Để giải quyết một vấn đề đặt ra hay một bài toán, người lập trình không chỉ có sử dụng một ngôn ngữ lập trình nào đó để lập trình, mà trước đó người lập trình phải trải qua nhiều giai đoạn trước khi lập trình. Lập trình viên phải hiểu rõ những dữ liệu gì được sử dụng, kết quả mong muốn của chương trình là gì và sử dụng phương pháp gì để có được kết quả đó từ dữ liệu đã biết. Các phương pháp đó phải có trình tự nhằm biến đổi dữ liệu đầu vào thành kết quả mong muốn. Trình tự để giải bài toán đó được gọi là thuật toán (algorithm). Về cơ bản, thuật toán được định nghĩa là một dãy hữu hạn các bước nhằm diễn tả quá trình xử lý dữ liệu đầu vào rồi đưa ra kết quả như mong muốn.
Tính chất của thuật toán
Các tính chất của thuật toán bao gồm:
- Đầu vào: đầu vào của thuật toán là dữ liệu bài toán cung cấp cho chương trình.
- Đầu ra: đầu ra của thuật toán là kết quả của yêu cầu cho bài toán đó.
- Tính chính xác: mỗi thuật toán phải đưa ra kết quả chính xác với mỗi đầu vào tương ứng.
- Tính hữu hạn: mỗi thuật toán cần đưa ra kết quả sau một số bước hữu hạn bước.
- Tính phổ thông: thuật toán phải giải quyết được một lớp các bài toán có cùng dạng, không đơn thuần là chỉ một bài toán cụ thể.
Phương pháp biểu diễn thuật toán
Các phương pháp biểu diễn thuật toán cơ bản gồm: – Phương pháp liệt kê từng bước: các bước thực hiện ý tưởng giải quyết bài toán sẽ được liệt kê theo trình tự từ bước đầu tiên đến bước cuối cùng. Phương pháp này chỉ phù hợp với những dự án nhỏ, với các dự án lớn sẽ rất khó khăn trong việc áp dụng vì số lượng các bước là quá nhiều, gây khó khăn cho các công đoạn tiếp theo. Ví dụ: Mô tả thuật toán tìm giá trị lớn nhất của một dãy hữu hạn các số nguyên. Thuật toán trên được minh hoạ theo phương pháp liệt kê từng bước như sau:
- Bước 1: Giả sử phần tử đầu tiên của dãy là phần tử có giá trị lớn nhất max.
- Bước 2: So sánh phần tử thứ hai với phần tử max nếu phần tử max nhỏ hơn thì đặt giá trị max bằng giá trị của phần tử thứ hai.
- Bước 3: Nếu vẫn còn các phần tử tiếp theo thì thực hiện lặp lại giống như bước 2.
- Bước 4: Thuật toán sẽ dừng lại nếu không còn phần tử nào chưa được xét duyệt. Phần tử max cuối cùng sẽ là giá trị lớn nhất của dãy.
– Phương pháp vẽ sơ đồ khối: khi sử dụng phương pháp này để biểu diễn thuật toán, mỗi thao tác của thuật toán sẽ được minh hoạ bằng các khối hình. Hình sau mô tả các khối được sử dụng khi xây dựng sơ đồ khối:
Các ký hiệu trong sơ đồ khối
Ví dụ 1: Vẽ sơ đồ khối minh hoạ cho bài toán tính tổng sau: s = 1 + 2 + 3 + … + n (n là một số nguyên được nhập vào từ bàn phím).
Sơ đồ khối cho bài toán tính tổng từ 1 đến n
Ví dụ 2: Vẽ sơ đồ khối minh hoạ cho bài toán nhập vào 3 số nguyên a, b, c từ bàn phím. Tìm số lớn nhất trong 3 số nguyên đó.
Sơ đồ khối thuật toán là dạng sơ đồ mô tả các thuật toán trong lập trình. Dạng sơ đồ này được vẽ như thế nào? Và vai trò của chúng là gì?
Khái niệm của Sơ đồ khối thuật toán
Sơ đồ khối thuật toán (algorithm flowchart) là một biểu đồ đồ họa sử dụng các hình dạng hình học như hình chữ nhật, hình tròn, hình bầu dục, và các mũi tên để biểu diễn các bước cụ thể trong một thuật toán hoặc quy trình logic. Sơ đồ khối thuật toán giúp mô tả một cách rõ ràng và trực quan các bước cần thực hiện để giải quyết một vấn đề hoặc thực hiện một nhiệm vụ trong lập trình và khoa học máy tính.
Các khái niệm chính của sơ đồ khối thuật toán bao gồm:
1. Hình dạng hình học: Sơ đồ khối sử dụng các hình dạng đặc biệt để biểu diễn các loại hành động khác nhau, chẳng hạn như hình chữ nhật để biểu thị các bước thực hiện, hình tròn cho các quyết định hoặc điều kiện, và mũi tên để kết nối các bước với nhau.
2. Bước thực hiện: Mỗi hình dạng trong sơ đồ khối đại diện cho một bước cụ thể trong thuật toán hoặc quy trình. Các bước này có thể là các thao tác, tính toán, gọi hàm, quyết định, hoặc các hoạt động khác.
3. Luồng điều khiển: Sơ đồ khối cung cấp một hình thức đồ họa để biểu thị luồng điều khiển của chương trình hoặc thuật toán. Điều này cho phép người đọc dễ dàng nhận thức về cách các bước tương tác với nhau và làm thế nào chúng quyết định luồng thực hiện.
4. Mũi tên và liên kết: Các mũi tên và liên kết kết nối các hình dạng với nhau, chỉ ra luồng thực hiện của thuật toán. Mũi tên thường đi từ trên xuống, biểu thị thứ tự thực hiện từ trên xuống dưới.
Sơ đồ khối thuật toán đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển, hiểu và trình bày các thuật toán và quy trình logic phức tạp một cách dễ dàng hiểu.
Cách vẽ Sơ đồ khối thuật toán một cách chi tiết
Việc vẽ sơ đồ khối thuật toán có thể được thực hiện một cách chi tiết bằng các bước sau:
Xác định các bước chính của thuật toán
Trước tiên, bạn cần phải hiểu rõ thuật toán hoặc quy trình mà bạn muốn biểu diễn và xác định các bước chính của nó. Điều này giúp bạn xác định những phần quan trọng mà bạn cần phải vẽ trong sơ đồ khối.
Chọn hình dạng phù hợp cho từng bước
Với mỗi bước trong thuật toán, chọn hình dạng hợp lý để biểu diễn. Hình chữ nhật thường được sử dụng để biểu thị các bước thực hiện, hình tròn cho các quyết định hoặc điều kiện, và hình bầu dục cho các khối đầu vào/đầu ra.
Kết nối các bước bằng mũi tên
Sử dụng mũi tên để kết nối các hình dạng với nhau, chỉ ra luồng thực hiện của thuật toán. Điều này giúp người đọc hiểu rõ cách các bước tương tác và thực hiện theo trình tự.
Gắn nhãn cho mỗi hình dạng và mũi tên
Để sơ đồ trở nên rõ ràng, gắn nhãn cho mỗi hình dạng để mô tả chức năng của nó. Đồng thời, gắn nhãn cho mũi tên để cho biết điều kiện hoặc hướng thực hiện của chúng.
Kiểm tra lại sơ đồ và điều chỉnh
Sau khi vẽ xong, hãy kiểm tra lại sơ đồ và đảm bảo rằng nó hiển thị thuật toán một cách chính xác và rõ ràng. Nếu cần, điều chỉnh các hình dạng, mũi tên và nhãn để đảm bảo tính logic và sự dễ hiểu.
Sử dụng phần mềm vẽ sơ đồ
Bạn có thể sử dụng các phần mềm vẽ sơ đồ như Microsoft Visio, Lucidchart, Draw.io hoặc các công cụ trực tuyến để tạo sơ đồ khối một cách chuyên nghiệp và dễ dàng chia sẻ.
- Microsoft Visio là phần mềm hỗ trợ vẽ kỹ thuật khá đa năng. Các lập trình viên và kiểm thử viên có thể dùng phần mềm này để vẽ các sơ đồ khối thuật toán (Kể cả flow chart). Thế nhưng Microsoft sẽ không hỗ trợ khả năng chạy thử trên sơ đồ bản vẽ.
- Crocodile Clips ICT: Đây cũng là công cụ hỗ trợ vẽ sơ đồ khối thuật toán trong lập trình. Ưu điểm của phần mềm này là khả năng cho phép chạy thử từng bước trên sơ đồ, nhờ vậy mà bạn sẽ nắm được cách hoạt động của sơ đồ dễ dàng hơn
Mô tả bên dưới sơ đồ
Bổ sung mô tả ngắn gọn bên dưới sơ đồ để giải thích mục tiêu và ý nghĩa của thuật toán hoặc quy trình.
Nhớ rằng, sơ đồ khối thuật toán nên được thiết kế sao cho dễ đọc và dễ hiểu. Tránh làm cho sơ đồ quá phức tạp hoặc chứa quá nhiều chi tiết không cần thiết
Ví dụ thực tế về Sơ đồ khối trong lập trình và giải thuật
Dưới đây là một ví dụ thực tế về việc sử dụng sơ đồ khối trong lập trình và giải thuật để giải quyết một vấn đề đơn giản:
Ví dụ: Tính tổng các số từ 1 đến n
Mô tả: Hãy viết một chương trình để tính tổng của tất cả các số nguyên từ 1 đến n (trong đó n là một số nguyên dương đã cho).
Thuật toán:
1. Nhập giá trị của n.
2. Khởi tạo biến tổng = 0.
3. Dùng vòng lặp for từ i = 1 đến n:
– Tính tổng = tổng + i.
4. In ra giá trị tổng.
Sơ đồ khối tương ứng:
“`
+——————-+
| Nhập n |
+——————-+
|
v
+——————-+
| Khởi tạo tổng = 0 |
+——————-+
|
v
+——————-+
| i = 1 |
+——————-+
|
v
+——————-+
| tổng = tổng + i |
+——————-+
|
v
+——————-+
| i <= n ? |
+——————-+
|
v
+——————-+
| In tổng |
+——————-+
“`
Trong ví dụ này, sơ đồ khối giúp biểu diễn một cách rõ ràng cách chương trình tính tổng các số từ 1 đến n. Các hình dạng chữ nhật biểu thị các bước thực hiện và luồng điều khiển của thuật toán, còn các mũi tên biểu thị thứ tự thực hiện. Sơ đồ khối giúp dễ dàng hiểu logic của chương trình mà không cần phải đọc mã lệnh chi tiết.
Việc sử dụng sơ đồ khối thuật toán trong ngành công nghệ thông tin và ngành kiểm thử là rất phổ biến khiến quy trình làm việc được dễ dàng hơn. Mong rằng dưới bài viết dưới đây, bạn có thể có được phương pháp tạo sơ đồ khối đơn giản, giúp ích nhiều cho công việc.