หน่วยที่1_การออกแบบและ การเขียนอัลกอริทึม

Slide วิทยาการคานวณPPT61-NEW ช้ันมธั ยมศกึ ษาปีท่ี 1 กล่มุ สาระการเรยี นรูว้ ิทยาศาสตร์ หน่วยการเรยี นรูท้ ่ี 1 หน่วยการเรยี นรูท้ ่ี 2 หน่วยการเรยี นรูท้ ี่ 3 หน่วยการเรยี นรูท้ ่ี 4 Slide PowerPoint_ส่อื ประกอบการสอน บรษิ ัท อักษรเจรญิ ทัศน์ อจท. จำกัด : 142 ถนนตะนำว เขตพระนคร กรุงเทพฯ 10200 Aksorn CharoenTat ACT.Co.,Ltd : 142 Tanao Rd. Pranakorn

1หน่วยการเรยี นรูท้ ่ี การออกแบบและการเขยี นอัลกอรทิ ึม ตัวชี้ ว• ัด ออกแบบอัลกอริทึมท่ีใชแ้ นวคิดนำมธรรมเพ่อื แก้ปญั หำหรืออธบิ ำยกำรทำงำนท่ีพบในชวี ิตจริง • ออกแบบและเขียนโปรแกรมอยำ่ งง่ำยเพ่อื แก้ปญั หำทำงคณิตศำสตร์ หรือวิทยำศำสตร์

แนวคิดเชิงนามธรรม แนวคิดเชงิ นามธรรม เปน็ เคร่อื งมือในกำรแก้ปัญหำซ่ึงเปน็ องค์ประกอบของแนวคิดเชิง (abstraction) : คำนวณ โดยมแี นวคิดในกำรแก้ไขปัญหำ อยำ่ งเปน็ ระบบ เพ่อื ย่อยสถำนกำรณ์และสำมำรถกำหนดข้ันตอนกำรแก้ปญั หำได้ อย่ำงชัดเจน พจิ ารณาเฉพาะสว่ นที่ โดยแยกสว่ นทไ่ี มใ่ ช่ สว่ นทเี่ ป็น เป็นสาระสาคัญ สาระสาคัญออกไป สาระสาคัญ

ใชแ้ นวคิดเชงิ นามธรรมในการแก้ปัญหาทางคณิตศาสตร์ หำกต้องกำรหำแนวคิดเชงิ นำมธรรมของสเ่ี หล่ียม โดยพจิ ำรณำเฉพำะสาระสาคัญ และจุดรว่ ม มมุ ฉาก สำมำรถกระทำได้ ของสี่เหล่ียมของมมุ ฉำก สเี่ หลย่ี มจัตรุ สั สเี่ หลย่ี มผนื ผา้ • ประกอบด้วยด้ำน 4 ด้ำน • ประกอบด้วยด้ำน 4 ด้ำน • ทุกมุมเปน็ มุมฉำก • ทุกมุมเปน็ มุมฉำก จำกขอ้ มูลขำ้ งต้น เม่ือไม่พจิ ำรณำสง่ิ ทไ่ี มจ่ าเป็น เชน่ ควำมยำวของแต่ละด้ำน เปน็ ต้น ดังน้ัน แนวคิดเชิงนามธรรมของส่เี หล่ียมมุมฉำก คือ สเี่ หลยี่ มใด ๆ ทปี่ ระกอบด้วยด้าน 4 ด้าน และทกุ มมุ ของสเ่ี หลยี่ ม เป็นมมุ ฉาก

ใช้แนวคิดเชิงนามธรรมในการแก้ปญั หาทางวิทยาศาสตร์ เม่ือแสงอำทิตย์สอ่ งมำยังพ้นื โลก จะทำให้น้ำจำกแหล่งต่ำง ๆ ระเหยกลำยเปน็ ไอลอยตัวสงู ข้ึนสูบ่ รรยำกำศและ ควบแนน่ กลำยเปน็ หยดน้ำขนำดเล็กลอยอยู่ในอำกำศในรูปของเมฆ ถ้ำหยดนำ้ มีขนำดใหญจ่ นอำกำศรับนำ้ หนกั ไม่ได้ ก็จะตกลงมำเปน็ ฝนและถกู กักเก็บไว้ตำมแหล่งน้ำต่ำง ๆ เม่ือต้องกำรหำแนวคิดเชิงนามธรรมของวัฏจักรนำ้ จำกขอ้ มลู ขำ้ งต้น โดยพจิ ำรณำ เฉพำะสาระสาคัญจะได้องค์ประกอบสำคัญ ดังน้ี หยาดนา้ ฟา้ ไอน้ำบำงส่วนจะควบแน่น กลำยเป็นหยดนำ้ ลอยอยูใ่ นอำกำศในรูปของเมฆ และตกลงมำเปน็ ฝน การซมึ การระเหยเปน็ ไอ น้ำซึมผำ่ นพ้ืนผวิ ดินไหล น้ำจำกแหล่งต่ำง ๆ ระเหยกลำยเป็น ลงสชู่ ้ันใต้ดิน ไอนำ้ ลอยตัวสูงข้นึ และไหลไปรวมกันใน แหล่งนำ้ และเกิดกำรหมนุ เวียน เปน็ วัฏจักรนำ้

อัลกอรทิ ึมเบ้ืองต้น อัลกอรทิ ึม ระเบยี บวิธหี รือข้ันตอนวิธที ด่ี าเนินการได้ด้วย (algorithm) : คอมพวิ เตอรเ์ พ่อื ใชใ้ นการแก้ไขปัญหา โดยเป็นกระบวนกำรแก้ไขปญั หำท่ีสำมำรถอธบิ ำยเป็นข้นั ตอนท่ี ชดั เจน ซ่งึ สำมำรถแบ่งได้ 3 รูปแบบ ดังนี้ รูปแบบการเขยี นอัลกอรทิ ึม การเขยี นอัลกอรทิ ึม การเขยี นอัลกอรทิ ึม การเขยี นอัลกอรทิ ึม ด้วยภาษาธรรมชาติ ด้วยรหสั จาลอง ด้วยผังงาน (Pseudo Code) (Flowchart) (Natural Language)

การเขยี นอัลกอรทิ ึมด้วยภาษาธรรมชาติ กำรบรรยายข้นั ตอนการทางานของอัลกอริทึมใด ๆ โดยใชภ้ าษามนุษยเ์ พ่อื อธบิ ำยถึงลำดับ ข้นั ตอนกำรทำงำน ตามลาดับการทางานก่อนหลัง ตัวอยา่ ง กำรอธบิ ำยกำรกำรคำนวณหำพ้นื ท่ีส่เี หล่ียม และแสดงผลลัพธ์ กำรคำนวณ ด้วยกำรใชภ้ ำษำธรรมชำติ พ้นื ท่ีส่ีเหล่ียม = ควำมกว้ำง สูตรการคานวณหาพ้นื ทส่ี เ่ี หลย่ี ม x ควำมยำว เร่มิ ต้นกำร นำเขำ้ ข้อมลู นำเข้ำขอ้ มูล ทำงำน ควำมกว้ำงของ ควำมยำวของ สเ่ี หลี่ยม สี่เหล่ียม จบกำร แสดงผลพ้นื ท่ี คำนวณพ้นื ที่ ทำงำน ส่ีเหลี่ยม สี่เหล่ียม ควำมกว้ำง x ควำมยำว

การเขยี นอัลกอรทิ ึมด้วยรหัสจาลอง เปน็ คาส่ังที่จาลองความคิดเป็นลำดับข้นั ตอนโดยใช้สัญลักษณ์เป็นประโยคภาษาอังกฤษ ตัวอยา่ งประโยคภำษำอังกฤษเขียนจำลองคำส่งั เช่น Input a number : ใสข่ อ้ มลู Find the sum of the number : คำนวณ นำเข้ำเป็นค่ำตัวเลข รวมค่ำตัวเลขที่นำเขำ้ ตัวอยา่ ง กำรอธบิ ำยกำรกำรคำนวณหำพ้นื ที่สีเ่ หลี่ยม และแสดง ผลลัพธ์กำรคำนวณ ด้วยกำรใชร้ หัสจำลอง สตู รการคานวณหา พ้นื ที่ส่ีเหล่ียม = ควำมกว้ำง พ้นื ทส่ี เ่ี หลยี่ ม x ควำมยำว รหัสจาลอง COMPLETE area START INPUT INPUT OUTPUT STOP width length = width x area length จบกำร ภาษาธรรมชาติ ทำงำน เริ่มต้น นำเขำ้ ขอ้ มูล นำเข้ำข้อมูล คำนวณพ้นื ท่ี แสดงผล กำร ควำมกว้ำงของ ควำมยำวของ ส่เี หล่ียม พ้นื ท่ี ทำงำน ส่เี หล่ียม ส่เี หล่ียม ควำมกว้ำง x ส่เี หล่ียม ควำมยำว

การเขยี นอัลกอรทิ ึมด้วยผังงาน หลักกำรเขยี นอัลกอริทึมด้วยผังงานจะอ้ำงอิงจำกกระบวนการทางคอมพวิ เตอร์ 3 กระบวนกำร ได้แก่ การรบั การ การแสดง ข้อมลู ประมวลผล ผลลัพธ์ (input) (process) (output)

โดยการการเขยี นอัลกอรทิ ึมด้วยผงั งาน จะนิยมใช้สญั ลักษณใ์ นการเขยี นผงั งาน ซงึ่ แต่ละสญั ลักษณ์จะมคี วามหมายดังน้ี ภาพสัญลักษณ์ ความหมาย ภาพสัญลักษณ์ ความหมาย เรมิ่ ต้น/สน้ิ สดุ แสดงผลทางหน้าจอ การทางาน การ รบั ข้อมลู / กาหนดค่า แสดงผลโดยไม่ หรอื การ กาหนดอุปกรณ์ ประมวลผล รบั ข้อมลู ทาง predefined แป้นพมิ พ์ process ทางเลือก หรอื โปรแกรมยอ่ ย เง่ือนไข แสดงผลทาง ทิศทางการทางาน เคร่อื งพมิ พ์