0.7 Điều khiển tuần tự

Tổng quan

Mục tiêu

Sau khi học xong chương này, sinh viên cần phải nắm:

• Khái niệm về điều khiển tuần tự.
• Các thứ tự thực hiện chương trình trong biểu thức, trong câu lệnh..
• Khái niệm về ngoại lệ, xử lý ngoại lệ.

Nội dung cốt lõi

• Điều khiển tuần tự trong biểu thức.
• Điều khiển tuần tự trong câu lệnh.
• Ngoại lệ và xử lý ngoại lệ.

Kiến thức cơ bản cần thiết

Kiến thức về cấu trúc dữ liệu và kĩ năng lập trình căn bản

Khái niệm ðiều khiển tuần tự

Ðiều khiển tuần tự là tập hợp quy tắc xác định thứ tự thực hiện trong chương trình.

Xét về mặt cấu trúc thì có ba loại điều khiển:

• Ðiều khiển trong biểu thức.
• Ðiều khiển giữa các lệnh.
• Ðiều khiển giữa các chương trình con.

Xét về mặt thiết kế ngôn ngữ thì có hai loại điều khiển là:

• Ðiều khiển ẩn được thiết kế trong ngôn ngữ chẳng hạn quy tắc ưu tiên của các toán tử trong biểu thức.

• Ðiều khiển tường minh do người lập trình viết trong chương trình chẳng hạn sử dụng các câu lệnh điều khiển như rẽ nhánh, lặp lại ...

Ðiều khiển tuần tự trong biểu thức

Ðặt vấn đề

Xét công thức nghiệm của phương trình bậc hai

Công thức đơn giản này bao gồm ít nhất 15 phép toán khác nhau. Mã hoá trong hợp ngữ hoặc ngôn ngữ máy, có thể đòi hỏi ít nhất 15 lệnh. Hơn thế, người lập trình phải quy định bộ nhớ cho 5 đến 10 kết quả trung gian sẽ phát sinh. Người lập trình cũng sẽ phải quan tâm đến việc tối ưu như các phép toán sẽ được thực hiện theo thứ tự như thế nào để bộ nhớ tạm là nhỏ nhất ...

Trong ngôn ngữ cấp cao như FORTRAN, công thức này được viết như một biểu thức

x = (-b + SQRT(b**2 - 4*a*c))/(2*a)

Biểu thức là một phương tiện tự nhiên và mạnh mẽ cho việc biểu diễn dãy các phép toán, tuy vậy chúng nảy sinh các vấn đề mới chẳng hạn như thứ tự thực hiện các toán tử.

Sự biểu diễn theo cấu trúc cây của biểu thức

Cơ chế điều khiển tuần tự cơ bản trong biểu thức là phép lấy hàm hợp: Một phép toán chính và các toán hạng của nó. Trong đó các toán hạng có thể là các hằng, biến hoặc các phép toán khác mà các toán hạng của chúng lại có thể là các hằng, biến hoặc các phép toán khác... Như vậy có thể xem biểu thức là một cấu trúc cây, trong đó nút gốc của cây biểu diễn cho phép toán chính, các nút giữa gốc và lá biểu diễn cho các phép toán trung gian và các nút lá biểu diễn các biến và các hằng. Ví dụ biểu thức nghiệm phương trình bậc hai được biểu diễn theo cấu trúc cây như sau (dùng M để biểu diễn cho phép toán một ngôi lấy số đối):

Sự biểu diễn cây làm sáng sủa cấu trúc điều khiển của biểu thức. Rõ ràng là các kết quả của biến hoặc phép toán ở cấp thấp trong cây được coi như là toán hạng của phép toán ở cấp cao hơn và do đó chúng phải được thực hiện trước.

Cú pháp của biểu thức

Nếu chúng ta xem biểu thức được biểu diễn bởi cây thì để dùng biểu thức trong chương trình, cây phải được tuyến tính hóa chẳng hạn phải có quy định để viết cây như là một dãy tuyến tính các ký hiệu. Chúng ta hãy xem các ký hiệu phổ biến nhất:

Ký hiệu tiền tố (prefix)

Theo ký hiệu Prefix, phép toán viết trước, sau đó là các toán hạng theo thứ tự từ trái sang phải. Nếu một toán hạng lại là một phép toán thì cũng theo quy tắc tương tự. Có ba loại ký hiệu prèix là ordinary, Polish, và Cambridge Polish.