การถ่ายทอดความคิดในการแก้ปัญหาด้วยอัลกอลิทึม

การเขียนรหัสจำลอง

                   รหัสลำลองหรือ pseudocode เป็นคำบรรยายที่เขียนแสดงขั้นตอนวิธี(algorithm) ของการเขียนโปรแกรม โดยใช้ภาษาที่กะทัดรัด สื่อสารกับโปรแกรมเมอร์ผู้เขียนโปรแกรม โดยอาจใช้ภาษาที่ใช้ทั่วไปและอาจมีภาษาที่ใช้ในการเขียนโปรแกรมประกอบ แต่ไม่มีมาตรฐานแน่นอนในการเขียน pseudocode  และไม่สามารถนำไปทำงานบนคอมพิวเตอร์โดยตรง(เพราะไม่ใช่คำสั่งในภาษาคอมพิวเตอร์) และไม่ขึ้นกับภาษาคอมพิวเตอร์ภาษาใดภาษาหนึ่ง

                    นิยมใช้ pseudocode แสดง algorithmมากกว่าใช้ผังงาน เพราะผังงานอาจไม่แสดงรายละเอียดมากนักและใช้สัญลักษณ์ซึ่งทำให้ไม่สะดวกในการเขียน เช่นโปรแกรมใหญ่ ๆ มักจะประกอบด้วยคำสั่งต่างๆที่ใกล้เคียงกับภาษาคอมพิวเตอร์ที่ใช้ในการเขียนโปรแกรมจริงๆ เช่น begin…end, if…else, do…while, while, for, read และ print 

                    การเขียนรหัสจำลองจะต้องมีการวางแผนสำหรับการอ้างอิงถึงข้อมูลต่างๆที่จะใช้ในโปรแกรมด้วยการสร้างตัวแปร โดยใช้เครื่องหมายเท่ากับ (=) แทนการกำหนดค่าให้กำหนดตัวแปรนั้นๆ
การเขียนผังงาน
ผังงาน (flowchart) คือ แผนภาพซึ่งแสดงลำดับขั้นตอนของการทำงาน โดยแต่ละขั้นตอนจะถูกแสดงโดยใช้สัญลักษณ์ซึ่งมีความหมายบ่งบอกว่า ขั้นตอนนั้น ๆ มีลักษณะการทำงาน ทำให้ง่ายต่อความเข้าใจ ว่าในการทำงานนั้นมีขั้นตอนอะไรบ้าง และมีลำดับอย่างไร

ตัวอย่างการเขียน Pseudocode

1 : การเขียน Pseudocode ในการหาค่าผลบวกเลข 3 จำนวน ที่รับเข้ามาทางแป้นพิมพ์

Algorithm Summation

 1. SUM = 0

 2. INPUT (value1)

 3. INPUT (value2)

 4. INPUT (value3)

 5. SUM = value1 + value2 + value3

 6. OUTPUT (SUM)

 End.

2 : การเขียน Pseudocode ในการคำนวณหาพื้นที่สามเหลี่ยม

Algorithm Triangle area

 1. area = 0

 2. Read Base

 3. Read Height

 4. Compute area = 1/2 * Base * Height

 5. Point area

End.

3 : การหาค่าเฉลี่ย 

Algorithm Avarage_Sum

 1. count = 0

 2. sum =0

 3. INPUT (value)

 4. IF value > 0 THEN

         count = count+1

         sum = sum+value

         GOTO 3

         ELSE GOTO 5

 5. avarage = sum/count

 6. OUTPUT (avarage)

 7. END

กระบวนการเทคโนโลยีสารสนเทศ

กระบวนการเทคโนโลยีสารสนเทศ 1.การวิเคราะห์และกำหนดรายละเอียดของปัญหา

           การวิเคราะห์และกำหนดรายละเอียดของปัญหา (State the problem) ขั้นตอนนี้เป็นขั้นตอนแรกสุดก่อนที่จะลงมือแก้ปัญหา แต่ผู้แก้ปัญหามักจะมองข้ามความสำคัญของขั้นตอนนี้อยู่เสมอ 

จุดประสงค์ของขั้นตอนนี้ คือการทำความเข้าใจกับปัญหาเพื่อแยกให้ออกว่าข้อมูลที่กำหนดมาในปัญหาหรือเงื่อนไขของปัญหาคืออะไร และสิ่งที่ต้องการคืออะไร อีกทั้งวิธีการที่ใช้ประมวลผล ในการวิเคราะห์ปัญหาใด กล่าวโดยสรุปมีองค์ประกอบในการวิเคราะห์ ดังนี้

          1. การระบุข้อมูลเข้า  ได้แก่ การพิจารณาข้อมูลและเงื่อนไขที่กำหนดมาในปัญหา
          2. การระบุข้อมูลออก  ได้แก่ การพิจารณาเป้าหมายหรือสิ่งที่ต้องหาคำตอบ
          3  การกำหนดวิธีประมวลผล  ได้แก่ การพิจารณาขั้นตอนวิธีหาคำตอบหรือข้อมูลออก

2.การเลือกเครื่องมือและออกแบบขั้นตอนวิธี

           การเลือกเครื่องมือและออกแบบขั้นตอนวิธี (Tools and Algorithm development) ขั้นตอนนี้เป็นขั้นตอนของการวางแผนในการแก้ปัญหาอย่างละเอียดถี่ถ้วน หลังจากที่เราทำความเข้าใจกับปัญหา พิจารณาข้อมูลและเงื่อนไขที่มีอยู่ และสิ่งที่ต้องการหาในขั้นตอนที่  1  แล้ว เราสามารถคาดคะเนวิธีการที่จะใช้ในการแก้ปัญหา ขั้นตอนนี้จำเป็นต้องอาศัยประสบการณ์ของผู้แก้ปัญหาเป็นหลัก หากผู้แก้ปัญหาเคยพบกับปัญหาทำนองนี้มาแล้วก็สามารถดำเนินการตามแนวทางที่เคยปฏิบัติมา

            ขั้นตอนนี้จะเริ่มจากการเลือกเครื่องมือที่ใช้ในการแก้ปัญหา โดยพิจารณาความเหมาะสมระหว่างเครื่องมือกับเงื่อนไขต่างๆ ของปัญหาซึ่งหมายรวมถึงความสามารถของเครื่องมือในการแก้ปัญหาดังกล่าว และสิ่งที่สำคัญคือความคุ้นเคยในการใช้งานเครื่องมือนั้นๆ ของผู้แก้ปัญหา

            อีกสิ่งหนึ่งที่สำคัญในการแก้ปัญหา คือยุทธวิธีที่ใช้ในการแก้ปัญหาหรือที่เราเรียกว่าขั้นตอนวิธีalgorithm ในการแก้ปัญหา  หลังจากที่เราได้เครื่องมือช่วยแก้ปัญหาแล้ว ผู้แก้ปัญหาต้องวางแผนว่าจะใช้เครื่องมือดังกล่าวเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ถูกต้องและดีที่สุด การออกแบบขั้นตอนวิธีในการแก้ปัญหา ผู้แก้ปัญหาควรใช้แผนภาพหรือเครื่องมือในการแสดงขั้นตอนการทำงานเพื่อให้ง่ายต่อความเข้าใจ เช่น  ผังงาน (flowchart) ที่จำลองขั้นตอนวิธีการแก้ปัญหาในรูปของสัญลักษณ์  รหัสลำลอง (pseudo code) ซึ่งเป็นการจำลองขั้นตอนวิธีการแก้ปัญหาในรูปของคำบรรยาย การใช้เครื่องมือช่วยออกแบบดังกล่าวนอกจากแสดงกระบวนการที่ชัดเจนแล้ว ยังช่วยให้ผู้แก้ปัญหาสามารถหาข้อผิดพลาดของวิธีการที่ใช้ได้ง่ายและแก้ไขได้อย่างรวดเร็ว

3.การดำเนินการแก้ปัญหา

              การดำเนินการแก้ปัญหา (Implementation) หลังจากที่ได้ออกแบบขั้นตอนวิธี
เรียบร้อยแล้ว ขั้นตอนนี้เป็นขั้นตอนที่ต้องลงมือแก้ปัญหาโดยใช้เครื่องมือที่ได้เลือกไว้ หากการแก้ปัญหาดังกล่าวใช้คอมพิวเตอร์เข้ามาช่วย  ขั้นตอนนี้ก็เป็นการใช้โปรแกรมสำเร็จหรือใช้ภาษาคอมพิวเตอร์เขียนโปรแกรมแก้ปัญหา ขั้นตอนนี้ต้องอาศัยความรู้เกี่ยวกับเครื่องมือที่เลือกใช้ซึ่งผู้แก้ปัญหาต้องศึกษาให้เข้าใจและเชี่ยวชาญ ในขณะที่ดำเนินการหากพบแนวทางที่ดีกว่าที่ออกแบบไว้ก็สามารถปรับเปลี่ยนได้

4.การตรวจสอบและปรับปรุง

                  การตรวจสอบและปรับปรุง (Refinement) หลังจากที่ลงมือแก้ปัญหาแล้ว ต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าวิธีการนี้ให้ผลลัพธ์ที่ถูกต้อง โดยผู้แก้ปัญหาต้องตรวจสอบว่าขั้นตอนวิธีที่สร้างขึ้นสอดคล้องกับรายละเอียดของปัญหา ซึ่งได้แก่ ข้อมูลเข้า และข้อมูลออก เพื่อให้มั่นใจว่าสามารถรองรับข้อมูลเข้าได้ในทุกกรณีอย่างถูกต้องและสมบูรณ์ ในขณะเดียวกันก็ต้องปรับปรุงวิธีการเพื่อให้การแก้ปัญหานี้ได้ผลลัพธ์ที่ดีที่สุด
                   ขั้นตอนทั้ง  4   ขั้นตอนดังกล่าวข้างต้น เป็นเสมือนขั้นบันได (stair) ที่ทำให้มนุษย์สามารถประสบความสำเร็จในการแก้ปัญหาต่างๆ ได้ รวมทั้งการเขียนหรือพัฒนาโปรแกรมคอมพิวเตอร์เพื่อแก้ปัญหาก็ต้องใช้กระบวนการตามขั้นตอนทั้ง  4   นี้เช่นกัน