Bài 14. Bài toán và thuật toán. SVIP

1. Bài toán, thuật toán và cách mô tả thuật toán

a) Bài toán, thuật toán

Kiến thức cần ghi nhớ

Bài toán là một nhiệm vụ hoặc vấn đề cụ thể cần được giải quyết, trong đó đã xác định rõ phần dữ liệu đầu vào và kết quả đầu ra mong muốn.

Thuật toán là một tập hợp hữu hạn các bước hoặc thao tác rõ ràng, được sắp xếp theo một trật tự xác định. Khi thực hiện tuần tự các bước này trên dữ liệu đầu vào, ta sẽ thu được kết quả đầu ra như yêu cầu của bài toán.

Trong Tin học, các khái niệm bài toán, đầu vào, đầu ra và thuật toán có mối quan hệ chặt chẽ với nhau. Bài toán là một nhiệm vụ hoặc vấn đề cụ thể cần được giải quyết, và thường được xác định bởi hai yếu tố chính là dữ liệu đầu vào và kết quả đầu ra.

Không chỉ trong Tin học, nhiều vấn đề trong đời sống hằng ngày cũng có thể được diễn đạt theo từng bước giống như thuật toán. Ví dụ, hướng dẫn sử dụng mì ăn liền có thể được mô tả như trong hình dưới đây.

Trình tự này cho thấy rằng, các hoạt động hằng ngày cũng có thể được mô tả và xử lý theo tư duy thuật toán – rõ ràng, tuần tự và logic

b) Mô tả thuật toán

Kiến thức cần ghi nhớ

Thuật toán có thể được trình bày dưới nhiều hình thức khác nhau, chẳng hạn như mô tả dưới dạng liệt kê, hoặc thể hiện trực quan thông qua sơ đồ khối.

Mô tả thuật toán bằng phương pháp liệt kê như hướng dẫn sử dụng mì ăn liền ở ví dụ trên. Phương pháp này tuân theo một số quy tắc trình bày như sau:

• Thuật toán được cấu trúc thành các bước xử lý cụ thể, được sắp xếp theo thứ tự thực hiện từ trên xuống dưới.
• Bên trong mỗi bước, các thao tác cần thực hiện được trình bày theo thứ tự từ trên xuống dưới và từ trái sang phải.
• Mỗi thao tác phải được mô tả rõ ràng, chính xác bằng ngôn ngữ tự nhiên kết hợp với các ký hiệu quen thuộc, dễ hiểu.

Mô tả thuật toán bằng sơ đồ khối

2. Thuật toán có cấu trúc tuần tự

Kiến thức cần ghi nhớ

Trong cấu trúc tuần tự của thuật toán, các bước xử lý được thực hiện theo đúng thứ tự, lần lượt từ bước đầu đến bước cuối, theo chiều từ trên xuống dưới

Cấu trúc tuần tự là một trong những cấu trúc cơ bản và thường gặp nhất trong thuật toán. Với kiểu cấu trúc này, các bước xử lý được thực hiện lần lượt theo đúng trình tự, từ bước đầu tiên đến bước cuối cùng, theo chiều từ trên xuống dưới.

Phần hướng dẫn sử dụng mì ăn liền ở trên là một ví dụ của thuật toán có cấu trúc tuần tự. Trong đó, quá trình pha mì gồm năm bước chính, được thực hiện lần lượt theo đúng thứ tự, từ bước đầu tiên đến bước cuối cùng, theo chiều từ trên xuống dưới.

3. Chương trình máy tính

Kiến thức cần ghi nhớ

Chương trình máy tính là cách diễn đạt một thuật toán bằng ngôn ngữ lập trình, giúp máy tính có thể hiểu và thực thi được các bước xử lý một cách chính xác.

Máy tính hiện nay không thể hiểu trực tiếp các thuật toán được mô tả bằng dạng liệt kê hoặc sơ đồ khối. Để máy tính có thể thực hiện được thuật toán, chúng ta cần chuyển đổi thuật toán thành chương trình.

Chương trình máy tính là một dãy lệnh được viết ra để điều khiển máy tính thực hiện các bước trong thuật toán. Nói cách khác, chương trình chính là cách thể hiện thuật toán bằng một ngôn ngữ mà máy tính có thể hiểu và thi hành.

Ngôn ngữ lập trình là công cụ giúp tạo ra các chương trình, bao gồm tập hợp các câu lệnh, cú pháp và quy tắc nhằm chỉ dẫn cho máy tính thực hiện các thao tác theo yêu cầu của thuật toán.