บทที่ 1 อัลกอริทึม

     โครงสร้างข้อมูล (Data Structure) คือ ความสัมพันธ์ระหว่างข้อมูลที่อยู่ในโครงสร้าง นั้นๆรวมทั้งกระบวนการในการจัดการข้อมูลในโครงสร้าง หรือ การจัดเตรียมรูปแบบการเก็บข้อมูลในหน่วยความจำอย่างมีระเบียบแบบแผนการแทนข้อมูลให้อยู่ในรูปแบบที่ถูกต้อง ตลอดจนกรรมวิธีการเข้าถึงข้อมูลในโครงสร้างให้เป็นไปอย่างมีประสิทธิภาพ

 อัลกอริทึม (Algorithm) หมายถึง ลำดับขั้นตอนวิธีในการทำงานของโปรแกรมเพื่อแก้ปัญหาใดปัญหาหนึ่งซึ่งถ้าปฏิบัติตามขั้นตอนอย่างถูกต้องแล้วจะต้องสามารถช่วยแก้ปัญหาหรือประมวลผลตามความต้องการได้สำเร็จในการเขียนอธิบายอัลกอริธึมนั้นเราสามารถคิดอัลกอริธึมเพื่อมาแก้ปัญหาได้หลายแบบ

 ตัวอย่าง

ผลที่ได้เหมือนกันคือ ไข่ต้ม ผลลัพธ์อัลกอริธึม 1 สามารถทานได้เลย ส่วนอัลกอริธึม 2 ต้องปอกก่อนทาน ➱สรุปคือ เราได้ผลลัพธ์ตามที่โจทย์ต้องการคือ ไข่ต้ม

 

การวิเคราะห์ปัญหา

⧬กระบวนการทำงานของคอมพิวเตอร์

องค์ประกอบของงาน

Input , Process , Output

⇒ การพิจารณา

ขั้นตอนการทำงานเป็นการนำเข้า ป้อนเข้าระบบ ถือเป็น Input

ขั้นตอนเกี่ยวกับการกระทำ(กริยา) ถือเป็น Process

ขั้นตอนการนำข้อมูลออกจากระบบ แสดงผล ถือเป็น Output

การออกแบบอัลกอริทึม

➮การเขียนอธิบายอัลกอริธึมนั้น เราสามารถคิดอัลกอริธึมเพื่อมาแก้ปัญหาได้หลายแบบ ซึ่งในแต่ละแบบเครื่องคอมพิวเตอร์ก็จะใช้ในหน่วยความจำ และเวลาในการประมวลผลไม่เท่ากัน ดังนั้น การจะเปรียบเทียบว่าโปรแกรมคอมพิวเตอร์ใครเก่งกว่ากันนั้นจึงใช้การเปรียบเทียบและประสิทธิภาพของอัลกอริธึมนั่นเอง

อัลกอริธึมของใครใช้เวลาในการประมวลผลและหน่วยความจำน้อยกว่า ถือว่าอัลกอริธึมนั้นฉลาดกว่า

ประสิทธิภาพของอัลกอริธึม 

➢หน่วยความจำ(memory) ที่จะต้องใช้ในการประมวลผล

➢เวลา(time) ที่ใช้ในการประมวลผล

อัลกอริธึมที่ดีจะประกอบด้วยคุณสมบัติต่างๆดังนี้

➤อัลกอริธึมที่ดีต้องมีความถูกต้อง (correctness)

➤อัลกอริธึมที่ดีต้องง่ายต่อการอ่าน(readability)

➤อัลกอริธึมที่ดีต้องสามารถปรับปรุงได้ง่ายต่ออนาคต(ease of modification)

➤อัลกอริธึมที่ดีสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้(Reusability)

➤อัลกอริธึมที่ดีต้องมีประสิทธิภาพ (efficiency

การควบคุมการทำงานของโปรแกรม เป็นเครื่องมือที่ผู้พัฒนาโปรแกรมใช้ในการแสดงลำดับการทำงานของโปรแกรมหรือใช้อธิบายอัลกอริธึม ให้เป็นระบบและง่ายต่อความเข้าใจ โดยโครงสร้างอาจจะอยู่ในรูปแบบดังนี้คือ

1.ผังงาน (Flowchart) ซึ่งเป็นFlow Diagram ชนิดหนึ่งสำหรับใช้อธิบายขั้นตอนการทำงานของโปรแกรมในลักษณะรูปภาพ 

2.ชุดคำสั่งเทียม (Pseudocode) จะมีสัญลักษณ์คล้ายกับภาษาอังกฤษ ก้ำกึ่งระหว่างภาษาอังกฤษกับภาษาคอมพิวเตอร์ใช้ในการอธิบายลักษณะโครงสร้างข้อมูล และการทำงานของอัลกอริธึมที่เราเขียนขึ้น

ตัวอย่างผังงานและรหัสเทียม

➤ วิธีการเขียนผังงานที่ดี
1. ใช้สัญลักษณ์ตามที่กำหนดไว้
2.ใช้ลูกศรแสดงทิศทางการไหลของข้อมูลจากบนลงล่าง หรือจากซ้ายไปขวา
3.คำอธิบายในภาพสัญลักษณ์ผังงานควรสั้นกะทัดรัด และเข้าใจง่าย
4.ทุกแผนภาพต้องมีลูกศรแสดงทิศทางเข้า - ออก
5.ไม่ควรโยงเส้นเชื่อมผังงานที่อยู่ไกลมาก ๆ ควรใช้สัญลักษณ์จุดเชื่อมต่อแทน
6.ผังงานควรมีการทดสอบความถูกต้องของการทำงานก่อนนำไปเขียนโปรแกรมจริง
➤ ประโยชน์ของผังงาน

    1.ลำดับขั้นตอนการทำงานของโปรแกรม และสามารถนำไปเขียนโปรแกรมได้โดยไม่สับสน       

    2.ตรวจสอบความถูกต้อง และแก้ไขโปรแกรมได้ง่าย เมื่อเกิดข้อผิดพลาด 

    3.การปรับปรุง เปลี่ยนแปลง แก้ไข ทำได้อย่างสะดวกและรวดเร็ว
    4.ทำให้ผู้อื่นสามารถศึกษาการทำงานของโปรแกรมได้อย่างง่าย และรวดเร็วมากขึ้น

     สรุป                                                                                      

  ⇒ อัลกอริทึม คือ กลุ่มของขั้นตอนหรือกฎเกณฑ์ที่จะนำไปสู่การแก้ปัญหา ประกอบเป็นชุดลำดับขั้นตอนที่ชัดเจนและรับประกันว่าเมื่อได้ปฎิบัติถูกต้องตามขั้นตอนจนครบจะได้ผลลัพธ์ที่ถูกต้องตามต้องการ

    ⇒ ซูโดโค้ด คือ รหัสจำลองทีเป็นตัวแทนของอัลกอริทึม โดยมีถ้อยคำหรือประโยคคำสั่งที่เขียนอยู่ในรูปแบบของภาษาอังกฤษที่ไม่ขึ้นกับภาษาคอมพิวเตอร์ใดภาษาหนึ่ง

    ⇒ การสร้างประโยคคำสั่ง โดยเฉพาะชุดคำสั่งสำหรับการโปรแกรมเชิงโครงสร้าง ประกอบด้วย 3 รูปแบบ คือ ประโยคคำสั่งแบบเรียงลำดับ แบบเลือกการทำงาน และแบบทำงานซ้ำ