Hướng dẫn giải nhanh Tin học 11 định hướng Khoa học máy tính Cánh diều bài 10: Thiết kế chương trình từ trên xuống và phương pháp modun hóa

KHỞI ĐỘNG

Câu 1: Có người nói lập trình cũng giống như giải bài tập toán, sau khi có ý tưởng thuật toán, ta viết từng dòng lệnh lần lượt từ đầu đến cuối. Theo em, nói như thế có đúng không? Vì sao?

Trả lời:

Đúng. Vì: 

- Giống như việc giải bài tập toán, việc lập trình cũng đòi hỏi một ý tưởng thuật toán để giải quyết vấn đề cụ thể. Trước khi viết mã, bạn cần phải hiểu vấn đề cần giải quyết và tạo ra một kế hoạch thuật toán.

- Ngoài ra, trong lập trình, sau khi có ý tưởng thuật toán, bạn thường viết mã theo từng dòng lệnh từ đầu đến cuối để thực hiện thuật toán theo cách tương ứng.

2. MINH HỌA VỀ LẬP TRÌNH THEO PHƯƠNG PHÁP MÔ ĐUN HÓA

Câu hỏi 1. Trong Bài 9 có cho sẵn mã lệnh Python thực hiện thuật toán sắp xếp nhanh sử dụng phân đoạn Lomvio. Theo em, đây có phải là kết quả lập trình theo phương pháp mô đun hoá hay không? Vì sao?

Trả lời:

Theo em, đây là kết quả lập trình theo phương pháp mô đun hoá. Do bài toán đã được cấu trúc thành các bước từ mức cao, thực hiện thiết kế các hàm, triển khai các hàm và sau cùng là viết chương trình.

LUYỆN TẬP

Câu 1: Em hãy nêu ngắn gọn về lập trình mô dun hoá theo ý hiểu của mình.

Trả lời:

- Lập trình theo phương pháp mô-đun hoá đề cập đến cách phát triển phần mềm bằng cách chia toàn bộ hệ thống thành các phần nhỏ hơn được gọi là mô-đun. Mỗi mô-đun này có một chức năng cụ thể và hoạt động độc lập với các mô-đun khác. Sử dụng phương pháp này trong phát triển phần mềm giúp đơn giản hóa quá trình phát triển, bảo trì và nâng cấp phần mềm.

- Lập trình mô-đun hoá cũng tăng khả năng tái sử dụng của phần mềm bằng cách cho phép các mô-đun được sử dụng lại trong các dự án khác. Tính tái sử dụng này giúp tiết kiệm thời gian và tài nguyên trong quá trình phát triển và giảm thiểu số lượng lỗi liên quan đến việc lập trình lại các chức năng đã có sẵn.

- Ngoài ra, lập trình mô-đun hoá cũng cải thiện tính bảo trì của phần mềm bằng cách phát triển và kiểm thử từng mô-đun độc lập. Điều này đơn giản hóa quá trình bảo trì và nâng cấp phần mềm, vì chỉ cần thay đổi một mô-đun cụ thể thay vì phải can thiệp vào toàn bộ hệ thống.

- Tóm lại, lập trình mô-đun hoá là một phương pháp quan trọng trong phát triển phần mềm, giúp tăng tính tái sử dụng, dễ bảo trì, dễ mở rộng và giảm thiểu các lỗi liên quan đến tương tác giữa các phần của hệ thống.

Câu 2: Theo em, từ một chương trình có các hàm do người lập trình tự định nghĩa, có thể bỏ hết các hàm này để chuyển thành chương trình kiểu nguyên khối hay không? Việc này để hay khó?

Trả lời:

Có thể thay toàn bộ các hàm trong một chương trình bằng một khối lệnh lớn hơn để tạo thành một chương trình kiểu nguyên khối. Tuy nhiên, việc này không phải lúc nào cũng là lựa chọn tối ưu và có thể dẫn đến một số vấn đề sau:

- Quản lý và bảo trì khó khăn: Khi chương trình trở nên lớn hơn, việc duy trì và khắc phục lỗi có thể trở nên phức tạp và khó khăn hơn do tất cả các lệnh được đặt trong một khối lệnh duy nhất.

- Không thể tái sử dụng mã nguồn: Nếu các đoạn mã được sử dụng nhiều lần trong chương trình, việc đặt chúng vào các hàm riêng biệt giúp tiết kiệm thời gian và tối ưu hóa mã nguồn.

- Không tận dụng tính mô đun: Một chương trình mô đun có thể được chia thành các phần riêng biệt và có sự phụ thuộc giữa chúng. Loại bỏ tất cả các hàm và biến thành một chương trình kiểu nguyên khối sẽ làm mất đi tính mô đun và dễ gây ra các vấn đề về phụ thuộc giữa các phần của chương trình.

VẬN DỤNG

Câu 1: Xét dự án nhỏ về lập trình để thực nghiệm so sánh thời gian thực tế chạy chương trình máy tính thực hiện một số thuật toán sắp xếp mà em đã biết theo cách bấm giờ chạy máy với các dãy số đầu vào ngẫu nhiên rồi lấy giá trị trung bình. Em hãy áp dụng phương pháp lập trình mô đun hoá:

a) Đưa ra thiết kế các hàm sẽ được sử dụng trong chương trình.

b) Viết các câu lệnh trong chương trình chính (không cần viết các hàm).

Trả lời:

1. Sắp xếp chèn (Insertion Sort)

Cách hoạt động: Thuật toán sắp xếp chèn lấy cảm hứng từ cách mà người chơi bài xếp bài trên tay, bằng cách "chèn" một quân bài mới vào bộ bài đã sắp xếp.

2. Sắp xếp lựa chọn (Selection Sort)

Nguyên tắc hoạt động của Selection Sort là tìm từng phần tử và đặt nó vào vị trí thích hợp trong mảng được sắp xếp A'.

3. Sắp xếp nổi bọt (Bubble Sort)

Cách hoạt động: Bubble Sort, như tên gọi của nó, là thuật toán đẩy phần tử lớn nhất xuống cuối dãy, đồng thời dịch chuyển nhẹ nhàng những phần tử có giá trị nhỏ hơn lên phía trên dãy. Tựa như sự nổi bọt vậy, những phần tử nhẹ nhàng hơn sẽ nổi lên trên cùng và ngược lại, những phần tử lớn hơn sẽ chìm xuống dưới. 

CÂU HỎI TỰ KIỂM TRA

Câu 1: Hãy nêu các bước người lập trình cần thực hiện khi áp dụng phương pháp lập trình mô đun hoá.

Trả lời:

Các bước chính cần thực hiện khi sử dụng phương pháp lập trình mô đun hoá gồm:

- Tiến hành phân tích chương trình để xác định các phần có khả năng tách thành các mô-đun riêng biệt.

- Lập kế hoạch và thiết kế các mô-đun bằng việc xác định các hàm và biến cần thiết cho từng mô-đun.

- Xây dựng và kiểm thử các mô-đun một cách độc lập.

- Kết hợp các mô-đun thành chương trình chính bằng cách sử dụng các giao diện (API) đã được xác định trước.

- Kiểm tra và sửa lỗi trong chương trình sau khi đã kết hợp các mô-đun lại với nhau.

Sau khi thực hiện phương pháp lập trình mô đun hoá, chương trình sẽ được phân chia thành các mô-đun độc lập, giúp việc quản lý và bảo trì dễ dàng hơn, đồng thời cũng tạo điều kiện thuận lợi cho việc sử dụng lại mã nguồn.

Câu 2: Hãy nêu các ưu điểm của lập trình theo mô đun.

Trả lời:

1. Tính tổ chức: tổ chức chương trình thành các mô-đun nhỏ, độc lập với nhau. Mỗi mô-đun có nhiệm vụ cụ thể và tập trung vào việc thực hiện một chức năng cụ thể.

2. Tái sử dụng mã nguồn

3. Dễ quản lý 

4. Phân công công việc: cho phép nhiều lập trình viên làm việc độc lập trên các mô-đun khác nhau cùng một lúc, tăng hiệu quả phát triển dự án lớn.

5. Tính độc lập: Điều này có nghĩa là một mô-đun có thể được thay thế hoặc cập nhật mà không ảnh hưởng đến các phần khác của chương trình.

6. Tăng bảo mật

7. Dễ kiểm thử

8. Tính mở rộng: có thể thêm mô-đun mới mà không cần can thiệp vào các mô-đun hiện có.

9. Tạo giao diện (API)

10. Cải thiện hiệu suất