การพัฒนาโปรแกรมเพื่อแก้ปัญหา

การพฒั นาโปรแกรมเพ่ือแก้ปัญหา วงจรการพฒั นาโปรแกรม ความรู้พืน้ ฐานสาหรับการเขยี นโปรแกรมภาษาไพธอน การเขยี นโปรแกรมแบบลาดบั การเขยี นโปรแกรมแบบทางเลือก การเขยี นโปรแกรมแบบวนซ้า ฟังก์ชัน วทิ ยาการคานวณ ช้ันมธั ยมศึกษาปี ท่ี 2

วทิ ยาการคานวณ ช้ันมธั ยมศึกษาปี ท่ี 2

วงจรการพฒั นาโปรแกรม ( Software Development Life Cycle : SDLC ) การพฒั นาโปรแกรมเป็ นแนวทางในการพฒั นาระบบหรือซอฟต์แวร์ ซ่ึงมรี ูปแบบ ทห่ี ลากหลาย ขนึ้ อย่กู บั บริบทของทมี และภาระงาน วทิ ยาการคานวณ ช้ันมัธยมศึกษาปี ที่ 2

วงจรการพฒั นาโปรแกรม ( Software Development Life Cycle : SDLC ) 1. วเิ คราะห์ความต้องการ (Requirement Analysis) 2. ออกแบบ (Design) 3. พฒั นาโปรแกรม (Development) 4. ทดสอบ (Testing) 5. ติดต้ังและบารุงรักษา (Deployment & Maintenance) 6. การปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง (Continuous Improvement) วทิ ยาการคานวณ ช้ันมธั ยมศึกษาปี ที่ 2

วงจรการพฒั นาโปรแกรม ?ประกอบด้วยอะไรบ้าง วทิ ยาการคานวณ ช้ันมัธยมศึกษาปี ที่ 2

ความรู้พืน้ ฐานสาหรับการเขยี นโปรแกรมภาษาไพธอน 1. ภาษาคอมพวิ เตอร์ เป็นภาษาท่ีใชก้ บั การทางานของคอมพวิ เตอร์หรือใชเ้ พ่ือใหค้ อมพวิ เตอร์เขา้ ใจ และสามารถทางานตามจุดประสงคไ์ ด้ ภาษาคอมพิวเตอร์ แบ่งเป็น 5 ประเภท ไดแ้ ก่ 1.1 ภาษาเครื่อง เป็นภาษาคอมพวิ เตอร์ยคุ แรก ๆ เร่ิมใช้ 0 แทน Volt และใช้ 1 แทน แรงดนั ไฟฟ้า เช่น 5V คาส่ังของเครื่องประกอบดว้ ยตวั เลขในระบบฐานสอง ไดแ้ ก่ 0 และ 1 1.2 ภาษาระดบั ตา่ เป็นภาษาในยคุ ท่ี 2 มีช่ือวา่ ภาษาแอสเซมบลี ท่ีเป็นการใชส้ ัญลกั ษณ์แทนกลุม่ ของ เลขฐานสอง เพื่อใหง้ ่ายต่อการเขา้ ใจในการเขียนโปรแกรมของมนุษยม์ ากข้ึน วทิ ยาการคานวณ ช้ันมัธยมศึกษาปี ที่ 2

การทางานของเคร่ืองคอมพิวเตอร์จะเขา้ ใจเฉพาะภาษาเคร่ืองเท่าน้นั ดงั น้นั จึง ตอ้ งมีการแปลโปรแกรมภาษาแอสเซมบลีใหเ้ ป็นภาษาเครื่องโดยกระบวนการ แปลภาษาท่ีเรียกวา่ แอสเซมเบลอร์ วทิ ยาการคานวณ ช้ันมัธยมศึกษาปี ท่ี 2

1.3 ภาษาระดบั สูง เป็นภาษารุ่นท่ี 3 ที่ถูกสร้างข้ึนมาเพอื่ ใหส้ ามารถเขียนและอ่านโปรแกรมไดง้ ่ายข้ึน โดยมีลกั ษณะเหมือนภาษาองั กฤษ จึงเป็นที่นิยมของโปรแกรมเมอร์ในการเขียน โปรแกรม ตวั อยา่ งของภาษาน้ี เช่น ภาษาโคบอล ภาษาปาสกาล ภาษาเบสิก ภาษาซี และภาษาจาวา วทิ ยาการคานวณ ช้ันมธั ยมศึกษาปี ท่ี 2

ตวั แปลภาษาระดบั สูง 1) อนิ เทอร์พรีเตอร์ เป็นตวั แปลภาษาระดบั สูงใหเ้ ป็นภาษาเคร่ือง โดยจะแปล ทีละบรรทดั และทางานตามคาสงั่ ทนั ที เม่ือมีความผดิ พลาดจะรายงานทนั ที โปรแกรมเมอร์จะตอ้ งแกไ้ ขคาสงั่ บรรทดั น้นั ใหถ้ ูกตอ้ ง แลว้ จึงสง่ั ใหโ้ ปรแกรม เร่ิมทางานใหม่ ภาษาที่ใชอ้ ินเทอร์พรีเตอร์ เช่น ภาษาเบสิก ภาษาไพธอน วทิ ยาการคานวณ ช้ันมัธยมศึกษาปี ท่ี 2

2) คอมไพเลอร์ เป็นโปรแกรมที่ใชแ้ ปลภาษาระดบั สูงใหเ้ ป็นภาษาเคร่ือง และเกบ็ ขอ้ มูลที่แปลไดใ้ นรูปแบบภาษาเคร่ือง ถา้ มีขอ้ ผดิ พลาดคอมไพเลอร์ จะบอกขอ้ ผดิ พลาดท้งั หมดที่มีในโปรแกรมออกมา ภาษาที่ใชค้ อมไพเลอร์ เช่น ภาษาฟอร์แทรน ภาษาโคบอล ภาษาซี ภาษาจาวา วทิ ยาการคานวณ ช้ันมธั ยมศึกษาปี ที่ 2

ตวั แปลภาษาแบบอนิ เทอร์พรีเตอร์กบั ?คอมไพเลอร์แตกต่างกนั อย่างไร วทิ ยาการคานวณ ช้ันมัธยมศึกษาปี ท่ี 2

1.4 ภาษาระดบั สูงมาก เป็นภาษาโปรแกรมยคุ ท่ี 4 มีลกั ษณะคลา้ ยภาษาพูดของมนุษยจ์ ดั เป็นภาษาที่ไร้ กระบวนคาส่งั ผใู้ ชเ้ พยี งบอกวา่ ใหค้ อมพิวเตอร์ทาอะไร ใกลเ้ คียงกบั ภาษาของมนุษย์ ภาษาโปรแกรมที่เขียนไดแ้ ก่ ภาษาเอสคิวแอล (SQL) ตัวอย่างการใช้ภาษา SQL ในการเข้าถึงข้อมูล วทิ ยาการคานวณ ช้ันมธั ยมศึกษาปี ที่ 2

1.5 ภาษาธรรมชาติ เป็นภาษาโปรแกรมยคุ ท่ี 5 เป็นภาษาแบบ Non-procedural สามารถส่ังงาน คอมพวิ เตอร์ไดโ้ ดยใชภ้ าษามนุษยโ์ ดยตรง อาจมีรูปแบบท่ีไม่แน่นอนตายตวั ถูกสร้างข้ึน จากเทคโนโลยที างดา้ นระบบผเู้ ช่ียวชาญปัญญาประดิษฐ์ ปัจจุบนั มีการนามาใชเ้ ฉพาะดา้ น เช่น การแพทย์ การพยากรณ์อากาศ การลงทุน เวบ็ ไซต์ Youtube ใช้ Machine Learning Face id วทิ ยาการคานวณ ช้ันมัธยมศึกษาปี ท่ี 2

2. ภาษาไพธอน เป็นภาษาระดบั สูงที่เหมาะกบั การฝึกเขียนโปรแกรมสาหรับผเู้ ร่ิมตน้ ฝึ กเขียน โปรแกรม โดยมีโครงสร้างภาษาที่ไม่ซบั ซอ้ น สามารถต่อยอดเพื่อพฒั นาชิ้นงาน อ่ืน ๆ ไดอ้ ีกมากมาย เช่น การสร้างเกม การสร้างเวบ็ แอปพลิเคชนั วทิ ยาการคานวณ ช้ันมัธยมศึกษาปี ท่ี 2

โปรแกรมภาษาไพธอนมีข้อดีอย่างไร ?สาหรับผู้เริ่มฝึ กเขยี นโปรแกรม วทิ ยาการคานวณ ช้ันมธั ยมศึกษาปี ท่ี 2

3. การตดิ ต้ังอนิ เทอร์พรีเตอร์ภาษาไพธอน 3.1 ไปท่ีหนา้ เวบ็ ไซต์ https://www.python.org/downloads/ เพ่อื ดาวน์โหลดตวั ติดต้งั 3.2 ดบั เบิลคลิกเมาส์ท่ีตวั ติดต้งั อินเทอร์พรีเตอร์ python 3.7.0 วทิ ยาการคานวณ ช้ันมัธยมศึกษาปี ท่ี 2

3.3 คลิกเมาส์ที่คาสง่ั Install Now 3.4 รอดาเนินการติดต้งั วทิ ยาการคานวณ ช้ันมธั ยมศึกษาปี ท่ี 2

3.5 ติดต้งั สาเร็จ คลิกเมาส์ที่ป่ ุม close วทิ ยาการคานวณ ช้ันมัธยมศึกษาปี ท่ี 2

อนิ เทอร์พรีเตอร์ ?ตดิ ต้งั เพื่อจุดประสงค์ใด วทิ ยาการคานวณ ช้ันมัธยมศึกษาปี ท่ี 2

4. การติดต้ังโปรแกรม PyCharm สาหรับใช้เป็ น IDE ภาษาไพธอน 4.1 ไปที่หนา้ เวบ็ ไซต์ https://www.jetbrains.com/pycharm/download/ เพื่อดาวน์โหลดตวั ติดต้งั โปรแกรม PyCharm วทิ ยาการคานวณ ช้ันมธั ยมศึกษาปี ท่ี 2

4.2 คลิกเมาส์ท่ีป่ ุม Download 4.3 ดบั เบิลคลิกเมาส์ท่ีตวั ติดต้งั 4.4 โปรแกรมจะแสดงหนา้ จอ ตอ้ นรับดงั ภาพ จากน้นั คลิกเมาส์ ท่ีป่ ุม Next วทิ ยาการคานวณ ช้ันมธั ยมศึกษาปี ท่ี 2

4.5 โปรแกรมสอบถามตาแหน่งติดต้งั ของโปรแกรมดงั ภาพ จากน้นั เลือก ตาแหน่งที่ตอ้ งการติดต้งั แลว้ คลิกเมาส์ ที่ป่ ุม Next 4.6 โปรแกรมจะสอบถามการสร้าง icon บนหนา้ จอ จากน้นั ทาเคร่ืองหมาย ลงในช่องวา่ งหนา้ 64-bit แลว้ คลิก เมาส์ท่ีป่ ุม Next วทิ ยาการคานวณ ช้ันมธั ยมศึกษาปี ท่ี 2

4.7 คลิกเมาส์ท่ีป่ ุม Install เพ่อื เริ่มการติดต้งั 4.8 เมื่อติดต้งั เสร็จแลว้ คลิกเมาส์ที่ป่ ุม Finish วทิ ยาการคานวณ ช้ันมธั ยมศึกษาปี ท่ี 2

หากการลงโปรแกรมไม่สมบูรณ์ ?นักเรียนมวี ธิ ีแก้ไขอย่างไร วทิ ยาการคานวณ ช้ันมธั ยมศึกษาปี ที่ 2

5. การใช้งานโปรแกรม PyCharm เบื้องต้น 5.1 คลิกเมาส์ที่ icon โปรแกรมบนหนา้ Desktop 5.2คลิกเมาส์เลือกหนา้ คาสั่ง Do not import settings จากน้นั คลิกเมาส์ป่ ุม OK วทิ ยาการคานวณ ช้ันมธั ยมศึกษาปี ท่ี 2

5.3 อ่านขอ้ ตกลง แลว้ คลิกเมาส์ป่ ุม Accept วทิ ยาการคานวณ ช้ันมัธยมศึกษาปี ที่ 2

5.4 เร่ิมเขา้ ใชง้ านโปรแกรม แลว้ คลิกเมาส์ท่ี Create New Project วทิ ยาการคานวณ ช้ันมธั ยมศึกษาปี ท่ี 2

5.5 เร่ิมสร้างโพรเจกต์ โดยคลิกเมาส์เลือก File เลือก New Project วทิ ยาการคานวณ ช้ันมัธยมศึกษาปี ที่ 2

5.6 คลิกเมาส์ที่ป่ ุมโฟลเดอร์ เพ่อื กาหนดตาแหน่งที่จะ บนั ทึก แลว้ คลิกเมาส์ป่ ุม OK 5.7 หากมีขอ้ ความเตือน Interpreter field is empty ใหเ้ ลือกอินเทอร์พรีเตอร์ดงั ภาพ แลว้ คลิกเมาส์ป่ ุม Create วทิ ยาการคานวณ ช้ันมธั ยมศึกษาปี ท่ี 2

5.8 เร่ิมสร้างไฟลง์ านคลิกเมาส์ เลือก File เลือก New แลว้ เลือก ชนิดไฟล์ Python File 5.9 ต้งั ชื่อไฟลง์ าน แลว้ คลิกเมาส์ป่ ุม OK วทิ ยาการคานวณ ช้ันมัธยมศึกษาปี ท่ี 2

5.10 ทดสอบการเขียนโปรแกรมดว้ ยคาสั่ง print (“test”) จากน้นั เลือกเมนู Run ‘test’ วทิ ยาการคานวณ ช้ันมัธยมศึกษาปี ที่ 2

5.11 โปรแกรมจะแสดงผลลพั ธ์ของโปรแกรม ดงั ภาพ วทิ ยาการคานวณ ช้ันมธั ยมศึกษาปี ท่ี 2

ถ้านักเรียนทดสอบโปรแกรมแล้ว เกดิ ปัญหาโปรแกรม ไม่แสดงผลข้อมูลทนี่ ักเรียนเขียน จะมีวธิ ีการตรวจสอบอย่างไร? วทิ ยาการคานวณ ช้ันมธั ยมศึกษาปี ท่ี 2

6. การเขยี นคาอธิบาย การเขียนคอมเมนตใ์ ชเ้ มื่อตอ้ งการอธิบายการทางานของโปรแกรม จะใช้ เครื่องหมายชาร์ป (#) นาหนา้ ขอ้ ความ ดงั ตวั อยา่ ง หรือหากตอ้ งการเขียนคอมเมนตพ์ ร้อมกนั หลายบรรทดั สามารถใชเ้ คร่ืองหมาย Double Quote 3 คู่ ครอบส่วนที่ตอ้ งการคอมเมนต์ ดงั ตวั อยา่ ง วทิ ยาการคานวณ ช้ันมธั ยมศึกษาปี ที่ 2

?ทาไมจึงต้องเขยี นคาอธิบาย วทิ ยาการคานวณ ช้ันมธั ยมศึกษาปี ที่ 2

7. ชนิดข้อมูล (Data type) ขอ้ มูลจะถูกจดั เกบ็ ในหน่วยความจา ซ่ึงจะมีวธิ ีเกบ็ ขอ้ มูลแตกต่างกนั ไป ชนิดขอ้ มูลท้งั หมดในภาษาไพธอนประกอบดว้ ย วทิ ยาการคานวณ ช้ันมธั ยมศึกษาปี ที่ 2

7.1 จานวนเตม็ (Integer) มีขนาด 8 Bytes (64bits) สามารถกาหนดเป็นเลขฐาน ต่าง ๆ ได้ โดยการใส่เลข 0 นาหนา้ แลว้ ตามดว้ ยอกั ษรประจาฐาน ไดแ้ ก่ เลขฐานสอง ใชเ้ ลขโดด 0 และ 1 ตวั อกั ษรประจาฐาน b เลขฐานแปด เลขฐานสิบหก ใชเ้ ลขโดด 0-7 ตวั อกั ษรประจาฐาน o เลขฐานสิบ ใชเ้ ลขโดด 0-9 และ A-F ตวั อกั ษรประจาฐาน x ใหพ้ มิ พเ์ ป็นตวั เลขปกติ ดงั ตวั อยา่ ง วทิ ยาการคานวณ ช้ันมธั ยมศึกษาปี ที่ 2

7.2 จานวนทศนิยม (Floating-Point Number) จานวนทศนิยม เช่น 12.45 นอกจากน้ียงั สามารถกาหนดทศนิยมในรูปสญั กรณ์วทิ ยาศาสตร์ ดงั ตวั อยา่ ง 7.3 ตรรกะ (Boolean) เป็ นข้อมูลทป่ี ระกอบด้วย 2 ค่า คือ - จริง (True) หรือตวั ยอ่ T - เทจ็ (False) หรือตวั ยอ่ F วทิ ยาการคานวณ ช้ันมธั ยมศึกษาปี ที่ 2

ทาไมการเขยี นโปรแกรม ?จงึ ต้องมตี วั แปร วทิ ยาการคานวณ ช้ันมธั ยมศึกษาปี ที่ 2

8. ตัวแปร (Variable) ตวั แปร คือ การจองพ้ืนท่ีในหน่วยความจาเพอื่ ใชใ้ นการเกบ็ ขอ้ มูลไวใ้ ช้ ประมวลผลข้นั ต่อไป ซ่ึงในภาษาไพธอนจะเป็นตวั แปรแบบ Dynamic คือไม่ตอ้ งประกาศตวั แปรและชนิดขอ้ มูล 8.1 การกาหนดช่ือตัวแปร กฎการต้งั ช่ือตวั แปรในภาษาไพธอน มีดงั น้ี 1) ต้งั ช่ือใหส้ ่ือความหมายกบั ขอ้ มูลท่ีจดั เกบ็ 2) อกั ษรตวั พมิ พเ์ ลก็ และพิมพใ์ หญ่จะมีความหมายต่างกนั 3) เริ่มตน้ ดว้ ยตวั อกั ษรภาษาองั กฤษ ภาษาไทย หรือเครื่องหมาย _ 4) หลงั จากตวั แรกจะเป็นตวั อกั ษรภาษาองั กฤษ ภาษาไทย ตวั เลข หรือเครื่องหมาย _ หา้ มมีเวน้ วรรค จุด หรือสญั ลกั ษณ์พิเศษ 5) ไม่เป็นคาสงวนในภาษาไพธอน วทิ ยาการคานวณ ช้ันมัธยมศึกษาปี ท่ี 2

คาสงวนในภาษาไพธอน วทิ ยาการคานวณ ช้ันมัธยมศึกษาปี ท่ี 2

8.2 การประกาศตัวแปร เป็นการสร้างตวั แปรสาหรับเกบ็ ขอ้ มูลก่อนนาไปประมวลผล โดยมีรูปแบบการ ประกาศตวั แปร ดงั น้ี เคร่ืองหมาย = เป็นเคร่ืองหมายท่ีแทนการกาหนดคา่ ซ่ึงหมายถึง นาขอ้ มูลดา้ นขวาของ = มากาหนดทางดา้ นซา้ ย ดงั ตวั อยา่ ง วทิ ยาการคานวณ ช้ันมัธยมศึกษาปี ที่ 2

8.3 สตริง (String) เป็นขอ้ มูลแบบอกั ขระที่รองรับภาษาต่าง ๆ และสัญลกั ษณ์อื่น ๆ สตริงมีรูปแบบ ดงั น้ี 1) อยภู่ ายในเคร่ืองหมาย “ ” หรือ ‘ ’ 2) ตอ้ งการใหม้ ีเคร่ืองหมาย “ ” ประกอบในขอ้ ความ ตอ้ งปิ ดขอ้ ความท้งั หมดดว้ ย ‘ ’ หรือตอ้ งการใหม้ ีเคร่ืองหมาย ‘ ’ ประกอบในขอ้ ความ ตอ้ งปิ ดขอ้ ความท้งั หมดดว้ ย “ ” 3) ใส่ \\n ในขอ้ ความ เพือ่ ข้ึนบรรทดั ใหม่ 4) ใชเ้ คร่ืองหมาย “‘ หรือ ’” ปิ ดขอ้ ความที่มีหลายบรรทดั วทิ ยาการคานวณ ช้ันมธั ยมศึกษาปี ที่ 2

9. การแสดงผลออกทางหน้าจอด้วยคาส่ัง print() รูปแบบการใชง้ านดงั น้ี ขอ้ มูลที่ตอ้ งการแสดงผล ไดแ้ ก่ ตวั แปร คา่ คงท่ี นิพจน์ หรือขอ้ ความ ซ่ึงถา้ เป็นขอ้ ความ จะตอ้ งอยภู่ ายใน “ ” หรือ ‘ ’ ดงั ตวั อยา่ ง วทิ ยาการคานวณ ช้ันมัธยมศึกษาปี ท่ี 2

โดยทวั่ ไปแลว้ คาสงั่ print() จะแสดงผลการข้ึนบรรทดั หลงั จบคาสงั่ แต่หาก ตอ้ งการปรับแต่งการจบโดยยงั ไม่ใหข้ ้ึนบรรทดั ใหม่สามารถใส่คาสง่ั end = “…” เพอื่ กาหนดรูปแบบของการจบคาสง่ั ดงั ตวั อยา่ ง วทิ ยาการคานวณ ช้ันมธั ยมศึกษาปี ที่ 2

โครงสร้างการจดั รูปแบบการแสดงผลจะมีการอา้ งอิงตาแหน่ง ซ่ึงค่าที่อยู่ ในอาร์กิวเมนตจ์ ะตอ้ งสมั พนั ธ์กบั สญั ลกั ษณ์ที่อยใู่ นส่วนของการจดั รูปแบบ แสดงผลสตริง และมีเครื่องหมาย % คนั่ วทิ ยาการคานวณ ช้ันมธั ยมศึกษาปี ที่ 2

10. การรับข้อมูลเข้าด้วยคาสั่ง input() ตวั แปร : เป็นตวั แปรที่ใชเ้ กบ็ ขอ้ มูลที่รับเขา้ มาทางคียบ์ อร์ด ขอ้ ความที่แสดงก่อนรับขอ้ มูลเขา้ : คาอธิบายที่ตอ้ งการแสดงเพื่อช้ีแจงกบั ผใู้ ชง้ าน เช่น วทิ ยาการคานวณ ช้ันมัธยมศึกษาปี ที่ 2

เมื่อมีการเรียกใชค้ าสง่ั output() โปรแกรมแสดงขอ้ ความช้ีแจง แลว้ รอการป้อนขอ้ มูลนาเขา้ จากผใู้ ชผ้ า่ นคียบ์ อร์ด แลว้ ตามดว้ ยป่ ุม Enter เช่น ซ่ึงโปรแกรมจะนาขอ้ มลู Lattapol ไปเกบ็ ในตวั แปร name ดงั ตวั อยา่ ง วทิ ยาการคานวณ ช้ันมัธยมศึกษาปี ที่ 2

การเขียนโปรแกรมแบบลาดับ การเขียนโปรแกรมแบบลาดบั เป็นลกั ษณะการเขียนคาสงั่ ใหโ้ ปรแกรมทางาน ตามลาดบั จากคาสงั่ ที่ 1 คาสง่ั ที่ 2 ไปเรื่อย ๆ จนครบทุกคาสง่ั วทิ ยาการคานวณ ช้ันมธั ยมศึกษาปี ท่ี 2

ในการเขียนโปรแกรมแบบลาดบั มกั มีการคานวณ ดงั น้นั ตอ้ งทาความเขา้ ใจ เก่ียวกบั นิพจน์ ตวั ดาเนินการทางคณิตศาสตร์ ลาดบั ความสาคญั ของ ตัวดาเนินการให้แม่นยา เพื่อให้สามารถออกแบบข้ันตอนวิธีและเขียน โปรแกรมแบบลาดบั ไดอ้ ยา่ งถูกตอ้ ง 1. นิพจน์ (Expression) เป็นการดาเนินการเพอ่ื คานวณหรือทาการเปรียบเทียบค่าต่าง ๆ ตามท่ีตอ้ งการ ในการดาเนินการประกอบดว้ ย 1.1 ตวั ถูกดาเนินการ ไดแ้ ก่ คา่ คงที่หรือตวั แปร 1.2 ตวั ดาเนินการ เช่น + - * / // ** % < > = วทิ ยาการคานวณ ช้ันมธั ยมศึกษาปี ที่ 2