Một số sai lầm khi dùng tham biến và tham trị trong PASCAL

A - Đặt Vấn đề
	Khi giảng dạy về phần chương trình con ( CTC ) – Tin học 11 tôi nhận thấy hầu hết học sinh rất bỡ ngỡ với các khái niệm hoàn toàn mới mẻ mang tính trừu tượng như: Danh sách tham số, tham số giá trị, tham số biến, tham số hình thức, tham số thực sự
Điều làm tôi không khỏi băn khoăn đó là làm thế nào để học sinh hiểu và nắm bắt được các khái niệm này một cách hiệu quả nhất, nhằm tránh những sự hiểu lầm giữa các khái niệm tham biến và tham trị .
Hiện nay hầu hết các ngôn ngữ bậc cao đều tổ chức hai cách truyền tham số khi gọi một CTC, đó là truyền theo trị và truyền theo biến. Việc truyền tham chiếu theo hai cách khác nhau nhiều khi gây ra những kết quả khác nhau không mong muốn, điều này dẫn đến những lỗi logic rất khó phát hiện. Dưới đây trình bày những sai lầm có thể xảy ra khi sử dụng hai cách truyền tham chiếu và cách dùng chúng cho đúng để đạt được múc đích đã đề ra của chương trình.
Bài viết này không nghiêng về thuật toán của các bài toán khó mà chỉ đưa ra các bài toán có thuật toán đơn giản nhất để học sinh không rơi vào việc giải quyết thuật toán mà chú trọng đến vấn đề của bài viết: “Một số sai lầm khi dùng tham biến và tham trị trong PASCAL”
B- Giải quyết vấn đề:
1. Những tình huống có thể xẩy ra trong khi sử dụng tham biến và tham trị .
Nếu một CTC có danh sách tham số thì các tham số phải được khai báo ở phần đầu sau tên CTC, trong cặp dấu ngoặc tròn. Khai báo một tham số có nghĩa là chỉ ra nó thuộc loại tham số nào ( tham số biến hay tham số trị ) và nó có kiểu dữ liệu là gì?
Ví dụ:	Procedure	Delta(Var x: integer ; y: real);
	Function Beta( a, b: real): real; 
 Danh sách tham số là x, y, a, b. Với x có kiểu dữ liệu Integer y, a, b, có kiểu số thực. Vậy trong danh sách tham số x, y, a, b đâu là tham biến, đâu là tham trị? Bằng trực quan ta dễ dàng nhận thấy x là tham biến vì x có từ khoá Var đứng trước; y, a, b là tham trị vì không có từ khoá Var đứng trước. Để thấy rõ hơn về bản chất sự khác nhau giữa tham biến và tham trị ta xét ví dụ sau:
Ví dụ1:
Progam Vidu1;
	Procedure Tong_hieu(a, b: Integer; Var c, d: Integer ); 
	Begin
	c:= a – b ; 
	d:= a + b ; 
	a:= a*b ;
	End;
	Begin clrscr;
	a:= 10; b:= 3; c:= 5; d:= 6;
	Tong_hieu(a,b,c,d); 
	Write(a,b,c,d);
	Readln;
	End.
 Mới nhìn vào chương trình nhiều học sinh có thể chủ quan đưa ra các giá trị 30, 3, 7, 13 tương ứng với các tham số a, b, c, d. Nhưng kết qủa nhận được sau khi chạy chương trình lại là 10, 3, 7, 13 tương ứng với các tham số a, b, c, d. Vậy tại sao lại có kết quả này?
 Thật vậy, do a, b được truyền theo trị nên khi có lời gọi Tong_hieu(a,b,c,d) thì giá trị của a, b vẫn được giữ nguyên như ban đầu a = 10, b = 3 còn c, d được truyền theo biến nên khi có lời gọi Tong_hieu(a,b,c,d) thì các giá trị của c, d thay đổi c = 7, d = 13
Nhận xét:	Qua ví dụ1, sau khi chạy chương trình thì tham biến có kết quả thay đổi còn tham trị kết quả không thay đổi, đó chính là sự khác nhau cơ bản giữa tham biến và tham trị, ta xét ví dụ sau.
Ví dụ 2: 
Program VD2;
	Var x,y: Integer ;
	Procedure Thamso(Var Z: Integer ; W: Integer);
	Begin
	Z:= 1; W:=1;
	End;
	Begin	{chuong trinh chinh}
	x:= 0; y:= 0;
	Writeln(x:5,y:5);
	Thamso(x,y);
	Writeln(x:5,y:5);
	Readln;
	End.
	Kết quả nào sẽ xuất hiện trên màn hình khi chương trình được thực hiện:
 0 0	0 0	0 0	0 0
	1 0	1 1	0 1	0 0
 Bước vào thân chương trình chính ban đầu x và y đều có giá trị là 0 (do các lệnh x:= 0, y:= 0). Khi gọi thủ tục Thamso(x,y), tham số biến được thay bởi biến x. Điêù này có nghĩa là mọi thao tác đối với z trong thủ tục sẽ xẩy ra đối với x; cụ thể là lệnh gán z:= 1 bây giờ sẽ là x:= 1, tức gán giá trị 1 cho biến x. Còn khi gọi thủ tục Thamso(x,y) tham số w được thay bởi biến y; giá trị của biến y được sao chép sang cho biến w. Tức là w có giá trị 0. Khi bước vào thân thủ tục không có một liên quan nào nữa giữa biến y với w, vì vậy lệnh gán w:= 1 không ảnh hưởng gì đến giá trị của y. Như vậy, giá trị của x được in ra là 1, còn y là 0.
 Với thủ tục Procedure	 Thamso(Var z: Integer ; w: Integer ) thì các lời gọi sau đây có hợp lý không? Thamso(x + 1, y) hay Thamso(2, y). Khi thay lời gọi Thamso(x,y) bằng 2 lời gọi trên thì máy sẽ báo lỗi. Bởi trong lời gọi CTC các tham số biến chỉ được phép thay bởi các biến cùng kiểu, không được là hằng(2) hay biểu thức(x+1), còn các tham số giá trị được phép thay thế bởi hằng, biểu thức hoặc biến đơn. Sự thay thế phải theo đúng trật tự các tham số đã khai báo trong đầu của CTC. Ngoài lời gọi Thamso(x,y) thì các lời gọi Thamso(x,y+1); Thamso(x,3); đều không hợp lý. Đây chính là một sự khác nhau nữa giữa tham biến và tham trị.
 Nhận xét: Khi đã nhận biết được sự khác nhau giữa tham biến và tham trị thì một CTC có tham số lúc nào cần đến tham biến, lúc nào cần đến tham trị? 
Ví dụ 3: 
	Program VD3;
 Var x,y: Integer;
Procedure Hoandoi(x,y:Integer);
Var t:Integer;
Begin
 	t:= x; x:= y; y:= t;
End;
Begin
 	x:=1; y:= 2;
 	Hoandoi(x,y);
 	Writeln(‘Hai so chua hoandoi:’,x:2,y:2);
 	Write('x=',x:2,' y=',y:2);
 	Readln;
End.
 Thủ tục Hoandoi(x,y) trong ví dụ này dùng để đổi giá trị giữa 2 biến nguyên x và y. Tuy nhiên khi chạy chương trình, điều này không xẩy ra. Giá trị của 2 biến nguyên x và y trước khi gọi thủ tục x có giá trị bằng 1, y có giá trị bằng 2 và sau khi gọi thủ tục Hoandoi(x,y) giá trị của x, y có giá trị vẫn không đổi: x=1, y=2.
 Vậy lỗi xẩy ra do thủ tục Hoandoi(x,y) tổ chức truyền theo trị nên các giá trị của các biến x và y không bị ảnh hưởng bởi các lệnh đổi giá trị trong thủ tục này. Nếu sữa lại việc khai báo các tham số trong thủ tục tráo đổi là truyền theo biến (thêm từ khoá Var trước x, y trong phần đầu của thủ tục) thì chương trình sẽ cho kết quả như mong muốn: x=2, y=1.
 Ví dụ 4:
	Program VD4;
Var tu,mau,d:word;
Function UCLN(Var a,b:Word):Word;
Begin
 	 While ab Do
 	 If a>b Then a:= a-b
 	 Else b:= b-a;
 	 UCLN:= a;
End;
Begin
 	Write('nhap tu so:'); Readln(tu);
 	Write('nhap mau so:'); Readln(Mau);
 	 d:= UCLN(tu,mau); writeln('d =:',d);
 	If d>1 Then
 	Begin
 	 	Tu:= tu Div d;
 	 	mau:= mau Div d;
 	End;
 	Writeln('phan so duoc toi gian la:',tu,'/',mau);
 	 Readln;
End.
 Chương trình trên sử dụng hàm UCLN(a, b) để tối giản một phân số khi nhập từ bàn phím các giá trị tử số và mẩu số của nó.
 Nhìn vào chương trình ta không phải bàn đến tính đúng đắn của công thức. Vì ta thấy chương trình trên trả về UCLN của hai số nguyên dương a và b và dùng hàm này để tính d là UCLN của tử và mẫu. Phân số tối giản nhận được bằng cách cùng chia tử và mẫu cho d. Tuy nhiên khi chạy chương trình, ta luôn nhận được kết quả không mong muốn là 1/1 cho mọi phân số. Vậy lỗi do đâu?
Lỗi logic này xẩy ra do hàm UCLN được tổ chức truyền theo tham biến, nên sau lời gọi d:= UCLN(tu,mau) , ta được đồng thời các giá trị d, tu, mau bằng nhau và bằng d. Để chương trình cho kết quả đúng ta phải sửa lại việc khai báo các tham số trong hàm UCLN là truyền theo tham trị ( bỏ từ khoá Var trước a, b). 
Nhận xét:	Việc tổ chức truyền theo trị hay truyền theo biến cho một tham số là không thể tuỳ tiện vì nó có thể dẫn đến những kết quả sai với yêu cầu của bài toán. Qua hai ví dụ trên đã minh hoạ các tình huống có thể xảy ra. Ví dụ 3 cho một kết quả sai khi truyền theo trị trong khi nếu sửa lại việc khai báo các tham số trong thủ tục Hoandoi là truyền theo tham biến thì chương trình sẽ cho kết quả đúng với yêu cầu của bài toán. Còn ở ví dụ 4 cho thấy một kết quả sai khi truyền theo tham biến. 
Ví dụ 5: 
Program VD5;
Var a: Byte;
Function F(Var x:Byte):Byte;
Begin
 	x:=x+1; F:=x;
End;
Begin
 	a:=5; Writeln(F(a)+F(a));
 Readln;
End.
 Chương trình đơn giản trên đưa ra màn hình giá trị F(a)+F(a) với a = 5. Bằng suy luận thông thường, kết quả đúng phải là 12 vì tại a = 5, F (a) cho giá trị 6. Tuy nhiên khi chạy chương trình ta sẽ nhận được kết quả 13. Có thể sửa biểu thức F(a)+F(a) thành biểu thức 2*F(a) lúc này ta sẽ nhận được kết quả là 12. Chương trình vẫn thực hiện đúng những lệnh mà ta viết, chỉ có điều ở đây xuất hiện hiệu ứng phụ do hàm F được tổ chức truyền theo biến đối với tham biến x của nó. Lệnh x:= x + 1 trong hàm F sẽ làm biến a tăng lên một đơn vị mỗi khi gọi F(a) khi thực hịên biểu thức F(a)+F(a), giá trị F(a) được gọi hai lần. Tại lần thứ nhất a = 5, do đó F(a) = 6 , tại lần gọi thứ hai lúc đó a = 6 do đó F(a) = 7 và ta nhận được kết quả 13.
Trong khi đó biểu thức 2*F(a) chỉ gọi giá trị F(a) một lần vì thế mà ta nhận được kết quả là 12. Nếu sửa lại việc truyền cho tham biến x của hàm F là theo trị thì không còn sự khác nhau như vậy nữa.
 Nhận xét: Như vậy, khi truyền một tham số cho CTC, nếu ta muốn bảo vệ giá trị của tham số đó khỏi bị CTC “ vô tình phá” thì tham số đó phải được dùng như là tham trị. Khi đó cho phép giá trị đầu vào tương ứng có thể là hằng, biểu thức hoặc biến nguyên. Còn một tham số nếu muốn dùng để lấy kết quả (những biến đổi) do chương trình con đem lại thì tham số đó phải là tham biến và giá trị đầu vào tương ứng chỉ có thể là biến.
2. Xây dựng một số câu hỏi trắc nghiệm và bài tập phục vụ cho tiết kiểm tra.
Câu 1: Với a là tham biến, b là tham trị thì khai báo phần đầu cho thủ tục nào sau đây là đúng? (a, b đều có kiểu DL Integer)
Procedure M(Var a:Integer ; b: Integer );
Procedure M(a,b: Integer );
Procedure M(Var a,b: Integer );
Procedure M(a: Integer ; Var b: Integer ) ;
Đáp án: A
Câu2: Cho biết giá trị tương ứng cho các biến a, b, c, d sau khi chạy thử chương trình : 
Progam Vidu1;
	Procedure Tong_hieu(a, b: Integer; Var c, d: Integer ); 
	Begin
	c:= a – b ; 
	d:= a + b ; 
	a:= a*b ;
	End;
	Begin clrscr;
	a:= 10; b:= 3; c:= 5; d:= 6;
	Tong_hieu(a,b,c,d); 
	Write(a,b,c,d);
	Readln;
	End.
A. 30, 3, 7, 13	B. 10, 3, 7, 13	C. 10, 3, 5, 6	D. 30, 3, 5, 6
Đáp án: B
Câu 3: Số nào được in ra màn hình khi thực hiện chương trình sau?
Program c3;
Var a,b:byte;
Procedure Thu1(Var a:byte);
Begin
 a:= 2*a; b:=b+5;
End;
Begin
 a:= 3; b:= 7; Thu1(b);
 a:= a+b; Writeln(a);
 Readln;
End.	
A. 13	B. 19	C. 22	D. (Một đáp án khác)
Đáp án: C
Câu 4: Số nào được in ra màn hình khi thực hiện chương trình sau?
program C4;
Var x:integer;
Procedure Thaydoi( x:integer);
Begin
 x:=1;
end;
Begin
 x:=0; Thaydoi(x); Writeln(x:3);
 readln
End.
	A. 1	B. 0	C. 1 0	D. 0 1
Đáp án: B 
Câu 5: Chương trình sau cho kết quả gì? 
Program VD5;
Var a: Byte;
Function F(Var x:Byte):Byte;
Begin
 	x:=x+1; F:=x;
End;
Begin
 	a:=5; Writeln(F(a)+F(a));
 Readln;
	End.
A. 10	B. 11	C. 12	D. 13
Đáp án: D
Câu 6: (Ta cũng có thể có câu hỏi như sau đối với Vd5):
	Hãy sửa lỗi chương trình trên để chương trình có kết quả là 12 ?
Đáp án: Cách 1: Function F( x:Byte):Byte;
	 Cách 2: Thay biểu thức (F(a)+F(a))thành biểu thức (2*F(a)) 	
Câu 7: Với đầu thủ tục: 
	Procedure N( x:Integer ; Var y:Integer );
 m là biến nguyên, các lời gọi sau đây lời gọi nào là hợp lệ?
N(m,m+3);
N(2,m);
N(m+1,4);
N(2,3*m+5);
Đáp án: B
Câu 8: Hãy sữa lỗi chương trình sau và cho biết chương trình sau làm việc gì?
	Program 	C8;
	Var n:integer;
	Begin
	Function fibo( Var n: longint):longint;
	Begin
	If n<3 then fibo:= 1
	Else fibo:= fibo(n-1)+fibo(n-2);
	End;
	Write(‘nhap n:’); Readln;
	Writeln(fibo(n));
	Readln;
	End.
Đáp án: Chương trình được sữa lỗi:
	Program 	C8;
	Var n:integer;
	Function fibo(n: longint):longint;
	Begin
	If n<3 then fibo:= 1
	Else fibo:= fibo(n-1)+fibo(n-2);
	End;
	Begin
	Write(‘nhap n:’); Readln(n);
	Writeln(fibo(n));
	Readln;
	End.
	Chương trình dùng hàm để tính dãy số Fibonaxi F1, F2, , Fn 
với F1= F2=1	 
 Fn =Fn-1+Fn-2(n>2) .
C- Kết luận 
	 Đề tài đã thu được một số kết quả sau:
Xây dựng được hệ thống câu hỏi, bài tập để giảng dạy chương VI – phần CTC và lập trình có cấu trúc,
Sử dụng các ví dụ này vào trong các đề kiểm tra: tìm đáp án đúng hay sửa lỗi chương trình
Đề tài đã được ứng dụng để giảng dạy và đạt kết quả tốt trong năm học vừa qua. Phần lớn học sinh đã phân biệt được bản chất của sự khác nhau giữa tham biến và tham trị và cách sử dụng chúng.
 D- Kiến Nghị
Để tiết kiệm thời gian và các giờ học đạt kết quả cao, giáo viên cần chuẩn bị sẵn các chương trình vào máy hay trên khổ giấy lớn. Học sinh có thể chạy chương trình và thử với các bộ test khác nhau (Tốt hơn là dạy bằng máy chiếu vì hầu hết trường nào cũng đã có).
Bài viết này mới chỉ là một phần của CTC, chúng tôi mong rằng có nhiều bài viết về những vấn đề còn lại của CTC để hoàn thiện cả phần CTC. 
Tháng 4 / 2008
Tài liệu tham khảo
Hồ Sĩ Đàm – Hồ Cẩm Hà - Trần Đỗ Hùng – Nguyễn Đức Nghĩa – Nguyễn Thành Tùng – Ngô ánh Tuyết . Tin học 11(SGK thí điểm), NXB Giáo dục.
Hồ Sĩ Đàm – Hồ Cẩm Hà - Trần Đỗ Hùng – Nguyễn Đức Nghĩa – Nguyễn Thành Tùng – Ngô ánh Tuyết . Tin học 11(SGV thí điểm), NXBGD.
Lê Khắc Thành – Hồ Cẩm Hà - Nguyễn Vũ Quốc Hưng. Tài liệu bồi dưỡng thường xuyên cho GV THPT chu kỳ III (2004 – 2007).
Quách Tuấn Ngọc. Ngôn ngữ lập trình PASCAL (lý thuyết và bài tập).