การออกแบบและการเขียนอัลกอริทึม

ว ิ ทยาการคา นวณ รหัส 21111 ระดับชั้น ม.1

การออกแบบและการเขียน อล ั กอร ิ ท ึ ม ตัวชี้วัด • ออกแบบอัลกอริทึมที่ใช้แนวคิดนามธรรมเพื่อแก้ปัญหาหรืออธิบายการท างานที่พบในชีวิตจริง • ออกแบบและเขียนโปรแกรมอย่างง่ายเพื่อแก้ปัญหาทางคณิตศาสตร์ หรือวิทยาศาสตร์ หน ่ วยการเร ี ยนร ้ ท ู ี ่ 1

แนวคิดเชิงนามธรรม แนวค ิ ดเช ิ งนามธรรม (abstraction) : เป็นเครื่องมือในการแก้ปัญหา ซึ่งเป็นองค์ประกอบของแนวคิดเชิงค านวณ โดยมีแนวคิดในการแก้ไขปัญหา อย่างเป็นระบบ เพื่อย่อยสถานการณ์และสามารถก าหนดขั้นตอนการแก้ปัญหา ได้อย่างชัดเจน • พ ิ จารณาเฉพาะส ่ วนท ี ่ เป็ นสาระสา คญ ั • โดยแยกส ่ วนท ี ่ไม ่ใช ่ สาระสา คญ ั ออกไป • เอาไว ้ เฉพาะส ่ วนท ี ่ เป็ นสาระสา คญ ั

ใช ้ แนวค ิ ดเช ิ งนามธรรมในการแก ้ปั ญหาทาง คณ ิ ตศาสตร ์ หากต้องการหาแนวคิดเชิงนามธรรมของสี่เหลี่ยมมุมฉาก สามารถกระท าได้ โดยพิจารณาเฉพาะสาระส าคัญ และจด ุ ร ่ วมของ สี่เหลี่ยมของมุมฉาก สี่เหลี่ยม จัตุรัส สี่เหลี่ยมผืนผ้ า • ประกอบด้วยด้าน 4 ด้าน • ทุกมุมเป็นมุมฉาก • ประกอบด้วยด้าน 4 ด้าน • ทุกมุมเป็นมุมฉาก จากข้อมูลข้างต้น เมื่อไม่พิจารณาสิ่งที่ไม่จา เป็ น เช่น ความยาวของแต่ละด้าน สีของสี่เหลี่ยม เป็นต้น ดังนั้น แนวคิดเชิงนามธรรมของสี่เหลี่ยมมุมฉาก คือ สี่เหลี่ยมใดๆ ที่ประกอบด้วยด้าน 4 ด้าน และทุกมุมของสี่เหลี่ยมเป็ น มมฉาก

ใช ้ แนวค ิ ดเช ิ งนามธรรมในการแก ้ปั ญหาทาง ว ิ ทยาศาสตร ์ เมื่อแสงอาทิตย์ส่องมายังพื้นโลก จะท าให้น ้าจากแหล่งต่าง ๆ ระเหยกลายเป็นไอ ลอยตัว สูงขึ้นสู่บรรยากาศและควบแน่นกลายเป็นหยดน ้าขนาดเล็กลอยอยู่ในอากาศในรูปของเมฆ ถ้าหยด น ้ามีขนาดใหญ่จนอากาศรับน ้าหนักไม่ได้ ก็จะตกลงมาเป็นฝนและถูกกักเก็บไว้ตามแหล่งน ้าต่าง ๆ การระเหยเป็ นไอน ้าจาก แหล่งต่างๆ ระเหยกลายเป็น ไอน ้าลอยตัวสูงขึ้น เมื่อต้องการหาแนวคิดเชิงนามธรรมของวัฏจักรน ้าจากข้อมูลข้างต้น โดยพิจารณาเฉพาะสาระส าคัญจะได้องค์ประกอบส าคัญ ดังนี้ หยาดน ้าฟ้าไอน ้าบางส่วนจะควบแน่น กลายเป็นหยดน ้าลอยอยู่ในอากาศในรูปของ เมฆ และตกลงมาเป็นฝน การซึม น ้าซึมผ่านพื้นผิวดินไหล ลงสู่ชั้นใต้ดิน และไหลไปรวมกันใน แหล่งน ้า และเกิดการหมุนเวียน เป็นวัฏจักรน ้า

อล ั กอร ิ ท ึ มเบอ ื ้ งต ้ น อลักอร ิ ท ึ ม (algorithm) : ระเบ ี ยบว ิ ธ ีหรือขั้นตอนว ิ ธ ี ท ี่ดา เน ิ นการได้ด้วยคอมพิวเตอร์เพื่อใช้ในการ แก้ไขปัญหา โดยเป็นกระบวนการแก้ไขปัญหาที่สามารถอธิบายเป็นขั้นตอนที่ชัดเจน ซึ่งสามารถแบ่งได้ 3 รูปแบบ ดังนี้ รูปแบบการเขียน อล ั กอร ิ ท ึ ม การเข ี ยนอลักอร ิ ท ึ ม ด ้ วยภาษาธรรมชาต ิ (Natural Language) การเขียน อลักอร ิ ท ึ ม ด้วยรหัสจ าลอง (Pseudo Code) การเขียน อลักอร ิ ท ึ ม ด้วยผังงาน (Flowchart)

การเข ี ยนอล ั กอร ิ ท ึ มด ้ วยภาษาธรรมชาต ิ การบรรยายขั้นตอนการท างานของอัลกอริทึมใดๆ โดยใช้ภาษามนุษย์เพื่ออธิบายถึงล าดับขั้นตอนการ ท างาน ตามล าดับการท างานก่อนหลัง ตวัอย่าง การอธิบายการการค านวณหาพื้นที่สี่เหลี่ยม และแสดงผลลัพธ์การค านวณ ด้วยการใช้ ภาษาธรรมชาติ สูตรการค านวณหาพื้นที่ สี่เหลี่ยม พื้นที่สี่เหลี่ยม = ความกว้าง x ความยาว เริ่มต้นการท างาน น าเข้าข้อมูล ความกว้างของสี่เหลี่ยม น าเข้าข้อมูล ความยาวของสี่เหลี่ยม ค านวณพื้นที่สี่เหลี่ยม ความกว้าง x ความยาว จบการท างาน แสดงผลพื้นที่สี่เหลี่ยม

การเข ี ยนอล ั กอร ิ ท ึ มด ้ วยรหส ั จา ลอง เป็นค าสั ่งที่จา ลองความค ิ ดเป็นล าดับขั้นตอนโดยใช้สัญลักษณ์เป็นประโยคภาษาอังกฤษ ตวัอย่าง ประโยคภาษาอังกฤษเขียนจ าลองค าสั่ง เช่น Input a number : ใส่ข้อมูลน าเข้าเป็นค่าตัวเลข Find the sum of the number : ค านวณรวมค่าตัวเลขที่น าเข้า ตวัอย่าง การอธิบายการการค านวณหาพื้นที่สี่เหลี่ยม และแสดงผลลัพธ์การค านวณ ด้วยการใช้รหัสจ าลอง สูตรการค านวณหาพื้นที่สี่เหลี่ยม พื้นที่สี่เหลี่ยม = ความกว้าง x ความยาว COMPLETE area = width x length START INPUT width INPUT length OUTPUT area STOP เริ่มต้น การท างาน น าเข้าข้อมูล ความกว้างของ สี่เหลี่ยม น าเข้าข้อมูล ความยาวของ สี่เหลี่ยม ค านวณพื้นที่สี่เหลี่ยม ความกว้าง x ความ ยาว แสดงผล พื้นที่สี่เหลี่ยม จบการท างาน รหัส จ าลอง ภาษาธรรมชา ติ

การเข ี ยนอล ั กอร ิ ท ึ มด ้ วยผง ั งาน หลักการเขียนอัลกอริทึมด้วยผังงานจะอ้างอิงจากกระบวนการทางคอมพ ิ วเตอร ์3 กระบวนการ ได้แก่ การ ประมวลผล (process) การรับ ข้อมูล (input) การแสดง ผลลัพธ์ (output)

โดยการการเข ี ยนอล ั กอร ิ ท ึ มด ้ วยผง ั งาน จะน ิ ยมใช ้ สญ ั ลก ั ษณ ์ในการเข ี ยนผง ั งาน ซึ่งแต ่ ละสญ ั ลักษณ์จะมี ความหมายดังนี้ เริ่มต ้ น/สิ้นสดการุ ท างาน รับข้อมูล/ แสดงผลโดยไม่กา หนด อุปกรณ์ รับข้อมูลทาง แป้ นพิมพ ์ ทางเลือก เงื่อนไข แสดงผลทาง เคร ื่องพิมพ ์ ความหมา ย ภาพ สัญลักษณ์ แสดงผลทาง หน้าจอ การกา หนดค่า หรือการ ประมวลผล predefined process หรือโปรแกรม ย่อย ทิศทางการ ท างาน ความหมา ย ภาพ สัญลักษณ์

จบแล้ว เข้าไปท าแบบทดสอบต่อนะครับ