LẬP TRÌNH CÓ CẤU TRÚC: TÍNH NĂNG, VÍ DỤ, LỢI ÍCH, ỨNG DỤNG - CÔNG NGHỆ - 2026

Các lập trình có cấu trúc là một điều khoản trong việc thiết kế và xây dựng phần mềm, để quản lý tốt hơn phức tạp, có tính đến đặc thù của tư tưởng con người. Mọi chương trình đều dựa trên một thuật toán và có thể được biểu diễn bằng một lược đồ logic.

Nó phát sinh từ sự phức tạp ngày càng tăng của các chương trình máy tính. Nó đã trở thành một sơ đồ lập trình mới tạo ra các kỹ thuật mới để có thể tạo ra các chương trình an toàn để hoạt động lâu hơn.

Cấu trúc quyết định và cấu trúc trình tự trong lập trình có cấu trúc. Nguồn: I.hidekazu CC BY-SA (httpscreativecommons.orglicensesby-sa4.0)

Nhờ sự phát triển nhanh chóng của xử lý dữ liệu trên máy tính, vào cuối những năm 1960, người ta có thể giải quyết các vấn đề ngày càng phức tạp. Tuy nhiên, việc hiểu, gỡ lỗi và sửa đổi các chương trình này gặp phải những khó khăn khiến chúng không đáng tin cậy.

Các chương trình máy tính lớn được tạo ra cho những vấn đề này có mã nguồn quá dài và không có cấu trúc nên chúng trở nên khá phức tạp để truy cập và điều hướng theo một số logic, ngay cả đối với tác giả của chúng.

Gốc

Các lập trình viên đã sử dụng lệnh "goto" trong ngôn ngữ lập trình để thực hiện phân nhánh có điều kiện, điều này thường dẫn đến khả năng đọc được và ngữ cảnh logic không được bảo toàn.

Trong cuộc khủng hoảng phần mềm đó, người ta bắt đầu xem xét liệu một phương pháp luận chung và có kỷ luật có thể được phát triển một cách có hệ thống để cho phép các chương trình tinh vi hơn hay không. Để đáp lại cách tiếp cận này, phương pháp lập trình cấu trúc đã ra đời.

Năm 1968, Dijkstra xuất bản bài báo "Goto, lệnh được coi là có hại", trong đó ông chỉ ra rằng việc sử dụng bừa bãi lệnh này có ảnh hưởng xấu đến khả năng đọc và hiểu các chương trình máy tính.

Niklaus Wirth đã thiết kế một ngôn ngữ lập trình mới, được gọi là Pascal, được phát hành vào năm 1970. Kể từ đó nó đã được sử dụng rộng rãi để dạy thiết kế lập trình có cấu trúc.

nét đặc trưng

Chế độ lập trình này được đặc trưng bởi thực tế là các lập trình viên có thể phân mảnh mã nguồn của chương trình của họ thành các khối có cấu trúc logic, bao gồm các vòng lặp, khối logic và các lệnh có điều kiện.

Mục tiêu của lập trình có cấu trúc là tạo ra các chương trình dễ viết, gỡ lỗi và sửa đổi. Các chương trình thu được rõ ràng, có thứ tự, dễ hiểu, không có bước nhảy.

Lý thuyết lập trình có cấu trúc

Dijkstra đã nghĩ ra một lý thuyết liên quan đến lập trình có cấu trúc, lý thuyết này chỉ ra rằng khi thiết kế bất kỳ chương trình nào, thuận tiện là phải tính đến các nguyên tắc cơ bản sau:

- Định lý cấu trúc, nói rằng bất kỳ chương trình nào cũng có thể được biên dịch chỉ bằng cách sử dụng ba cấu trúc điều khiển thiết yếu: cấu trúc tuần tự, cấu trúc thay thế và cấu trúc lặp lại.

- Khi phác thảo chương trình, người ta khuyến khích áp dụng kỹ thuật giảm dần, còn gọi là từ trên xuống.

- Phạm vi hiệu lực và khả năng hiển thị của các biến và cấu trúc dữ liệu phải được giới hạn.

Cấu trúc điều khiển

Định lý cấu trúc chỉ ra rằng bất kỳ thuật toán nào với một điểm bắt đầu và điểm kết thúc duy nhất có thể được cấu thành như một hợp phần của ba cấu trúc điều khiển.

Bằng cách lập trình một cách hợp lý và rõ ràng các cấu trúc điều khiển được hỗ trợ này, lập trình có cấu trúc cho phép tiếp cận hiệu quả các chức năng với bất kỳ mức độ khó khăn nào.

Cấu trúc tuần tự hoặc tuyến tính

Cấu trúc này chỉ đơn giản là chuỗi hoặc liên tiếp của hai hoặc nhiều hoạt động hoặc lệnh.

Cơ cấu quyết định hoặc các lựa chọn thay thế

Nó là sự lựa chọn một lệnh giữa hai lựa chọn thay thế có thể. Nó cũng được phép chọn giữa nhiều hơn hai lựa chọn thay thế.

Cấu trúc lặp hoặc lặp lại với một câu hỏi ban đầu

Các lệnh nhất định được lặp lại miễn là đáp ứng một điều kiện nhất định. Chu kỳ cũng có thể được thực hiện với một bộ đếm.

Độc lập với ngôn ngữ lập trình

Lập trình có cấu trúc dựa trên các mô-đun chức năng được xác định rõ, được xếp hạng theo tính chất cụ thể của vấn đề. Lập trình này là một phương pháp độc lập với ngôn ngữ lập trình, hoạt động giống một phong cách lập trình hơn.

Đó là một cách tạo ra các chương trình tuân theo các quy tắc được thiết lập tốt, sử dụng một bộ cấu trúc điều khiển nhất định cho việc này.

Lập trình có cấu trúc cho phép các chương trình được viết bằng mã giả, không phụ thuộc vào ngôn ngữ máy, gần với tự nhiên, có thể chuyển đổi thành bất kỳ ngôn ngữ lập trình nào.

Ví dụ về lập trình có cấu trúc

Hầu hết mọi đoạn mã mẫu trong bất kỳ ngôn ngữ lập trình hiện đại nào sẽ là một ví dụ về lập trình có cấu trúc.

Lập trình này sử dụng vòng lặp, điều kiện và chương trình con để kiểm soát luồng và mô-đun để làm cho mã dễ đọc và sử dụng lại.

Sự nối tiếp

Một danh sách các câu lệnh có thể được thực hiện theo thứ tự, từ trên xuống dưới. Trong trường hợp này, một chương trình ngôn ngữ tự nhiên để nướng bánh mì được đưa ra làm ví dụ:

- Thêm bột.

- Thêm men.

- Thêm muối.

- Pha trộn.

- Thêm nước.

- Nhào.

- Để bột nổi lên.

- Để nướng.

Sự lặp lại

Một khối câu lệnh được lặp lại miễn là một điều kiện là đúng. Ví dụ: rửa bát.

Lựa chọn

Nhiều nhất một hành động được chọn từ một số điều kiện thay thế. Ví dụ: đặt hàng qua thư.

Lập trình có cấu trúc trong Visual Basic

Sự nối tiếp

Các dòng hoặc khối mã được viết và thực thi theo thứ tự tuần tự. Ví dụ, bạn có:

x = 6

y = 12

z = x + y

WriteLine (z)

Sự lặp lại

Một khối mã được lặp lại trong khi một điều kiện được đáp ứng. Không có giới hạn về số lần khối có thể được thực thi. Thí dụ:

x = 2

Miễn là x <100

WriteLine (x)

x = x * x

Kết thúc

Lựa chọn

Một khối mã được thực thi nếu một điều kiện là đúng. Khối mã chạy nhiều nhất một lần. Thí dụ:

x = ReadLine ()

Nếu x Mod 2 = 0

WriteLine ("Số chẵn")

Kết thúc có

Lợi thế

- Chúng là những chương trình đáp ứng nhu cầu của khách hàng.

- Mặc dù mất nhiều thời gian hơn để tạo mã ban đầu, nhưng nó thường dẫn đến mã chạy mà không có lỗi khi nó được chạy lần đầu tiên.

- Nó tương tự như vốn từ vựng và ký hiệu trong tiếng Anh.

- Dễ dàng xử lý các thay đổi trong chương trình với các thông số kỹ thuật mới trong tương lai.

- Chúng dễ bảo trì hơn.

- Nó rất dễ sử dụng và dễ hiểu. Cuối cùng cần ít thời gian hơn để viết mã. Nó dễ học hơn.

- Chương trình viết bằng ngôn ngữ bậc cao có thể dịch sang nhiều ngôn ngữ máy. Do đó, nó có thể được chạy trên bất kỳ máy tính nào có trình dịch hoặc trình biên dịch phù hợp.

- Chúng chủ yếu định hướng vấn đề hơn là định hướng máy móc.

- Nó độc lập với máy tính mà nó được sử dụng. Nói cách khác, các chương trình được phát triển bằng ngôn ngữ cấp cao có thể chạy trên bất kỳ máy tính nào.

Các chương trình rõ ràng hơn

Lập trình có cấu trúc làm giảm khả năng một chức năng này ảnh hưởng đến chức năng khác. Điều này làm cho các chương trình rõ ràng hơn, vì các biến toàn cục được loại bỏ để thay thế bằng các biến cục bộ.

Do sự thay đổi này, không gian cấp phát bộ nhớ mà một biến toàn cục chiếm có thể được lưu.

Dễ hiểu

Tổ chức giúp dễ dàng hiểu logic lập trình, để hiểu logic đằng sau các chương trình.

Nó cũng giúp những người mới đến từ bất kỳ công ty công nghệ nào hiểu được các chương trình do những người làm trong ngành khác tạo ra, do đó tạo điều kiện thuận lợi cho việc gỡ lỗi mã tiềm năng.

Nhược điểm

- Trình dịch hoặc trình biên dịch phải dịch ngôn ngữ cấp cao sang ngôn ngữ máy. Vì vậy, một cái giá phải trả trong việc sử dụng thời gian của máy tính.

- Mã đối tượng do trình biên dịch tạo ra có thể kém hiệu quả khi so sánh với một chương trình hợp ngữ tương đương.

Cùng một mã lặp lại

Mã được viết có thể xuất hiện trong các phần khác nhau của chương trình. Nó có thể dễ bị các vấn đề khác nhau do vị trí của nó. Chương trình có các biến, có nghĩa là chúng có thể nhận các giá trị khác nhau trong các phần khác nhau của chương trình.

Việc thay đổi kiểu dữ liệu rất phức tạp

Loại dữ liệu đến từ nhiều hàm. Do đó, khi các thay đổi được thực hiện đối với loại dữ liệu đó, thì thay đổi tương ứng phải được thực hiện tại mỗi vị trí tác động lên loại dữ liệu đó trong chương trình. Đây là một công việc thực sự tốn thời gian nếu chương trình rất lớn.

Có thể xem xét trường hợp phát triển phần mềm, trong đó một số lập trình viên làm việc như một nhóm trong một ứng dụng. Trong một chương trình có cấu trúc, mỗi lập trình viên sẽ được chỉ định xây dựng một tập hợp các chức năng và kiểu dữ liệu cụ thể.

Do đó, các lập trình viên khác nhau sẽ xử lý riêng biệt các chức năng khác nhau có kiểu dữ liệu được chia sẻ với nhau.

Các lập trình viên khác trong nhóm phải phản ánh những thay đổi trong kiểu dữ liệu do một lập trình viên thực hiện, trong kiểu dữ liệu mà họ đã xử lý. Nếu không, nhiều hàm sẽ phải được viết lại.

Các ứng dụng

Lập trình có cấu trúc đã hoạt động tốt cho hàng triệu chương trình và hàng tỷ dòng mã. Không có lý do gì để loại bỏ nó.

Đặc biệt, nó hoạt động cực kỳ hiệu quả đối với các chương trình xử lý dữ liệu và xử lý số, cả hai đều được chạy một lần để tạo ra phản hồi.

Hai đặc điểm có xu hướng xác định rõ các vấn đề có thể được tiếp cận theo cách thuần túy có cấu trúc:

- Dữ liệu được xử lý phù hợp chặt chẽ với các loại dữ liệu được tích hợp vào ngôn ngữ, nói chung là số và chuỗi ký tự.

- Chương trình tuân theo một luồng điều khiển được xác định rõ để tạo ra một kết quả duy nhất dựa trên một số đầu vào.

Các chương trình máy tính với những đặc điểm này bao gồm nhiều ứng dụng khoa học, kỹ thuật và xử lý văn bản, cũng như nhiều ví dụ trong sách giáo khoa của các khóa học khoa học máy tính truyền thống.

Không có gì ngạc nhiên khi đây chính xác là những loại chương trình mà những người đầu tiên phát minh ra ngôn ngữ lập trình muốn giải quyết.

Xử lý đối tượng

Hầu hết các ngôn ngữ lập trình hiện đại đều có cấu trúc như thế này: những gì bạn có trong chương trình là các đối tượng và hầu hết mã bao gồm các phương pháp khác nhau để sử dụng dữ liệu được lưu trữ trong các đối tượng đó.

Một chương trình có cấu trúc thường có quyền kiểm soát những gì sẽ xảy ra và khi nó xảy ra, trong khi một chương trình dựa trên sự kiện phải có khả năng phản hồi các sự kiện vào những thời điểm không thể đoán trước.

Người giới thiệu

1. MVPS (2020). Lập trình có cấu trúc. Lấy từ: mvps.net.
2. Alexey (2019). Mô hình lập trình có cấu trúc. Trung bình. Lấy từ: medium.com.
3. Bao gồm Trợ giúp (2020). Lập trình có cấu trúc, Ưu điểm và Nhược điểm của nó. Lấy từ: includehelp.com.
4. Tim Trott (2019). Ngôn ngữ lập trình có cấu trúc. Lonewolf trực tuyến. Lấy từ: alonewolfonline.net.
5. Cổng OO (2020). Công dụng và lợi ích của lập trình có cấu trúc, truyền thống. Lấy từ: ooportal.com.
6. Studeer Snel (2020). Đánh giá cuối cùng - Tóm tắt Ứng dụng lập trình có cấu trúc. Lấy từ: studeersnel.nl.