ ố PROGRAM Tinh_can_bac_hai ; VAR a : Real ; BEGIN Write ( Nh p s a = ) ; ậ ố Readln(a) ; IF a < 0 THEN Write (' a : 10 : 2 , là s âm nên không l y căn đ c !!! ') ố ấ ượ ELSE Writeln (' Căn s b c 2 c a , a : 2 : 2 , la , SQRT(a) :10 : 3 '); ố ậ ủ Writeln (' Nh n ENTER đ thoát ') ; ấ ể Readln; {D ng màn hình đ xem k t qu } ừ ể ế ả END. Ghi chú: Trong ch ng trình trên, a ta th y có d ng a :m :n v i ý nghĩa m là s đ nh kho ng màươ ấ ạ ớ ố ị ả ph n nguyên c a a s chi m ch và n là kho ng cho s tr ph n th p phân c a a.ầ ủ ẽ ế ỗ ả ố ị ầ ậ ủ b. L nh CASE OF ệ * L u đ bi u di n:ư ồ ể ễ Hình 6.5: L u đ l nh CASE OF ư ồ ệ • Cách vi t, ý nghĩa: ế Cách vi t Ý nghĩa ế CASE OF Xét giá tr c a bi u th c ch n ị ủ ể ứ ọ GT1 : Công vi c 1 ; N u có giá tr 1 (GT1) thì thi hành Công vi c 1 ệ ế ị ệ GTi : Công vi c i ; N u có giá tr i (GT i) thì thi hành Công vi c i ệ ế ị ệ ELSE Công vi c 0 ; N u không có giá tr nào th a thì th c hi nệ ế ị ỏ ự ệ Công vi c 0 ệ END; Ghi chú: - L nh CASE OF có th không có ELSE ệ ể - Bi u th c ch n là ki u r i r c nh Integer, Char, không ch n ki u Real ể ứ ọ ể ờ ạ ư ọ ể - N u mu n ng v i nhi u giá tr khác nhau c a bi u th c ch n v n thi hànhế ố ứ ớ ề ị ủ ể ứ ọ ẫ m t l nh thì giá tr đó có th vi t trên cùng m t hàng cách nhau b i d u ph yộ ệ ị ể ế ộ ở ấ ẩ (,) : Giá tr k1, k2, , kp : L nh k ; ị ệ Ví d 6.14: PROGRAM Chon_mau ; ụ VAR color : char ; BEGIN write (' Ch n màu theo m t trong 3 ký t đ u là R / W / B ') ; ọ ộ ự ầ readln ( color) ; CASE color OF 'R' ,'r' : write (' RED = màu đ ') ; ỏ 'W', 'w' : write (' WHITE = màu tr ng ') ; ắ 'B' , 'b' : write (' BLUE = màu xanh d ng ') ; ươ END ; Readln; END.