หน่วยที่ 1 การออกแบบและการเขียนอัลกอริทึม

Slide PPT61-NEW หนว่ ยการเรยี นร้ทู ่ี 1 หนว่ ยการเรยี นรู้ท่ี 2

1หนว่ ยการเรยี นรูท้ ่ี การออกแบบและการเขียนอลั กอรทิ มึ ตัวช้วี ดั • ออกแบบอลั กอรทิ มึ ทใ่ี ช้แนวคิดนามธรรมเพ่ือแกป้ ัญหาหรอื อธบิ ายการทางานทพ่ี บในชีวิตจริง • ออกแบบและเขียนโปรแกรมอย่างงา่ ยเพอื่ แก้ปญั หาทางคณิตศาสตร์ หรอื วทิ ยาศาสตร์

แนวคดิ เชงิ นามธรรม แนวคดิ เชิงนามธรรม (abstraction) : เปน็ เครอ่ื งมอื ในการแก้ปัญหาซ่งึ เปน็ องค์ประกอบของแนวคดิ เชงิ คานวณ โดยมแี นวคดิ ในการแก้ไขปญั หา อยา่ งเป็นระบบ เพือ่ ย่อยสถานการณ์และสามารถกาหนดข้ันตอนการแกป้ ัญหาไดอ้ ย่างชัดเจน พจิ ารณาเฉพาะส่วนท่เี ปน็ สาระสาคัญ โดยแยกสว่ นท่ไี มใ่ ช่สาระสาคญั ออกไป ส่วนที่เปน็ สาระสาคัญ

ใชแ้ นวคิดเชงิ นามธรรมในการแก้ปญั หาทางคณิตศาสตร์ หากต้องการหาแนวคิดเชิงนามธรรมของสเ่ี หลี่ยมมมุ ฉาก สามารถกระทาได้ โดยพจิ ารณาเฉพาะสาระสาคญั และจุดรว่ มของส่เี หล่ยี มของมมุ ฉาก ส่ีเหลีย่ มจตั รุ สั สีเ่ หล่ยี มผืนผา้ • ประกอบด้วยดา้ น 4 ดา้ น • ประกอบดว้ ยด้าน 4 ดา้ น • ทกุ มมุ เป็นมุมฉาก • ทุกมมุ เป็นมุมฉาก จากข้อมูลขา้ งตน้ เมอื่ ไมพ่ ิจารณาสิง่ ทไ่ี มจ่ าเป็น เช่น ความยาวของแตล่ ะด้าน เป็นต้น ดงั นั้น แนวคดิ เชงิ นามธรรมของสี่เหลยี่ มมมุ ฉาก คอื สีเ่ หลี่ยมใด ๆ ท่ปี ระกอบดว้ ยด้าน 4 ดา้ น และทุกมมุ ของสเี่ หลย่ี มเป็นมมุ ฉาก

ใชแ้ นวคดิ เชิงนามธรรมในการแก้ปัญหาทางวทิ ยาศาสตร์ เมอื่ แสงอาทติ ย์ส่องมายังพ้ืนโลก จะทาให้น้าจากแหล่งต่างๆ ระเหยกลายเปน็ ไอลอยตวั สูงข้ึนสู่บรรยากาศและควบแน่นกลายเปน็ หยดนา้ ขนาดเลก็ ลอยอยใู่ นอากาศในรปู ของเมฆ ถ้าหยดน้ามีขนาดใหญ่จนอากาศรบั น้าหนกั ไมไ่ ด้ กจ็ ะตกลงมาเป็นฝนและถกู กกั เกบ็ ไว้ตามแหลง่ นา้ ตา่ ง ๆ เมอื่ ต้องการหาแนวคิดเชงิ นามธรรมของวฏั จักรนา้ จากขอ้ มูลขา้ งตน้ โดยพจิ ารณาเฉพาะสาระสาคัญจะได้องค์ประกอบสาคัญ ดงั น้ี หยาดนา้ ฟา้ ไอนา้ บางสว่ นจะควบแนน่ กลายเปน็ หยดนา้ ลอยอยู่ในอากาศในรูปของเมฆ และตกลงมาเป็นฝน การซึม การระเหยเปน็ ไอ นา้ จากแหล่งต่าง ๆ ระเหยกลายเป็นไอน้าลอยตวั สงู ขน้ึ น้าซมึ ผา่ นพื้นผวิ ดนิ ไหลลงสู่ช้ันใตด้ นิ และไหลไปรวมกนั ในแหล่งน้า และเกิดการหมุนเวียนเปน็ วัฏจกั รนา้

อลั กอรทิ มึ เบอื้ งตน้ อลั กอรทิ มึ (algorithm) : ระเบยี บวธิ หี รอื ขัน้ ตอนวิธีท่ดี าเนินการได้ดว้ ยคอมพวิ เตอร์เพื่อใช้ในการแกไ้ ขปัญหา โดยเป็นกระบวนการแก้ไขปญั หาที่สามารถอธบิ ายเป็นขัน้ ตอนที่ชัดเจน ซึ่งสามารถแบ่งได้ 3 รปู แบบ ดงั นี้ รูปแบบการเขยี นอัลกอรทิ ึม การเขียนอลั กอรทิ ึม การเขียนอัลกอรทิ มึ การเขยี นอลั กอรทิ ึม ดว้ ยภาษาธรรมชาติ ด้วยรหสั จาลอง ดว้ ยผงั งาน (Natural Language) (Pseudo Code) (Flowchart)

การเขียนอัลกอรทิ มึ ดว้ ยภาษาธรรมชาติ การบรรยายข้ันตอนการทางานของอัลกอริทึมใด ๆ โดยใชภ้ าษามนุษยเ์ พอ่ื อธบิ ายถงึ ลาดับข้ันตอนการทางาน ตามลาดับการทางานกอ่ นหลงั ตวั อยา่ ง การอธิบายการการคานวณหาพื้นทีส่ เ่ี หลี่ยม และแสดงผลลพั ธ์การคานวณ ดว้ ยการใชภ้ าษาธรรมชาติ สูตรการคานวณหาพ้นื ทีส่ ่เี หลี่ยม พน้ื ที่สีเ่ หลย่ี ม = ความกว้าง x ความยาว เริ่มต้นการทางาน นาเขา้ ขอ้ มูล นาเขา้ ขอ้ มลู ความกว้างของส่ีเหลี่ยม ความยาวของสเ่ี หลยี่ ม จบการทางาน แสดงผลพืน้ ทสี่ เี่ หลีย่ ม คานวณพื้นที่ส่เี หล่ียม ความกวา้ ง x ความยาว

การเขยี นอลั กอริทมึ ด้วยรหสั จาลอง เปน็ คาสั่งท่ีจาลองความคดิ เป็นลาดับข้ันตอนโดยใชส้ ญั ลกั ษณ์เป็นประโยคภาษาอังกฤษ ตวั อย่างประโยคภาษาอังกฤษเขยี นจาลองคาสั่ง เชน่ Input a number : ใสข่ ้อมูลนาเขา้ เป็นค่าตัวเลข Find the sum of the number : คานวณรวมคา่ ตัวเลขท่ีนาเข้า ตัวอย่าง การอธบิ ายการการคานวณหาพื้นทส่ี ่เี หลยี่ ม และแสดงผลลพั ธก์ ารคานวณ ดว้ ยการใช้รหัสจาลอง สูตรการคานวณหาพน้ื ที่ส่ีเหลย่ี ม พ้นื ที่ส่เี หลยี่ ม = ความกวา้ ง x ความยาว รหัสจาลอง INPUT width INPUT length COMPLETE area OUTPUT area STOP = width x length START คานวณพ้ืนท่ีสี่เหลย่ี ม ภาษาธรรมชาติ นาเขา้ ข้อมลู ความกว้าง x ความยาว แสดงผล จบการทางาน ความยาวของสี่เหลยี่ ม พนื้ ทส่ี เี่ หล่ยี ม เร่ิมต้น นาเขา้ ขอ้ มลู การทางาน ความกว้างของส่ีเหลีย่ ม

การเขียนอลั กอรทิ มึ ด้วยผงั งาน หลกั การเขียนอัลกอริทึมด้วยผังงานจะอา้ งองิ จากกระบวนการทางคอมพิวเตอร์ 3 กระบวนการ ไดแ้ ก่ การรับขอ้ มลู การประมวลผล การแสดงผลลพั ธ์ (input) (process) (output)

โดยการการเขยี นอัลกอริทมึ ด้วยผงั งาน จะนยิ มใช้สญั ลกั ษณ์ในการเขียนผงั งาน ซ่งึ แตล่ ะสญั ลกั ษณจ์ ะมีความหมายดงั น้ี ภาพสญั ลกั ษณ์ ความหมาย ภาพสญั ลกั ษณ์ ความหมาย เรม่ิ ตน้ /สน้ิ สุดการทางาน แสดงผลทางหนา้ จอ รบั ขอ้ มลู / การกาหนดคา่ แสดงผลโดยไม่กาหนดอุปกรณ์ หรอื การประมวลผล รบั ขอ้ มูลทางแปน้ พมิ พ์ predefined process หรือโปรแกรมยอ่ ย ทางเลือก เงื่อนไข ทศิ ทางการทางาน แสดงผลทาง เคร่อื งพิมพ์