- Chương trình con là một dãy lệnh mô tả một số thao tác nhất định và có thể được thực hiện [được gọi] từ nhiều vị trí trong chương trình.
Giả sử ta có bài toán sau đây:
Hãy tính S=ab+cd+ef
Nếu như với những kiến thức chúng ta đã học trước đây. Chúng ta có thể làm như sau:
+ Sử dụng các biến để lưu kết quả của ab, cd,ef.
Tác hại: Như vậy ta sẽ phải sử dụng 3 đoạn chương trình tương đồng với nhau. Nếu không phải tính 3 lũy thừa mà là tính 1000 lũy thừa thì số lượng code sẽ rất lớn và dễ gây rối và nếu ta phát hiện có lỗi sai trong đoạn code này ta sẽ phải sửa lần lượt tất cả các đoạn code này.
Cách khắc phục: Ta sẽ viết một chương trình con để tính lũy thừa. Với x là giá trị kiểu thực còn k là thuộc kiểu nguyên.
Var j:integer;
Tich:=1.0;
For j:=1 to k do
Tich:=Tich*x;
Khi cần tính lũy thừa thì ta chỉ cần viết tên gọi chương trình con rồi thay thế [x,k] bằng các giá trị cụ thể.
Những hàm mà chúng ta thường sử dụng trước đây như : sqrt[], upcase[], delete[],… đều là những chương trình con.
Một số lợi ích của việc sừ dụng chương trình con:
- Để tránh được việc phải viết lặp đi lặp lại cùng một dãy lệnh nào đó, ngôn ngữ lập trình cho phép tổ chức dãy lệnh đó thành một chương trình con. Sau đó, mỗi khi chương trình chính cần đến dãy lệnh này thì chỉ cần gọi thực hiện chương trình con đó.
- Hỗ trợ việc thực hiện các chương trình lớn: khi phải viết chương trình lớn hàng nghìn, hàng vạn lệnh, cần huy động nhiều người tham gia, có thể giao cho mỗi người [hoặc mỗi nhóm] viết một chương trình con, rồi sau đó lắp ghép chúng lại thành chương trình chính.
- Phục vụ cho chương trình trừu tượng hóa: Người lập trình có thể sử dựng các kết quả được thực hiện bởi chương trình con mà không cần phải quan tâm đến việc các chương trình con đó được cài đặt như thế nào. Trừu tượng hóa là tư tưởng chủ đạo để xây dựng chương trình nói chung và chương trình có cấu trúc nói riêng.
- Mở rộng khả năng ngôn ngữ. Các ngôn ngữ lập trình thường cung cấp phương thức đóng gói các chương trình con nhằm cung cấp như một câu lệnh mới [tương tự như các lệnh gọi thực hiện các hàm và thủ tục chuẩn] cho người lập trình sử dụng mà không cần biết mã nguồn của nó như thế nào.
- Thuận tiện cho phát triển, nâng cấp chương trình: Do chương trình được tạo thành từ các chương trình con nên chương trình dễ đọc, dễ hiểu, dễ kiểm tra và hiệu chỉnh. Việc nâng cấp, phát triển chương trình con nào đó, thậm chí bổ sung thêm các chương trình con mới nói chung không gây ảnh hưởng đến các chương trình con khác.
2. Phân loại và cấu trúc của chương trình con
a] Phân loại
Chương trình con gồm hai loại:
Hàm function là chương trình con thực hiện một số thao tác nào đó và trả về một giá trị qua tên của nó.
Ví dụ : sin [x] nhận giá trị thực X và trả về giá trị sinx; Sqrt[x] nhận giá trị x và trả về giá trị căn bậc hai của x. ...
Thủ tục [procednre] là chương trình con thực hiện các thao tác nhất định nhưng không trả về giá trị nào đó qua tên của nó. Ví dụ các thao tác vào/ra chuẩn hay thủ tục xử lí xâu: writeln, readln, delete,insert,..
b] Cấu trúc chương trình con
Chương trình con có cấu trúc tương tự chương trình, nhưng nhất thiết phải có tên và phần đầu dùng để khai báo tên, nếu là hàm phải khai báo kiểu dữ liệu cho giá trị trả về của hàm:
[]
Phần khai báo có thể có khai báo biến cho dữ liệu vào và ra, các hằng và biến dùng trong chương trình con.
Phần thân của chương trình con là dãy câu lệnh thực hiện để từ những dữ liệu vào ta nhận được dữ liệu ra hay kết quả mong muốn.
Các biến được khai báo cho dữ liệu vào/ra được gọi là tham số hình thức.
Các biến được khai báo để dùng riêng trong chương trình con được gọi là biến cục bộ.
Ví dụ, trong chương trình con Luythua[x,k] ở phần 1 thì x, k là các tham số hình thức và j là biến cục bộ.
Các biến được khai báo của chương trình chính được gọi là biến toàn cục.
c] Thực hiện chương trình con
Để thực hiện [gọi] một chương trình con, ta cần phải có lệnh tương tự lệnh gọi hàm hay thủ tục chuẩn. Bao gồm tên chương trình con với tham số [nếu có] là các hằng và biến chứa dữ liệu vào và ra tương ứng với các tham số hình thức đặt trong cặp ngoặc [và]. Các hằng và biến này được gọi là tham số thực sự.
Ví dụ : Sqr[225]
Khi đó sqr là tên chương trình con và 225 là tham số thực sự.
Khi thực hiện chương trình con, các tham số hình thức để nhập dữ liệu vào sẽ nhận giá trị của tham số thực sự tương ứng, còn các tham số hình thức để lưu trữ dữ liệu ra sẽ trả giá trị đó cho tham số thực sự tương ứng.
Để viết chương trình giải các bài toán lớn, phức tạp người lập trình có thể chia thành nhiều bài toán nhỏ, mỗi bài toán là một dãy lệnh mô tả một số thao tác nhất định [gọi là chương trình con]. Sau đó ghép nối các chương trình con thành chương trình chính.
Chương trình con là dãy các lệnh mô tả một số thao tác nhất định và có thể được thực hiện từ nhiều vị trí trong chương trình.
b. Lợi ích của việc sử dụng chương trình con
- Tránh được việc phải lặp đi lặp lại cùng một dãy lệnh.
- Hỗ trợ việc thực hiện các chương trình lớn.
- Phục vụ cho quá trình trừu tựng hĩa.
- Mở rộng khả năng ngơn ngữ.
- Thuận tiện cho việc phát triển nâng cấp chương trình.
2. Phân loại và cấu trúc chương trình con
a. Phân loại
Trong nhiều ngôn ngữ lập trình, chương trình con thường gồm hai loại:
- Hàm [Function]: Là chương trình con thực hiện một số thao tác nào đó, và trả về một giá trị qua tên của nó.
Ví dụ 1:
+ sin[x] nhận vào giá trị thực x và trả về giá trị sinx,
+ sqrt[x] nhận vào giá trị x trả về giá trị căn bậc hai của x,
+ length[x] nhận vào xâu x và trả về độ dài của xâu x,...
- Thủ tục [Procedure]: Là chương trình con thực hiện một số thao tác nào đó, và không trả về giá trị nào qua tên của nó.
Ví dụ 2: các thủ tục vào/ra chuẩn hay thủ tục xử lí xâu: writeln, readln, delete,…
b. Cấu trúc chương trình con
< phần đầu >
[< phần khai báo >]
< phần thân >
- Phần đầu: Cấu trúc chương trình con tương tự chương trình chính, nhưng nhất thiết phải có phần đầu để khai báo tên, nếu là Hàm thì phải có khai báo kiểu dữ liệu trả về.
- Phần khai báo: Có thể khai báo cho dữ liệu vào và ra, các hằng được sử dụng trong chương trình con.
- Phần thân: Là các dãy lệnh được thưc hiện trong chương trình con từ dữ liệu vào và được kết quả như mong muốn. Phần này luôn nằm giữa 2 từ khoá là Begin và End. Ở giữa là các thao tác cần thực hiện. Sau từ khóa End là dấu chấm phẩy [;].
Một số lưu ý:
- Một chương trình con có thể có hoặc không có tham số hình thức, có thể có hoặc không có biến cục bộ.
+ Tham số hình thức: Là tham số được đưa vào khi định nghĩa chương trình con.
+ Tham số thực sự: Là tham số được viết trong lời gọi chương trình con. Gồm các hằng và biến nằm trong dấu ngoặc [ ] có tên chương trình con.
+ Biến cục bộ: Là các biến được khai báo trong chương trình con.
+ Biến toàn phần: Là các biến được khai báo trong chương trình chính.
- Trong thân hàm cần có lệnh: := ;
- Kết thúc chương trình con là dấu chấm phẩy [;]
c. Thực hiện chương trình con
- Để thực hiện [gọi] một chương trình con, ta cần phải có lệnh gọi nó tương tự lệnh gọi hàm hay thủ tục chuẩn, bao gồm tên chương trình con với tham số [nếu có] là các hằng và biến chứa dữ liệu vào và ra tương ứng với các tham số hình thức đặt trong cặp ngoặc [ và ]. Các hằng và biến này được gọi là các tham số thực sự.
Ví dụ 3:
- Lệnh gọi chương trình con sẽ thực hiện từ trên xuống dưới trong chương trình chính.
- Khi thực hiện gọi chương trình con, các tham số hình thức dùng để nhập dữ liệu vào của tham số thực sự tương ứng. Khi xuất dữ liệu thì tham số hình thức lưu trữ dữ liệu ra sẽ trả giá trị cho tham số thực sự tương ứng.
Câu 1
Sự giống nhau và khác nhau giữa hàm và thủ tục
Gợi ý trả lời:
- Giống nhau:
+ Đều là chương trình con, có cấu trúc giống một chương trình.
+ Đều có thể chứa các tham số [tham số giá trị và tham số biến], cùng tuân theo các quy định về khai báo và sử dụng các loại tham số này. [Có thể không có tham số].
- Khác nhau:
+ Hàm:
- Đầu hàm bắt đầu bằng từ khóa Function
- Luôn trả về một giá trị thuộc kiểu xác định thông qua tên hàm [các kiểu dữ liệu đơn giản: integer, real, boolean, char, string].
- Phải chỉ ra kết quả của hàm thuộc kiểu dữ liệu nào.
- Trong thân hàm thường có câu lệnh gán giá trị cho tên hàm.
+ Thủ tục: Đầu thủ tục bắt đầu bằng từ khóa Procedure
Câu 2
Chương trình tính tích của hai số nguyên a và b
- Hàm:
Function Tich[a, b: integer]: integer;
Var Kq: Integer;
Begin
Kq := a*b;
Tich := Kq;
End;
- Thủ tục:
Procedure tt_Tich[a, b: integer];
Var Kq: Integer;
Begin
Kq := a*b;
Write['Tích của' , a, 'và', b, 'là', Kq];
End;
Hãy nhận xét cấu trúc hàm và thủ tục của chương trình tính tích ở trên.
Gợi ý trả lời:
- Hàm trả về giá trị sau khi thực hiện nên có lệnh gán kết quả cho tên hàm Tích := Kq; và cũng chính vì vậy nên sau khai báo tên hàm có khai báo tên kiểu dữ liệu trả về Tich[a, b: integer]: integer;
- Thủ tục không trả về kết quả nên có câu lệnh xuất kết quả ngay trong thủ tục Write['Tích của , a, ' và ', b, ' là ', Kq];