หน่วยที่1_การออกแบบและ การเขียนอัลกอริทึม

หนว่ ยการเรียนรู้ท่ี 1 หน่วยการเรียนรทู้ ี่ 2 หนว่ ยการเรยี นรทู้ ่ี 3 วิทยาการคานวณSlide PPT61-NEW ชนั้ มัธยมศึกษาปีท่ี 1 กลุ่มสาระการเรียนรวู้ ิทยาศาสตร์ หนว่ ยการเรียนรทู้ ่ี 4 Slide PowerPoint_สือ่ ประกอบการสอน บริษัท อักษรเจรญิ ทศั น์ อจท. จำกัด : 142 ถนนตะนำว เขตพระนคร กรงุ เทพฯ 10200 Aksorn CharoenTat ACT.Co.,Ltd : 142 Tanao Rd. Pranakorn Bangkok 10200 Thailand โทรศัพท์ : 02 622 2999 โทรสำร : 02 622 1311-8 [email protected] / www.aksorn.com

1หนว่ ยการเรยี นรูท้ ่ี การออกแบบและการเขียนอลั กอรทิ มึ ตัวช้วี ดั • ออกแบบอลั กอรทิ มึ ทใ่ี ช้แนวคิดนำมธรรมเพ่ือแกป้ ัญหำหรอื อธบิ ำยกำรทำงำนทพ่ี บในชีวิตจริง • ออกแบบและเขียนโปรแกรมอย่ำงงำ่ ยเพอื่ แก้ปญั หำทำงคณิตศำสตร์ หรอื วทิ ยำศำสตร์

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

ใชแ้ นวคิดเชงิ นามธรรมในการแก้ปญั หาทางคณิตศาสตร์ หำกต้องกำรหำแนวคิดเชิงนำมธรรมของสเ่ี หลี่ยมมมุ ฉาก สำมำรถกระทำได้ โดยพจิ ำรณำเฉพำะสาระสาคญั และจุดรว่ มของส่เี หล่ยี มของมมุ ฉำก ส่ีเหลีย่ มจตั รุ สั สีเ่ หล่ยี มผืนผา้ • ประกอบด้วยดำ้ น 4 ดำ้ น • ประกอบดว้ ยด้ำน 4 ดำ้ น • ทกุ มมุ เป็นมุมฉำก • ทุกมมุ เป็นมุมฉำก จำกข้อมูลขำ้ งตน้ เมอื่ ไมพ่ ิจำรณำสิง่ ทไ่ี มจ่ าเป็น เช่น ควำมยำวของแตล่ ะด้ำน เป็นต้น ดงั นั้น แนวคดิ เชงิ นามธรรมของสี่เหลยี่ มมมุ ฉำก คอื สีเ่ หลี่ยมใด ๆ ท่ปี ระกอบดว้ ยด้าน 4 ดา้ น และทุกมมุ ของสเี่ หลย่ี มเป็นมมุ ฉาก

ใช้แนวคิดเชงิ นามธรรมในการแกป้ ัญหาทางวทิ ยาศาสตร์ เม่อื แสงอาทิตยส์ ่องมายงั พนื้ โลก จะทาให้นา้ จากแหล่งต่างๆ ระเหยกลายเป็นไอลอยตวั สงู ข้นึ สบู่ รรยากาศและควบแนน่ กลายเปน็ หยดน้าขนาดเลก็ ลอยอยใู่ นอากาศในรูปของเมฆ ถา้ หยดน้ามีขนาดใหญจ่ นอากาศรบั นา้ หนกั ไมไ่ ด้ ก็จะตกลงมาเปน็ ฝนและถกู กกั เก็บไวต้ ามแหล่งน้าต่าง ๆ เมอ่ื ตอ้ งการหาแนวคดิ เชงิ นามธรรมของวัฏจกั รนา้ จากขอ้ มูลขา้ งต้น โดยพิจารณาเฉพาะสาระสาคัญจะไดอ้ งค์ประกอบสาคัญ ดงั นี้ หยาดนาฟา้ ไอนา้ บางสว่ นจะควบแนน่ กลายเปน็ หยดนา้ ลอยอยใู่ นอากาศในรูปของเมฆ และตกลงมาเป็นฝน การซมึ การระเหยเปน็ ไอ น้าจากแหลง่ ต่าง ๆ ระเหยกลายเปน็ ไอนา้ ลอยตัวสูงขน้ึ นา้ ซมึ ผา่ นพน้ื ผิวดนิ ไหลลงสูช่ ้นั ใต้ดิน และไหลไปรวมกนั ในแหล่งน้า และเกิดการหมนุ เวยี นเป็นวัฏจักรนา้

อลั กอรทิ มึ เบอื้ งตน้ อลั กอรทิ มึ (algorithm) : ระเบยี บวธิ ีหรอื ขัน้ ตอนวิธีท่ดี าเนินการได้ดว้ ยคอมพวิ เตอร์เพื่อใช้ในการแกไ้ ขปัญหา โดยเป็นกระบวนกำรแก้ไขปญั หำที่สำมำรถอธบิ ำยเป็นขัน้ ตอนที่ชัดเจน ซึ่งสำมำรถแบ่งได้ 3 รปู แบบ ดงั นี้ รูปแบบการเขยี นอัลกอรทิ ึม การเขียนอลั กอรทิ ึม การเขียนอัลกอรทิ มึ การเขยี นอัลกอรทิ ึม ดว้ ยภาษาธรรมชาติ ด้วยรหสั จาลอง ดว้ ยผงั งาน (Natural Language) (Pseudo Code) (Flowchart)

การเขยี นอัลกอริทมึ ดว้ ยภาษาธรรมชาติ การบรรยายขันตอนการทางานของอลั กอริทึมใด ๆ โดยใช้ภาษามนษุ ยเ์ พอ่ื อธบิ ายถงึ ลาดับข้ันตอนการทางาน ตามลาดับการทางานกอ่ นหลงั ตัวอยา่ ง การอธบิ ายการการคานวณหาพ้ืนทส่ี ่ีเหล่ียม และแสดงผลลพั ธ์การคานวณ ดว้ ยการใชภ้ าษาธรรมชาติ สูตรการคานวณหาพืนท่ีส่เี หลย่ี ม พ้ืนที่สีเ่ หลย่ี ม = ความกว้าง x ความยาว เรมิ่ ต้นการทางาน นาเข้าขอ้ มูล นาเขา้ ขอ้ มลู ความกวา้ งของสเี่ หลี่ยม ความยาวของสเ่ี หลยี่ ม จบการทางาน แสดงผลพน้ื ทสี่ ี่เหลีย่ ม คานวณพื้นที่ส่เี หล่ียม ความกวา้ ง x ความยาว

การเขยี นอลั กอริทมึ ด้วยรหสั จาลอง เปน็ คาสั่งท่ีจาลองความคดิ เป็นลำดับข้ันตอนโดยใชส้ ญั ลกั ษณ์เป็นประโยคภาษาอังกฤษ ตวั อย่างประโยคภำษำอังกฤษเขียนจำลองคำสั่ง เชน่ Input a number : ใสข่ ้อมูลนำเขำ้ เป็นค่ำตัวเลข Find the sum of the number : คำนวณรวมคำ่ ตวั เลขทนี่ ำเข้ำ ตัวอย่าง กำรอธบิ ำยกำรกำรคำนวณหำพื้นทส่ี ่เี หลยี่ ม และแสดงผลลพั ธก์ ำรคำนวณ ดว้ ยกำรใช้รหสั จำลอง สูตรการคานวณหาพน้ื ที่ส่ีเหลย่ี ม พ้นื ที่ส่เี หลยี่ ม = ควำมกวำ้ ง x ควำมยำว รหัสจาลอง INPUT width INPUT length COMPLETE area OUTPUT area STOP = width x length START คำนวณพ้ืนท่ีสี่เหลย่ี ม ภาษาธรรมชาติ นำเขำ้ ข้อมลู ควำมกว้ำง x ควำมยำว แสดงผล จบกำรทำงำน ควำมยำวของสี่เหลยี่ ม พ้ืนทส่ี ี่เหลย่ี ม เร่ิมต้น นำเขำ้ ขอ้ มลู กำรทำงำน ควำมกว้ำงของส่ีเหลีย่ ม

การเขียนอลั กอรทิ มึ ด้วยผงั งาน หลกั กำรเขียนอัลกอริทึมด้วยผังงานจะอำ้ งองิ จำกกระบวนการทางคอมพิวเตอร์ 3 กระบวนกำร ไดแ้ ก่ การรับขอ้ มลู การประมวลผล การแสดงผลลพั ธ์ (input) (process) (output)

โดยการการเขยี นอัลกอริทมึ ด้วยผงั งาน จะนยิ มใช้สญั ลกั ษณ์ในการเขียนผงั งาน ซ่งึ แตล่ ะสญั ลกั ษณจ์ ะมคี วามหมายดงั นี้ ภาพสญั ลกั ษณ์ ความหมาย ภาพสญั ลกั ษณ์ ความหมาย เรม่ิ ตน้ /สน้ิ สุดการทางาน แสดงผลทางหน้าจอ รบั ขอ้ มลู / การกาหนดคา่ แสดงผลโดยไม่กาหนดอุปกรณ์ หรือการประมวลผล รบั ขอ้ มูลทางแปน้ พมิ พ์ predefined process หรือโปรแกรมย่อย ทางเลือก เงื่อนไข ทศิ ทางการทางาน แสดงผลทาง เคร่อื งพิมพ์

รปู แบบการเขียนโปรแกรมคอมพิวเตอร์ F F T T โครงสร้างการทางานแบบเรยี งลาดับ โครงสรา้ งการทางานแบบมเี งอ่ื นไข โครงสรา้ งการทางานแบบทาซ้า (sequence structure) (condition structure) (iteration structure)