Bài 15. Bài toán tin học

Tính lương là một phần của những vấn đề mà doanh nghiệp cần phải giải quyết. Việc trả lương thoả đáng và kịp thời thể hiện tính chuyên nghiệp và có trách nhiệm của doanh nghiệp, đem lại sự hài lòng cho nhân viên, động viên họ làm việc chăm chỉ, đạt hiệu quả cao. Qua ví dụ về bài toán tính lương, em sẽ biết cách chuyển nhiều nhiệm vụ trong thực tế thành một bài toán trong tin học và giao cho máy tính thực hiện.

Mỗi quy trình thanh toán tiền lương là một giải pháp để một doanh nghiệp giải quyết vấn đề trả lương cho người lao động, đồng thời lưu trữ đủ dữ liệu để tính toán hiệu quả kinh doanh và đối chiếu dữ liệu khi cần thiết. Hình 15.1 mô tả một quy trình thanh toán tiền lương, trong đó bước tính toán tiền lương thường được giao cho máy tính thực hiện. Như vậy, em có thể thấy trong quy trình giải quyết vấn đề có những bước (những vấn đề nhỏ hơn) có thể chuyển giao cho máy tính thực hiện. Sau đây, ta xét một trường hợp cụ thể.

Trong Hoạt động 2, quy trình tính lương cho nhân viên, sau khi lược bỏ những bước không cần sử dụng máy tính như chấm công hay xây dựng công thức tính toán.... chỉ còn lại bài toán tính toán. Bài toán tính toán đó có thể giao cho máy tính thực hiện nên còn được gọi là bài toán tin học.

Ví dụ về một số bài toán tin học: 1) Giải phương trình ax² + bx + c = 0. Đầu vào là các hệ số a, b, c. Giá trị đầu ra là nghiệm của phương trình (nếu có) hoặc thông báo “phương trình vô nghiệm”, nếu phương trình không có nghiệm. 2) Tính ước số chung lớn nhất của hai số nguyên. Đầu vào là hai số nguyên a và b. Giá trị đầu ra là ước số chung lớn nhất của a và b (nếu chúng không đồng thời bằng 0) hoặc thông báo “không có ước chung lớn nhất” (nếu a = b = 0). Tuy nhiên, máy tính không chỉ tính toán với những giá trị số mà còn có thể xử lí cả những dữ liệu khác như văn bản, hình ảnh, âm thanh,... Vì vậy, đầu vào và đầu ra của bài toán tin học không chỉ là các số. Chẳng hạn: dịch từ tiếng Việt sang tiếng Anh. Đầu vào là văn bản (câu) tiếng Việt. Đầu ra là văn bản (câu) tiếng Anh tương ứng dưới dạng văn bản hoặc âm thanh.

Việc giải một bài toán tin học cũng trải qua những bước tương tự quá trình giải quyết vấn đề được nêu trong Bài 14. Với bài toán tính lương bằng máy tính, em cần thực hiện các việc sau: 1) Xác định bài toán: Xác định đầu vào, đầu ra. Chẳng hạn, đầu vào là hai giá trị mức lương (muc_luong) và số giờ làm việc trong tuần (tgian_laodong) của nhân viên. Đầu ra là tiền lương (tien_luong) của nhân viên. 2) Xây dựng thuật toán: Chia bài toán thành những bài toán nhỏ bằng cách trả lời hai câu hỏi: (1) Để giải bài toán, cần phải qua

Hình 15.1 mô tả một quy trình thanh toán tiền lương, trong đó bước tính toán tiền lương thường được giao cho máy tính thực hiện. Như vậy, em có thể thấy trong quy trình giải quyết vấn đề có những bước (những vấn đề nhỏ hơn) có thể chuyển giao cho máy tính thực hiện. Sau đây, ta xét một trường hợp cụ thể.

Bài toán tin học được xác định bởi đầu vào và đầu ra như minh hoạ trong Hình 15.2.

Đầu vào là những giá trị cho trước. Ví dụ: mức lương và số giờ làm việc trong tuần của một nhân viên.

Đầu ra là giá trị phải tìm hoặc kết quả của hành động. Ví dụ: tiền lương theo tuần của nhân viên đó.

Ví dụ về một số bài toán tin học:

1) Giải phương trình $a{x}^2+bx+c=0$. Đầu vào là các hệ số a, b, c. Giá trị đầu ra là nghiệm của phương trình (nếu có) hoặc thông báo "phương trình vô nghiệm", nếu phương trình không có nghiệm.

2) Tính ước số chung lớn nhất của hai số nguyên. Đầu vào là hai số nguyên a và b. Giá trị đầu ra là ước số chung lớn nhất của a và b (nếu chúng không đồng thời bằng 0) hoặc thông báo “không có ước chung lớn nhất" (nếu $a=b=0)$.

Tuy nhiên, máy tính không chỉ tính toán với những giá trị số mà còn có thể xử lí cả những dữ liệu khác như văn bản, hình ảnh, âm thanh,... Vì vậy, đầu vào và đầu ra của bài toán tin học không chỉ là các số. Chẳng hạn: dịch từ tiếng Việt sang tiếng Anh. Đầu vào là văn bản (câu) tiếng Việt. Đầu ra là văn bản (câu) tiếng Anh tương ứng dưới dạng văn bản hoặc âm thanh.

1) Xác định bài toán: Xác định đầu vào, đầu ra. Chẳng hạn, đầu vào là hai giá trị mức lương (muc_luong) và số giờ làm việc trong tuần (tgian_laodong) của nhân viên. Đầu ra là tiền lương (tien_luong) của nhân viên.

2) Xây dựng thuật toán: Chia bài toán thành những bài toán nhỏ bằng cách trả lời hai câu hỏi: (1) Để giải bài toán, cần phải qua

những bước nào? (2) Các bước đó cần được thực hiện theo thứ tự nào? Chẳng hạn, ban đầu, bài toán tính lương có thể chia thành ba bước và được thực hiện tuần tự như sau:

Bước 1. Nhập dữ liệu đã cho (đầu vào): muc_luong và tgian_laodong.

Bước 2. Xử lí dữ liệu đã cho để tính giá trị cần biết (đầu ra) tien_luong.

Bước 3. Xuất giá trị đầu ra tìm được: tien_luong.

Việc chia nhỏ cần được tiếp tục cho đến khi mỗi bước có thể chuyển thành một câu lệnh máy tính thực hiện được.

Thuật toán cần được mô tả bằng cách chỉ sử dụng những cấu trúc điều khiển cơ bản (tuần tự, rẽ nhánh và lặp). Chẳng hạn, thuật toán tính lương có thể được mô tả như Hình 15.3.

3) Cài đặt thuật toán: Việc cài đặt thuật toán thành chương trình máy tính là bước thực hiện giải pháp. Có những cách cài đặt khác nhau của cùng một thuật toán. Em cũng có thể bổ sung biến để giảm bớt thời gian tính toán. Trong bài toán tính lương, các biến luong_dmuc và luong_vuot được sử dụng để lưu trữ các giá trị trung gian trong quá trình tính toán.

4) Gỡ lỗi và hiệu chỉnh chương trình: Sau khi chương trình được cài đặt, em cần chạy chương trình với những dữ liệu khác nhau, gỡ lỗi và hiệu chỉnh để có một chương trình chạy tốt. Gỡ lỗi là một trong những bước cần thiết của việc lập trình.

Chúng ta hãy cùng giải một bài toán tin học khác: Tìm và hiển thị giá trị lớn nhất của những số nguyên dương được nhập vào từ bàn phím. Số lượng các số trong dãy không được biết trước khi nhập dữ liệu, chỉ biết rằng quá trình nhập các số của dãy sẽ kết thúc khi nhập vào số 0. Yêu cầu chỉ sử dụng một biến số nguyên để nhập dữ liệu đầu vào.

1) Xác định bài toán Đầu vào: x là số nguyên dương được nhập nhiều lần từ bàn phím, kết thúc bởi số 0. Đầu ra: max là số lớn nhất trong các giá trị đã nhập.

2) Xây dựng thuật toán Bài toán chỉ sử dụng một biến x để nhập dữ liệu nhiều lần. Vì vậy, x được xử lí ngay sau khi nhập, sau đó được dành để tiếp tục nhập giá trị tiếp theo. Khi đó thuật toán có thể mô tả thành ba bước thực hiện tuần tự: 1. Gán cho max giá trị bằng 0. 2. Lặp nhiều lần thao tác: nhập x và gán lại max theo giá trị x nhận được. 3. In kết quả. Thao tác nhập giá trị của x và xử lí giá trị đó được đặt trong một vòng lặp. Trong vòng lặp đó: Điều kiện kết thúc vòng lặp: $(x=0)$. Thân lặp: nhập x và so sánh nó với max để thay thế max nếu $(x>max)\mathrm{.}$ Giá trị khởi đầu vòng lặp: max $=0$ để có thể thay đổi khi số nguyên dương đầu tiên được nhập. Lưu ý: Các số x nhập vào là số nguyên dương nên số lớn nhất max tìm được cũng là một số nguyên dương.

Trường hợp không có số nguyên dương nào được nhập, max không có dữ liệu để so sánh nên không thay đổi. Vì vậy, nếu sau vòng lặp max $=0$ thì hiển thị “Không có dữ liệu!". Trường hợp các số âm được nhập vào sẽ không được tính nhưng dù có đem so sánh thì cũng không làm sai kết quả.

Thuật toán tính số lớn nhất max được mô tả bằng cách liệt kê các bước như trong Hình 15.4a và bằng sơ đồ khối như trong Hình 15.4b. (Việc cài đặt thuật toán và gỡ lỗi sẽ được thực hiện ở phần Nhiệm vụ 2 trong Bài 16.)