Tin Học Đại Cương [ Pascal ]

Pascal là một ngôn ngữ lập trình cho máy tính thuộc dạng mệnh lệnh, được Niklaus Wirth phát triển vào năm 1970 là ngôn ngữ lập trình đặc biệt thích hợp cho kiểu lập trình có cấu trúc. Pascal dựa trên ngôn ngữ lập trình ALGOL và được đặt tên theo nhà toán học và triết học Blaise Pascal. Wirth đồng thời cũng xây dựng Modula-2 và Oberon, là những ngôn ngữ tương đồng với Pascal. Oberon cũng hỗ trợ kiểu lập trình hướng đối tượng. Ban đầu, Pascal là một ngôn ngữ được hướng để dùng trong giảng dạy về lập trình có cấu trúc, và nhiều thế hệ sinh viên đã vào nghề thông qua việc học Pascal như ngôn ngữ vỡ lòng trong các chương trình học đại cương.

Tin Học Đại Cương [ Ngôn Ngữ Lập Trình Pascal ]

Nhiều biến thể của Pascal ngày nay vẫn còn được sử dụng khá phổ biến, cả trong giảng dạy lẫn trong công nghiệp phát triển phần mềm. Phần lớn hệ điều hành Macintosh (Mac OS của Apple) được viết bằng Pascal. Hệ sắp chữ TeX phổ biến được viết bằng một ngôn ngữ tên là World Wide Web, là ngôn ngữ mà Donald Knuth đã vay mượn khá nhiều yếu tố từ Pascal.

I. Các phiên bản của Turbo Pascal

- Phiên bản 2.0: So với Pascal chuẩn, Turbo Pascal Version 2.0 có những mở rộng về các biến động, các biến địa chỉ tuyệt đối, Các phép toán trên bit và byte, các phép toán logic trên số nguyên, Kết nối các chương trình với các biến chung,...

- Phiên bản 3.0: là một hệ thống phát triển gồm những đặc điểm của version 2.0 và có nhiều mở rộng quan trọng như: Bổ sung nhiều thủ tục và hàm chuẩn. Bổ sung một vài dạng đặc biệt mới cho phép tính toán các số thực với độ chính xác lớn,... So với version 2.0 thì version 3.0 có tốc độ dịch gấp đôi.

- Phiên bản 4.0: có đặc điểm là có thêm một số dữ liệu mới, thực hiện các biểu thức logic nhanh hơn, có nhiều thủ tục và hàm chuẩn về xử lý đồ họa đồ thị màu sắc hình khối cửa sổ,...

- Phiên bản 5.0 và 5.5: Năm 1989, hãng Borland đưa ra thị trường phiên bản Turbo Pascal Version 5.0 để giới thiệu các thủ tục và hàm tiện nghi. Tiếp đó chưa đầy nửa năm họ đưa ra version 5.5 có thêm cấu trúc hoàn toàn mới, đó là lập trình đối tượng.

- Phiên bản 6.0: Đặc điểm nổi bật của version này là giới thiệu thành phần của Turbo vision, một thư viện chương trình cụ thể, định hình có các cửa sổ tiện ích để đối chiếu với nhau.

- Phiên bản 7.0: Cuối năm 1992, hãng Borland lại đưa ra version 7.0 để chạy trong tất cả hệ điều hành kể cả Windows

- Phiên bản 7.1: tương tự bản 7.0.1

- Phiên bản 7.2: Ra mắt năm 2000.

II. Đặc điểm Ngôn Ngữ Lập Trình Pascal

- Dễ học, dễ đọc : Pascal có khá nhiều từ khoá, so với C, Pascal sử dụng các từ nhiều hơn là ký hiệu. Pascal đã trở thành một trong những ngôn ngữ được nhiều quốc gia chọn để dạy học trong chương trình học phổ thông. Nhiều chương trình Pascal có thể đọc dưới dạng văn xuôi rất dễ dàng. Pascal không phân biệt chữ HOA với chữ thường.

- Trình bày : Phần chính của mọi chương trình Pascal là khối lệnh (main). Một khối lệnh bắt đầu bằng từ khoá Begin và kết thúc bằng End. Trước chương trình chính sẽ là các khai báo thư viện, biến, thủ tục, hàm,... Các câu lệnh trong Pascal được ngăn cách bằng dấu chấm phẩy (";"). Câu lệnh cuối cùng của một khối lệnh có thể giản lược đi một dấu chấm phẩy. Cuối chương trình luôn có một dấu chấm sau end (end.). Pascal, nguyên thể đơn thuần là ngôn ngữ lập trình thủ tục với một loạt các từ khóa chuẩn if, while, for, và các thành phần khác. Pascal là một ngôn ngữ hỗ trợ cả lập trình có cấu trúc lẫn lập trình hướng đối tượng. Hướng đối tượng bắt đầu được đưa vào Turbo Pascal ở phiên bản 5.5. Free Pascal cũng đưa hướng đối tượng vào từ rất sớm.

Pascal cấu trúc các chương trình thành các thủ tục và hàm. Các thủ tục và hàm có thể lồng vào nhau theo nhiều cấp, và từ program là khối cấu trúc ngoài cùng nhất. Trước mỗi khối là phần khai báo. Ta có thể khai báo các hằng, các biến, các kiểu, hoặc các nhãn. Các từ khoá var (biến), type (kiểu), const (hằng), label (nhãn) được đặt trước các khai báo có cùng thể loại. Chú thích của Pascal được đặt trong ngoặc nhọn, ví dụ: { comment }, hoặc là ngoặc đơn với sao, ví dụ: (* comment *), trong Free Pascal, ký hiệu // chỉ ra rằng các ký tự sau đó (ở cùng dòng với nó) là chú thích, ví dụ: // comment. Chú thích không ảnh hưởng đến các lệnh của chương trình. Mọi chú thích sẽ tự động bỏ qua trong tiến trình dịch.

III. Sử dụng Pascal áp dụng vào thực tế

Trình biên dịch Pascal đầu tiên được thiết kế tại Zurich cho dòng máy tính CDC 6000, được viết và xây dựng tại Đại học Illinois dưới sự chỉ đạo của Donald B. Gillies cho loại máy tính PDP-11 và ngay từ lúc này đã có thể sinh ra mã máy trực tiếp. Để nhanh chóng phổ biến rộng rãi ngôn ngữ này, một bộ công cụ chuyển mã được viết tại Zurich bao gồm một trình biên dịch sang "mã máy ảo" (hay dễ hiểu hơn, mã trung gian giữa mã máy và mã nguồn), và bộ giả lập cho loại mã này. Bộ công cụ này sau đó trở thành hệ thống giả (P-system). Mặc dù hệ thống này được phát triển nhằm tạo ra các trình biên dịch sinh mã máy trên ít nhất một hệ thống, nhưng kết quả đáng kể nhất chỉ là trình thông dịch cho hệ thống giả UCSD. Các trình thông dịch này được ký hiệu P1-P4, với P1 là phiên bản đầu tiên còn P4 là phiên bản cuối cùng.

IP Pascal là trình biên dịch của ngôn ngữ lập trình Pascal cho hệ điều hành Micropolis DOS nhưng ngay sau đó đã chuyển sang CP/M để chạy trên dòng máy Z80. Đầu thập niên 1980, UCSD Pascal đã có phiên bản dành cho các máy Apple II và Apple III để có các phiên bản tương ứng thay thế trình thông dịch BASIC đi kèm với các loại máy này trong thời gian trước đó. Trong những năm 1980, Anders Hejlsberg đã viết trình biên dịch Blue Label Pascal dành cho dòng máy tính Nascom-2. Sau đó ông chuyển sang làm việc cho hãng Borland và viết lại hoàn toàn trình biên dịch này để rồi trở thành Turbo Pascal cho máy tính IBM-PC. Trình biên dịch mới này bán với giá chỉ có $49.95, rẻ hơn nhiều so với giá Hejlsberg trước đây rao bán sản phẩm Blue Label Pascal. Trình biên dịch giá rẻ của Borland đã gây ra ảnh hưởng lớn đến cộng đồng lập trình viên Pascal, họ hầu như tập trung hết vào lập trình cho máy IBM-PC trong những năm cuối thập niên 1980. Rất nhiều người cũng đã sử dụng sản phẩm này thay cho BASIC. Super Pascal là một biến thể của Pascal, bổ sung nhãn không có số, trả lại biểu thức hay mệnh đề là tên của kiểu dữ liệu. Trong phiên bản 5.5, Borland đã bổ sung phần lập trình hướng đối tượng vào Turbo Pascal.

Tuy nhiên sau đó Borland đã quyết định cần phải có nhiều tính năng hướng đối tượng tinh vi và phức tạp hơn, và đã bắt đầu sản phẩm Delphi, sử dụng sơ đồ thiết kế của Object Pascal do Apple đưa ra làm cơ sở. (Sơ đồ của Apple vẫn chưa phải là chuẩn.) Borland cũng gọi đây là Object Pascal trong phiên bản Delphi đầu tiên nhưng đổi tên thành Delphi trong các phiên bản sau đó. Các bổ sung chính so với các phần mở rộng lập trình hướng đối tượng trước là mô hình đối tượng, các hàm dựng và hàm hủy ảo, các thuộc tính đều mang tính tham chiếu. Có một vài trình biên dịch khác cũng hỗ trợ các tính năng này. Xem thêm: Delphi (ngôn ngữ lập trình). Turbo Pascal và các sản phẩm tương tự, bằng các khái niệm đơn vị (unit) hay mô-đun (module) hình thành nên các ngôn ngữ lập trình cấu trúc. Turbo Pascal lấy các khái niệm này từ chuẩn của Extended Pascal hay từ người kế vị Modula-2. Mặc dù vậy nó vẫn không cung cấp khái niệm các mô-đun lồng nhau hay các ký hiệu rõ ràng về hàm nhập và hàm xuất.

IV. Chuẩn hóa ngôn ngữ lập trình Pascal

Ngôn ngữ này được chuẩn hóa vào năm 1983 trong chuẩn ISO/IEC 7185, một vài chuẩn quốc gia cụ thể cũng được đưa ra bao gồm cả chuẩn ANSI/IEEE770X3.97-1983 của Mỹ. Năm 1990 chuẩn Pascal mở rộng được đưa ra với tên gọi ISO/IEC 10206. Chuẩn ISO 7185 được phát triển với mục đích là sự chọn lọc của ngôn ngữ 1974 của Writh, được đề cập chi tiết trong cuốn "Hướng dẫn sử dụng và Báo cáo của Jensen và Wirth", bổ sung đáng kể nhất là "Các tham số mảng phù hợp" được coi là mức 1 của tiêu chuẩn, mức 0 là Pascal không có mảng phù hợp. Trên các máy tính lớn mà Pascal xuất phát (mainframe và minicomputer), các tiêu chuẩn này thường được tuân theo. Tuy vậy trên IBM-PC thì ngược lại. Trên các máy tính IBM-PC, chuẩn của Turbo Pascal và Delphi của Borland có lượng người dùng nhiều nhất. Do vậy, biết liệu một phiên bản riêng biệt tương ứng với ngôn ngữ Pascal ban đầu, hay ngôn ngữ riêng của Borland là khá quan trọng.

V. Những phê phán trước đây về Pascal

Mặc dù rất phổ biến (những năm 1980 và 1990 còn phổ biến hơn cả thời điểm bài viết này được thực hiện), các phiên bản Pascal trước đây đã bị phê phán rộng rãi vì không phù hợp cho việc sử dụng trong thực tế, ngoài việc dạy học. Brian Kernighan, người truyền bá C, đã đưa ra những phê phán lớn nhất về Pascal trong đầu những năm 1980, bằng tác phẩm Why Pascal Is Not My Favorite Programming Language (Tại sao Pascal không phải là ngôn ngữ lập trình tôi ưa thích). Mặt khác, rất nhiều nỗ lực phát triển lớn trong những năm 1980 (như chuyển sang cho Apple Lisa và Macintosh) lại phụ thuộc rất nhiều vào Pascal (tới mức mà giao tiếp C dành cho Mac OS phải giải quyết cả các kiểu dữ liệu của Pascal).

Trong những thập niên sau đó, Pascal tiếp tục phát triển, và những vấn đề mà Kernighan đã đưa ra không còn phù hợp cho các phiên bản hiện tại nữa. Thật đáng tiếc là, như những điều mà Kernighan dự đoán trong bài viết, hầu hết các sự mở rộng để giải quyết các vấn đề trên làm các trình biên dịch không tương thích với nhau. Mặc dù vậy, trong thập niên vừa qua các biến thể dường như đã tập trung lại thành hai loại, theo chuẩn ISO hay theo chuẩn Borland, đều đã dần dần đi ra ngoài dự đoán của Kernighan. Dựa trên kinh nghiệm với Pascal, Niklaus Wirth đã phát triển thêm hai ngôn ngữ lập trình nữa, Modula-2 và Oberon. Hai ngôn ngữ này mặc dù đã có nhiều cải tiến nhưng không thể theo kịp thành công thương mại của Pascal.

VI. Các câu lệnh đơn giản trong Pascal

System

write(): in ra màn hình liền sau ký tự cuối.
writeln(): in xuống một hàng.
read(): đọc biến.
readln(): đọc biến và dừng màn hình

Thư viện Unit CRT các lệnh bổ sung không quan trọng

clrscr: xoá màn hình.
textcolor(): in chữ màu.
textbackground(): tô màu cho màn hình.
sound(): tạo âm thanh.
delay(): dừng chương trình trong x miligiây trước khi chạy tiếp
nosound: tắt âm thanh.
windows(x1,y1,x2,y2): thay đổi cửa sổ màn hình.
highvideo: tăng độ sáng màn hình.
lowvideo: giảm độ sáng màn hình.
normvideo: màn hình trở lại chế độ sáng bình thường.
gotoxy(x,y): đưa con trỏ đến vị trí x,y trên màn hình.
deline: xoá một dòng đang chứa con trỏ.
clreol: xoá các ký tự từ vị trí con trỏ đến cuối mà không di chuyển vị trí con trỏ.
insline: chèn thêm một dòng vào vị trí của con trỏ hiện hành.
exit: thoát khỏi chương trình.
textmode(co40): tạo kiểu chữ lớn.
randomize: khởi tạo chế độ ngẫu nhiên.
move(var 1,var 2,n): sao chép trong bộ nhớ một khối n byte từ biến Var 1 sang biến Var 2.
halt: Ngưng thực hiện chương trình và trở về hệ điều hành.
Abs(n): Giá trị tuyệt đối.
Arctan(x): cho kết quả là hàm Arctan(x).
Cos(x): cho kết quả là cos(x).
Exp(x): hàm số mũ cơ số tự nhiên ex.
Frac(x): cho kết quả là phần thập phân của số x.
int(x): cho kết quả là phần nguyên của số thập phân x.
ln(x): Hàm logarit cơ số tự nhiên.
sin(x): cho kết quả là sin(x), với x tính bằng Radian.
Sqr(x): bình phương của số x.
Sqrt(x): cho kết quả là căn bậc hai của x.
pred(x): cho kết quả là số nguyên đứng trước số nguyên x.
Succ(x): cho kết quả là số nguyên đứng sau số nguyên x.
odd(x): cho kết quả là true nếu x số lẻ, ngược lại là false.
chr(x): trả về một ký tự có vị trí là x trong bảng mã ASCII.
Ord(x): trả về một số thứ tự của ký tự x.
round(n): Làm tròn số thực n tới số nguyên gần n nhất.
trunc(n): Làm tròn số thực n tới số nguyên có giá trị tuyệt đối bé hơn n.
Random(n): cho một số ngẫu nhiên trong phạm vi n.
upcase(n): đổi ký tự chữ thường sang chữ hoa.
assign(f,'<đường dẫn><tên file>.<phần mở rộng>'): tạo file.
rewrite(f): ghi file lên đĩa.
append(f): chèn thêm dữ liệu cho file.
close(f): tắt file.
erase(f): xóa file
rename(): đặt lại tên.
str(a: integer,s: string): đổi từ số a thành xâu s.
val(st,n,m): chuyển chuỗi st thành số n, m thể hiện số lỗi khi chuyển từ xâu sang số, nếu chuyển thành công m nhận giá trị 0.
length(s): độ dài của xâu.
copy(s: string,a: integer,b: integer): copy b ký tự từ vị trí a trong xâu s.
insert(x: string,s: string,a: integer): chèn xâu x vào vị trí a cho xâu s.
delete(s:string,a:integer,b:integer): xóa b ký tự từ vị trí a trong xâu s.

Unit GRAPH

initgraph(a,b,): khởi tạo chế độ đồ hoạ.
closegraph;: tắt chế độ đồ hoạ.
setcolor(x): chọn màu.
outtext(): in ra màn hình tại góc trên bên trái.
outtextxy(x,y,);: in ra màn hình tại toạ độ màn hình.
rectangle(x1,y1,x2,y2): vẽ hình chữ nhật.
line(x1,y1,x2,y2): vẽ đoạn thẳng.
moveto(x,y): lấy điểm xuất phát để vẽ đoạn thẳng.
lineto(x,y): lấy điểm kết thúc để vẽ doạn thảng.
circle(x,y,n): vẽ đường tròn.
ellipse(x,y,o1,o2,a,b): vẽ hình elip.
floodfill(a,b,n): tô màu cho hình.
getfillpattern(x): tạo biến để tô.
setfillpattern(x,a): chọn màu để tô.
cleardevice;: xoá toàn bộ màn hình.
settextstyle(n,a,b): chọn kiểu chữ.
bar(a,b,c,d): vẽ thanh.
bar3d(a,b,c,d,n,h): vẽ hộp.
arc(a,b,c,d,e): vẽ cung tròn.
setbkcolor(n): tô màu nền.
putpixel(x,y,n): vẽ điểm.
setfillstyle(a,b): tạo nền cho màn hình.
setlinestyle(a,b,c): chọn kiểu đoạn thẳng.
getmem(p,1): chuyển biến để nhớ dữ liệu.
getimage(x1,y1,x2,y2,p): nhớ các hình vẽ trên vùng cửa sổ xác định.
putimage(x,y,p,n): in ra màn hình các hình vừa nhớ....

Unit DOS

getdate(y,m,d,t): lấy các dữ liệu về ngày trong bộ nhớ.
gettime(h,m,s,hund): lấy các dữ liệu về giờ trong bộ nhớ.
findnext(x): tìm kiếm tiếp.
Findfirst($20,dirinfo): tìm kiếm....