วันจันทร์ที่ 8 กรกฎาคม พ.ศ. 2556

อัลกอริทึม

การเขียนรหัสจำลอง


ซูโดโค้ด (Pseudocode) หรือ ในภาษาไทย เรียกว่า รหัสจำลอง หรือ รหัสเทียม
คือ การจำลองการเขียนโปรแกรม โดยเขียนคำสั่งเป็นภาษาอะไรก็ได้ เช่น ไทย หรือ อังกฤษ ฯลฯ ที่ไม่ใช่ภาษาคอมพิวเตอร์ขั้นสูงอย่าง ภาษา C หรือ Java ซูโดโค้ดนี้จะไม่ขึ้นกับภาษาคอมพิวเตอร์ใดๆ โดยเฉพาะ ใช้อธิบายการทำงานของโปรแกรม เนื่องจากสื่อด้วยภาษาง่ายๆ อย่าง ไทย, อังกฤษ ทำให้ผู้อ่านเข้าใจได้ง่าย และตรงกัน โดยปกติแล้วมักใช้ภาษาอังกฤษ เนื่องจากสามารถแปลเป็นภาษาคอมพิวเตอร์ได้ง่าย
หลักในการเขียน Pseudocode
1. คำสั่งที่เขียนใช้ภาษาที่เข้าใจง่าย ไม่ต้องคำนึงถึงภาษาคอมพิวเตอร์
2. ในหนึ่งบรรทัด ให้มีเพียงหนึ่งคำสั่งเท่านั้น
3. ใช้ย่อหน้าในการแสดงกลุ่มของคำสั่ง ที่เป็นคำสั่งย่อยในคำสั่งพวกเงื่อนไข เช่น if-else, while, for ฯลฯ
4. ในการเขียนแต่ละคำสั่งให้เรียงการทำงานจากบนลงล่าง และมีทางออกหรือจุดสิ้นสุดเพียงจุดเดียว
5. กลุ่มคำสั่งอาจจะเขียนรวมกันเป็นโมดุล และเวลาเรียกใช้ก็เรียกใช้ผ่านชื่อโมดุล (คล้ายกับการเรียกใช้ฟังก์ชัน)
ตัวอย่างที่ 1 จงเขียน Pseudocode จากโปรแกรมหาผลรวมของตัวเลข 2 ค่า แล้วแสดงผลรวมออกมาทางหน้าจอ
1. read x , y
2. calculate sum = x + y
3. print sum
ตัวอย่างที่ 2 จงเขียน Pseudocode จากโปรแกรมรับตัวเลข 1 ค่าแล้วตรวจสอบว่าเป็นเลขคู่หรือเลขคี่
1. read x
2. if x % 2 = 0 <– ตรวจสอบว่าเศษจากการหาร x ด้วย 2 เท่ากับ 0 หรือไม่
1. then
1. print “even”
2. else
1. print “odd”
ตัวอย่างที่ 3 จงเขียน Pseudocode จากโปรแกรมหาค่าเฉลี่ยของตัวเลข 10 ค่า แล้วแสดงค่าเฉลี่ยออกมาทางหน้าจอ
1. for i = 1 to 10 <– เป็นคำสั่งวนรอบจำนวน 10 รอบ
1. read num
2. calculate sum = sum + num
2. calculate mean = sum / 10
3. print mean
ตัวอย่างที่ 4 จงเขียน Pseudocode จากโปรแกรมหาค่าเฉลี่ยของตัวเลข n ค่า แล้วแสดงค่าเฉลี่ยออกมาทางหน้าจอ
1. read n
2. for i = 1 to n <– เป็นคำสั่งวนรอบจำนวน n รอบ
1. read num
2. calculate sum = sum + num
3. calculate mean = sum / n
4. print mean
ตัวอย่างที่ 5 จงเขียน Pseudocode จากโปรแกรมเปรียบเทียบตัวเลข 2 ค่า แล้วแสดงความสัมพันธ์ออกมา
1. read x , y
2. if x > y
1. then
1. print “x > y”
2. else if x < y
1. then
1. print “x < y”
2. else
1. print “x = y”

การเขียนแผนผัง

ผังงานหรือเรียกกันว่าโฟลวชาร์ต เป็นแผนภาพที่ใช้ออกแบบและอธิบายการทำงานของโปรแกรม โดยอาศัยรูปทรงต่างๆ ควบคู่ไปกับลูกศร แต่ละรูปในแผนภาพ จะหมายถึงการทำงานหนึ่งขั้นตอน ส่วนลูกศรจะแทนลำดับการทำงานขั้นตอนต่างๆ รวมทั้งทิศทางการไหลของข้อมูลตั้งแต่เริ่มต้นจนได้ผลลัพธ์ตามต้องการ ระบบงานทุกชนิดที่ผ่านการวิเคราะห์เป็นลำดับขั้นตอนแล้ว จะสามารถเขียนเป็นผังงานได้
ประโยชน์ของผังงาน     1. ช่วยอธิบายลำดับขั้นตอนการทำงานของโปรแกรม
     2. ทำให้ตรวจสอบข้อผิดพลาดของโปรแกรมได้ง่าย     3. ทำให้ผู้อื่นสามารถศึกษาการทำงานของโปรแกรมและแก้ไขโปรแกรมได้ง่าย การเขียนผังงานที่ดี     1. เขียนตามสัญลักษณ์ที่กำหนด
     2. ใช้ลูกศรแสดงทิศทางการทำงานจากบนลงล่าง
     3. อธิบายสั้นๆ ให้เข้าใจได้ง่าย
     4. ทุกแผนภาพต้องมีทิศทางเข้าออก     5. ไม่ควรโยงลูกศรไปที่ไกลมากๆ ถ้าต้องทำให้ใช้สัญลักษณ์การเชื่อมต่อแทน การเขียนผังงานสามารถแบ่งออกได้เป็นสองประเภทใหญ่ๆ คือ
  1. ผังงานระบบ (System FlowChart)
ใช้แสดงขั้นตอนการทำงานภายในระบบงานหนึ่งๆ โดยกล่าวถึงข้อมูลต่างๆ ที่เกี่ยวข้องทั้งหมด เช่น เอกสารเบื้องต้นคืออะไร วัสดุที่ใช้คืออะไร ใช้หน่วยความจำประเภทใด จะต้องส่งผ่านไปยังหน่วยงานใด วิธีการประมวลผลและการแสดงผลลัพธ์
  1. ผังงานโปรแกรม (Program Flowchart)
ผังงานประเภทนี้จะแสดงถึงขั้นตอนของคำสั่งที่ใช้ในโปรแกรม การรับข้อมูล การประมวลผล การแสดงข้อมูล บางครั้งจะเรียกว่าผังการเขียนโปรแกรม สัญลักษณ์ที่ใช้ในการเขียนผังงาน
            การเขียนผังงานจะต้องใช้ภาพสัญลักษณ์ต่างๆ นำมาเรียงต่อกันเพื่อแสดงลำดับการทำงาน สัญลักษณ์มาตรฐานที่เรียกว่าสัญลักษณ์ ANSI (American National Standards Institute)
  
สัญลักษณ์ผังงาน



กระบวนการเทคโนโลยีสารสนเทศ



การวิเคราะห์และกำหนดรายละเอียดของปัญหา
การวิเคราะห์และกำหนดรายละเอียดของปัญหา (State the problem) ขั้นตอนนี้เป็นขั้นตอนแรกสุดก่อนที่จะลงมือแก้ปัญหา แต่ผู้แก้ปัญหามักจะมองข้ามความสำคัญของขั้นตอนนี้
อยู่เสมอ จุดประสงค์ของขั้นตอนนี้ คือการทำความเข้าใจกับปัญหาเพื่อแยกให้ออกว่าข้อมูลที่กำหนดมาในปัญหาหรือเงื่อนไขของปัญหาคืออะไร และสิ่งที่ต้องการคืออะไร อีกทั้งวิธีการที่ใช้ประมวลผล ในการวิเคราะห์ปัญหาใด กล่าวโดยสรุปมีองค์ประกอบในการวิเคราะห์ ดังนี้
          1. การระบุข้อมูลเข้า  ได้แก่ การพิจารณาข้อมูลและเงื่อนไขที่กำหนดมาในปัญหา
          2. การระบุข้อมูลออก  ได้แก่ การพิจารณาเป้าหมายหรือสิ่งที่ต้องหาคำตอบ
          3  การกำหนดวิธีประมวลผล  ได้แก่ การพิจารณาขั้นตอนวิธีหาคำตอบหรือข้อมูลออก


การเลือกเครื่องมือและออกแบบขั้นตอน

 การเลือกเครื่องมือและออกแบบขั้นตอนวิธี (Tools and Algorithm development) ขั้นตอนนี้เป็นขั้นตอนของการวางแผนในการแก้ปัญหาอย่างละเอียดถี่ถ้วน หลังจากที่เราทำความเข้าใจกับปัญหา พิจารณาข้อมูลและเงื่อนไขที่มีอยู่ และสิ่งที่ต้องการหาในขั้นตอนที่  1  แล้ว เราสามารถคาดคะเนวิธีการที่จะใช้ในการแก้ปัญหา ขั้นตอนนี้จำเป็นต้องอาศัยประสบการณ์ของผู้แก้ปัญหาเป็นหลัก หากผู้แก้ปัญหาเคยพบกับปัญหาทำนองนี้มาแล้วก็สามารถดำเนินการตามแนวทางที่เคยปฏิบัติมา
            ขั้นตอนนี้จะเริ่มจากการเลือกเครื่องมือที่ใช้ในการแก้ปัญหา โดยพิจารณาความเหมาะสมระหว่างเครื่องมือกับเงื่อนไขต่างของปัญหาซึ่งหมายรวมถึงความสามารถของเครื่องมือในการแก้ปัญหาดังกล่าว และสิ่งที่สำคัญคือความคุ้นเคยในการใช้งานเครื่องมือนั้นๆ ของผู้แก้ปัญหา
            อีกสิ่งหนึ่งที่สำคัญในการแก้ปัญหา คือยุทธวิธีที่ใช้ในการแก้ปัญหาหรือที่เราเรียกว่า            ขั้นตอนวิธี(algorithm) ในการแก้ปัญหา  หลังจากที่เราได้เครื่องมือช่วยแก้ปัญหาแล้ว ผู้แก้ปัญหาต้องวางแผนว่าจะใช้เครื่องมือดังกล่าวเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ถูกต้องและดีที่สุด การออกแบบขั้นตอนวิธีในการแก้ปัญหา ผู้แก้ปัญหาควรใช้แผนภาพหรือเครื่องมือในการแสดงขั้นตอนการทำงานเพื่อให้ง่ายต่อความเข้าใจ เช่น  ผังงาน (flowchart) ที่จำลองขั้นตอนวิธีการแก้ปัญหาในรูปของสัญลักษณ์  รหัสลำลอง (pseudo code) ซึ่งเป็นการจำลองขั้นตอนวิธีการแก้ปัญหาในรูปของคำบรรยาย การใช้เครื่องมือช่วยออกแบบดังกล่าวนอกจากแสดงกระบวนการที่ชัดเจนแล้ว ยังช่วยให้ผู้แก้ปัญหาสามารถหาข้อผิดพลาดของวิธีการที่ใช้ได้ง่ายและแก้ไขได้อย่างรวดเร็ว



การดำเนินการแก้ปัญหา



การดำเนินการแก้ปัญหา (Implementation) หลังจากที่ได้ออกแบบขั้นตอนวิธี
เรียบร้อยแล้ว ขั้นตอนนี้เป็นขั้นตอนที่ต้องลงมือแก้ปัญหาโดยใช้เครื่องมือที่ได้เลือกไว้ หากการแก้ปัญหาดังกล่าวใช้คอมพิวเตอร์เข้ามาช่วย  ขั้นตอนนี้ก็เป็นการใช้โปรแกรมสำเร็จหรือใช้ภาษาคอมพิวเตอร์เขียนโปรแกรมแก้ปัญหา ขั้นตอนนี้ต้องอาศัยความรู้เกี่ยวกับเครื่องมือที่เลือกใช้ซึ่งผู้แก้ปัญหาต้องศึกษาให้เข้าใจและเชี่ยวชาญ ในขณะที่ดำเนินการหากพบแนวทางที่ดีกว่าที่ออกแบบไว้ก็สามารถปรับเปลี่ยนได้




การตรวจสอบและปรับปรุง
   

  หลังจากที่ลงมือแก้ปัญหาแล้ว ต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าวิธีการนี้ให้ผลลัพธ์ที่ถูกต้อง โดยผู้แก้ปัญหาต้องตรวจสอบว่าขั้นตอนวิธีที่สร้างขึ้นสอดคล้องกับรายละเอียดของปัญหา ซึ่งได้แก่ ข้อมูลเข้า และข้อมูลออก เพื่อให้มั่นใจว่าสามารถรองรับข้อมูลเข้าได้ในทุกกรณีอย่างถูกต้องและสมบูรณ์ ในขณะเดียวกันก็ต้องปรับปรุงวิธีการเพื่อให้การแก้ปัญหานี้ได้ผลลัพธ์ที่ดีที่สุด