การถ่ายทอดความคิดในการแก้ปัญหาด้วย "อัลกอริทึม"

การเขียนรหัสจำลอง (Pseudo Code)      

        การที่จะลงมือเขียนโปรแกรม  ต้องออกแบบขั้นตอนการทำงาน  หรืออัลกอริทึม  (Algorithm)  ก่อน  ซึ่งเป็นเครื่องมือในการแสดงขั้นตอนการทำงานของระบบงานใด ๆ  เพื่อให้การเขียนโปรแกรมเป็นไปได้อย่างรวดเร็วและง่ายขึ้น  โดยเราจะเขียนอัลกอริทึมในลักษณะผังงาน  (Flowchart)  หรือรหัสจำลองที่เรียกว่า 
ซูโดโค้ด  (Pseudocodes)  ก็ได้

ซูโดโค้ด  (Pseudocodes)

         เป็นคำอธิบายขั้นตอนการทำงานของโปรแกรม  โดยใช้ถ้อยคำผสมระหว่างภาษาอังกฤษและภาษาการเขียนโปรแกรมแบบโครงสร้าง  จะช่วยให้ผู้เขียนโปรแกรมสามารถพัฒนาขั้นตอนต่าง ๆ  ให้เป็นโปรแกรมได้ง่ายขึ้น  ส่วนใหญ่มักใช้คำเฉพาะ  (Reserve Word)  ที่มีในภาษาการเขียนโปรแกรมและมักเขียนด้วยตัวอักษรตัวใหญ่  ซูโดโค้ดที่ดี  จะต้องมีความชัดเจน  สั้น  และได้ใจความ  ข้อมูลต่าง ๆ  ที่ใช้จะถูกเขียนอยู่ในรูปของตัวแปร

รูปแบบ

Algorithm  <ชื่อของอัลกอริทึม>
1……………………………….
2……………………………….
3…………………………………
END

ตัวอย่าง  การเขียนอัลกอริทึม  คำนวณหาพื้นที่สามเหลี่ยม

อัลกอริทึม (Algorithm)Algorithm  การหาพื้นที่สามเหลี่ยม เริ่มต้น รับค่าความยาวของฐานมาเก็บในตัวแปร X รับค่าความยาวของสูงมาเก็บในตัวแปร Y คำนวณหาพื้นที่  ARRAY = ( X*Y ) / 2 แสดงผลพื้นที่ จบ

ซูโดโค้ด  (Pseudocodes)Algorithm  Triangle START READ  X READ  Y Compute  ARRAY = ( X*Y ) / 2 Print  ARRAY END

การเขียนผังงาน (Flowchart) หมายถึง

    การจําลองความคิดใหเปนแผนผังที่เรียกวา Flow chart ชวยใหสามารถแกปญหาไดดีเฉพาะอยาง

ยิ่งปญหาที่ยุงยากซับซอน  และการเขียนผังงานจะใชสัญลักษณ สื่อสารความหมายใหเขาใจตรงกัน ของ สถาบันมาตรฐานแหงชาติอเมริกัน : ANSI ไดกําหนดสัญลักษณไวเปนมาตรฐาน  ซึ่งมีรายละเอียดรูปแบบและความหมายที่ควรทราบตามตารางตอไปนี้

กระบวนการเทคโนโลยีสารสนเทศ

   

การวิเคราะห์และกำหนดรายละเอียดปัญหา 

  การวิเคราะห์และกำหนดรายละเอียดของปัญหา (State the problem) ขั้นตอนนี้เป็นขั้นตอนแรกสุดก่อนที่จะลงมือแก้ปัญหา แต่ผู้แก้ปัญหามักจะมองข้ามความสำคัญของขั้นตอนนี้อยู่เสมอ จุดประสงค์ของขั้นตอนนี้ คือการทำความเข้าใจกับปัญหาเพื่อแยกให้ออกว่าข้อมูลที่กำหนดมาในปัญหาหรือเงื่อนไขของปัญหาคืออะไร และสิ่งที่ต้องการคืออะไร อีกทั้งวิธีการที่ใช้ประมวลผล ในการวิเคราะห์ปัญหาใด กล่าวโดยสรุปมีองค์ประกอบในการวิเคราะห์ ดังนี้
 1. การระบุข้อมูลเข้า  ได้แก่ การพิจารณาข้อมูลและเงื่อนไขที่กำหนดมาในปัญหา
 2. การระบุข้อมูลออก  ได้แก่ การพิจารณาเป้าหมายหรือสิ่งที่ต้องหาคำตอบ

การดำเนินการแก้ปัญหา

              การดำเนินการแก้ปัญหา (Implementation) หลังจากที่ได้ออกแบบขั้นตอนวิธี
                  การตรวจสอบและปรับปรุง (Refinement) หลังจากที่ลงมือแก้ปัญหาแล้ว ต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าวิธีการนี้ให้ผลลัพธ์ที่ถูกต้อง โดยผู้แก้ปัญหาต้องตรวจสอบว่าขั้นตอนวิธีที่สร้างขึ้นสอดคล้องกับรายละเอียดของปัญหา ซึ่งได้แก่ ข้อมูลเข้า และข้อมูลออก เพื่อให้มั่นใจว่าสามารถรองรับข้อมูลเข้าได้ในทุกกรณีอย่างถูกต้องและสมบูรณ์ ในขณะเดียวกันก็ต้องปรับปรุงวิธีการเพื่อให้การแก้ปัญหานี้ได้ผลลัพธ์ที่ดีที่สุด

         

         

        

  3  การกำหนดวิธีประมวลผล  ได้แก่ การพิจารณาขั้นตอนวิธีหาคำตอบหรือข้อมูลออก

การเลือกเครื่องมือและออกแบบขั้นตอนวิธี

           การเลือกเครื่องมือและออกแบบขั้นตอนวิธี (Tools and Algorithm development) ขั้นตอนนี้เป็นขั้นตอนของการวางแผนในการแก้ปัญหาอย่างละเอียดถี่ถ้วน หลังจากที่เราทำความเข้าใจกับปัญหา พิจารณาข้อมูลและเงื่อนไขที่มีอยู่ และสิ่งที่ต้องการหาในขั้นตอนที่  1  แล้ว เราสามารถคาดคะเนวิธีการที่จะใช้ในการแก้ปัญหา ขั้นตอนนี้จำเป็นต้องอาศัยประสบการณ์ของผู้แก้ปัญหาเป็นหลัก หากผู้แก้ปัญหาเคยพบกับปัญหาทำนองนี้มาแล้วก็สามารถดำเนินการตามแนวทางที่เคยปฏิบัติมา

            

     ขั้นตอนนี้จะเริ่มจากการเลือกเครื่องมือที่ใช้ในการแก้ปัญหา โดยพิจารณาความเหมาะสมระหว่างเครื่องมือกับเงื่อนไขต่างๆ ของปัญหาซึ่งหมายรวมถึงความสามารถของเครื่องมือในการแก้ปัญหาดังกล่าว และสิ่งที่สำคัญคือความคุ้นเคยในการใช้งานเครื่องมือนั้นๆ ของผู้แก้ปัญหา

           

   อีกสิ่งหนึ่งที่สำคัญในการแก้ปัญหา คือยุทธวิธีที่ใช้ในการแก้ปัญหาหรือที่เราเรียกว่าขั้นตอนวิธี (algorithm) ในการแก้ปัญหา  หลังจากที่เราได้เครื่องมือช่วยแก้ปัญหาแล้ว ผู้แก้ปัญหาต้องวางแผนว่าจะใช้เครื่องมือดังกล่าวเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ถูกต้องและดีที่สุด การออกแบบขั้นตอนวิธีในการแก้ปัญหา ผู้แก้ปัญหาควรใช้แผนภาพหรือเครื่องมือในการแสดงขั้นตอนการทำงานเพื่อให้ง่ายต่อความเข้าใจ เช่น  ผังงาน (flowchart) ที่จำลองขั้นตอนวิธีการแก้ปัญหาในรูปของสัญลักษณ์  รหัสลำลอง (pseudo code) ซึ่งเป็นการจำลองขั้นตอนวิธีการแก้ปัญหาในรูปของคำบรรยาย การใช้เครื่องมือช่วยออกแบบดังกล่าวนอกจากแสดงกระบวนการที่ชัดเจนแล้ว ยังช่วยให้ผู้แก้ปัญหาสามารถหาข้อผิดพลาดของวิธีการที่ใช้ได้ง่ายและแก้ไขได้อย่างรวดเร็ว

เรียบร้อยแล้ว ขั้นตอนนี้เป็นขั้นตอนที่ต้องลงมือแก้ปัญหาโดยใช้เครื่องมือที่ได้เลือกไว้ หากการแก้ปัญหาดังกล่าวใช้คอมพิวเตอร์เข้ามาช่วย  ขั้นตอนนี้ก็เป็นการใช้โปรแกรมสำเร็จหรือใช้ภาษาคอมพิวเตอร์เขียนโปรแกรมแก้ปัญหา ขั้นตอนนี้ต้องอาศัยความรู้เกี่ยวกับเครื่องมือที่เลือกใช้ซึ่งผู้แก้ปัญหาต้องศึกษาให้เข้าใจและเชี่ยวชาญ ในขณะที่ดำเนินการหากพบแนวทางที่ดีกว่าที่ออกแบบไว้ก็สามารถปรับเปลี่ยนได้

การตรวจสอบและปรับปรุง

                   ขั้นตอนทั้ง  4   ขั้นตอนดังกล่าวข้างต้น เป็นเสมือนขั้นบันได (stair) ที่ทำให้มนุษย์สามารถประสบความสำเร็จในการแก้ปัญหาต่างๆ ได้ รวมทั้งการเขียนหรือพัฒนาโปรแกรมคอมพิวเตอร์เพื่อแก้ปัญหาก็ต้องใช้กระบวนการตามขั้นตอนทั้ง  4   นี้เช่นกัน