อัลกอริทึม (Algorithm) และ การเขียนผังงาน (Flowchart) นางสาวศศิธร โสวงษ์ 483050359-9

อัลกอริทึม (Algorithm) ขั้นตอนวิธี หรือ อัลกอริทึม (algorithm) หมายถึงกระบวนการแก้ปัญหาที่สามารถเข้าใจได้ มีลำดับหรือวิธีการในการแก้ไขปัญหาใดปัญหาหนึ่งอย่างเป็นขั้นเป็นตอนและชัดเจน เมื่อนำเข้าอะไร แล้วจะต้องได้ผลลัพธ์เช่นไร ซึ่งแตกต่างจากการแก้ปัญหาแบบสามัญสำนึก หรือฮิวริสติก (heuristic) โดยทั่วไป ขั้นตอนวิธี จะประกอบด้วย วิธีการเป็นขั้นๆ และมีส่วนที่ต้องทำแบบวนซ้ำ (iterate) หรือ เวียนเกิด (recursive)โดยใช้ตรรกะ (logic) และ/หรือ ในการเปรียบเทียบ (comparison) ในขั้นตอนต่างๆ จนกระทั่งเสร็จสิ้นการทำงาน

อัลกอริทึม (Algorithm) ในการทำงานอย่างเดียวกัน เราอาจจะเลือกขั้นตอนวิธีที่ต่างกันเพื่อแก้ปัญหาได้ โดยที่ผลลัพธ์ที่ได้ในขั้นสุดท้ายจะออกมาเหมือนกันหรือไม่ก็ได้ และจะมีความแตกต่าง ที่จำนวนและชุดคำสั่งที่ใช้ต่างกันซึ่งส่งผลให้ เวลา (time) , และขนาดหน่วยความจำ (space) ที่ต้องการต่างกัน หรือเรียกได้อีกอย่างว่ามีความซับซ้อน (complexity) ต่างกัน การนำขั้นตอนวิธีไปใช้ ไม่จำกัดเฉพาะการเขียนโปรแกรมคอมพิวเตอร์ แต่สามารถใช้กับปัญหาอื่น ๆ ได้เช่น การออกแบบวงจรไฟฟ้า, การทำงานเครื่องจักรกล, หรือแม้กระทั่งปัญหาในธรรมชาติ เช่น วิธีของสมองมนุษย์ในการคิดเลข หรือวิธีการขนอาหารของแมลง

องค์ประกอบของการจัดทำอัลกอริทึม 1. การวิเคราะห์ (Analysis) 2. การออกแบบ (Design) 3. การเขียนโปรแกรม (Coding/Programming) 4. การทดสอบและแก้ไขข้อผิดพลาดของโปรแกรม 5. การจัดทำเอกสารและบำรุงรักษา (Testing and Debugging) (Documentation and Maintenance)

องค์ประกอบของการจัดทำอัลกอริทึม การวิเคราะห์ (Analysis) ลักษณะที่ 1 เป็นการวิเคราะห์ในส่วนของโปรแกรมขนาดเล็ก จะทำการวิเคราะห์ในเรื่องต่อไปนี้ 1. สิ่งที่โจทย์ต้องการ 2. วิธีการประมวลผลที่จะทำให้ได้ผลลัพธ์ดังกล่าว ลักษณะที่ 2 เป็นการวิเคราะห์ในส่วนของระบบงานคอมพิวเตอร์ขนาดใหญ่

องค์ประกอบของการจัดทำอัลกอริทึม การออกแบบ (Design) คือ การนำผลที่ได้จากการวิเคราะห์มาทำการออกแบบ โดยอาศัยเครื่องมือ (Tools) ต่าง ๆ มาช่วยในการออกแบบเป็นมาตรฐานมากขึ้น เครื่องมือในการออกแบบที่นิยมใช้ 1. ผังงาน (Flowchart) 2. รหัสเทียม (Pseudo Code) ข้อเปรียบเทียบระหว่างผังงานและรหัสเทียม 1. ผังงานมีการแสดงความสัมพันธ์ให้เห็นเป็นรูปแบบที่ชัดเจนมากกว่ารหัสเทียม 2. การออกแบบรหัสเทียมจะใช้เวลาน้อยกว่าการออกแบบผังงาน เนื่องจากไม่ต้องคำนึงถึงความเป็นเหตุเป็นผลของโปรแกรมมากเท่ากับผังงาน

องค์ประกอบของการจัดทำอัลกอริทึม การเขียนโปรแกรม (Coding/Programming) คือ การนำผลที่ได้จากการออกแบบ มาเขียนเป็นคำสั่งของโปรแกรมเพื่อนำไปประมวลผลข้อมูลและได้ผลลัพธ์ (Output) ของโปรแกรมต่อไป โดยผู้เขียนสามารถเลือกใช้ภาษาโปรแกรม (Programming Language) ต่าง ๆ ได้ตามต้องการ ภาษาโปรแกรม (Programming Language) พัฒนาการของ ภาษาโปรแกรมมรทั้งหมด 4 ยุค คือ 1. ภาษาเครื่อง (Machine Language) 2. ภาษาแอสเซมบลี (Assembly Language) 3. ภาษาระดับสูง (High-Level Language) 4. ภาษายุคที่ 4  (Fourth Generation Language หรือ 4GL)

องค์ประกอบของการจัดทำอัลกอริทึม การทดสอบและแก้ไขข้อผิดพลาดของโปรแกรม (Testing and Debugging) ดีบักเกอร์ (Debugger) คือ โปรแกรมที่สามารถแจ้งข้อผิดพลาดทางไวยกรณ์ที่เกิดขึ้นในโปรแกรม โดยผู้ทดสอบสามารถที่จะหยุดโปรแกรมที่กำลังทำงานนั้นไว้ชั่วขณะหนึ่งเพื่อตรวจสอบข้อผิดพลาดได้ ข้อผิดพลาดที่เกิดขึ้นจากการเขียนโปรแกรม มีดังนี้ 1. ข้อผิดพลาดทางไวยกรณ์ (Syntax Errors) เป็นข้อผิดพลาดที่เกิดจากการเขียนคำสั่งที่ผิดไวยกรณ์ของภาษาที่ใช้เขียนโปรแกรมนั้น ๆ 2. ข้อผิดพลาดที่เกิดขึ้นขณะทำการรันโปรแกรม (Run-Time Error) เป็นข้อผิดพลาดที่แสดงขณะทำการรันโปรแกรม ส่วนใหญ่เกิดจากการคำนวณตัวเลข

องค์ประกอบของการจัดทำอัลกอริทึม การจัดทำเอกสารและบำรุงรักษา (Documentation and Maintenance) การจัดทำเอกสาร (Documentation) หมายถึง การเตรียมเอกสารอธิบายโปรแกรม ซึ่งมีความสำคัญและควรทำกันอย่างต่อเนื่องหลังจากการพัฒนาโปรแกรม เพื่อนำไปติดตั้งใช้งานต่อไป ในเอกสารควรประกอบด้วย 1. คำบรรยายลักษณะของโปรแกรม 2. คำอธิบายพร้อมผังงานหรือรหัสเทียม 3. รายการโปรแกรม (Program Listing) 4. ผลการทดสอบโปรแกรม การบำรุงรักษาโปรแกรม (Program Maintenance) หมายถึง การแก้ไขข้อผิดพลาดที่พบระหว่างการทดสอบหรือระหว่างการใช้งาน ซึ่งอาจเป็นการเปลี่ยนข้อมูลที่ต้องการใช้ใหม่ การปรับปรุงข้อมูลให้ทันเหตุการณ์อยู่เสมอ การปรับเปลี่ยนโครงสร้างบนหน้าจอ เป็นต้น

การเขียนผังงาน (Flowchart) ผังงาน (Flowchart) คือ รูปภาพ (Image) หรือสัญลักษณ์(Symbol) ที่ใช้เขียนแทนขั้นตอน คำอธิบาย ข้อความ หรือคำพูด ที่ใช้ในอัลกอริทึม (Algorithm) เพราะการนำเสนอขั้นตอนของงานให้เข้าใจตรงกัน ระหว่างผู้เกี่ยวข้อง ด้วยคำพูด หรือข้อความ ทำได้ยากกว่าเมื่อใช้รูปภาพ หรือสัญลักษณ์

ประเภทของผังงาน ผังงานแบ่งได้ 2 ประเภท 1. ผังงานระบบ (System Flowchart) คือ เป็นผังงานที่แสดงขั้นตอนการปฏิบัติงานหลักๆ โดย แสดงถึงตัวงานหลักที่ต้องทำในระบบ ซึ่งเป็นการมุ่งเน้นความสัมพันธ์ระหว่างงานหรือขั้นตอนต่างๆ ในระบบว่ามีกิจกรรมอะไรและมีความเกี่ยวข้องอย่างไร แต่ไม่แสดงรายละเอียดว่างานนั้นทำอย่างไร 2. ผังงานโปรแกรม (Program Flowchart) คือ ผังงานที่แสดงถึงขั้นตอนของกิจกรรมต่างๆ โดยละเอียด ทุกขั้นตอน ทำให้สามารถถ่ายทอดความเข้าใจหรือสื่อสารระหว่างกันได้

สัญลักษณ์ของผังงาน สัญลักษณ์ ชื่อเรียก ความหมาย การทำงานด้วยมือ (manual  operation)   แทนจุดที่มีการทำงานด้วยแรงคน การนำข้อมูลเข้าและออกโดยทั่วไป (general  input/output) แทนจุดที่จะนำข้อมูลเข้าหรือออกจากระบบคอมพิวเตอร์โดยไม่ระบุชนิดของอุปกรณ์ แถบบันทึกข้อมูล (magetic  tape) แทนจุดที่จะนำข้อมูลเข้าหรือออกจากโปรแกรมด้วยแถบบันทึกข้อมูล จานบันทึกข้อมูล (magnetic  disk) แทนจุดที่จะนำข้อมูลเข้าหรือออกจากโปรแกรมด้วยจานบันทึกข้อมูล

สัญลักษณ์ของผังงาน การนำเข้าข้อมูลด้วยมือ (manual input)   แทนจุดที่นำข้อมูลเข้าด้วยมือ การแสดงข้อมูลออกด้วยจอภาพ (display) แทนจุดที่แสดงข้อมูลด้วยจอภาพ การทำเอกสาร (documents) แทนจุดที่มีข้อมูลเป็นเอกสารหรือแสดงข้อมูลออกด้วยเครื่องพิมพ์ การตัดสินใจ (decision) แทนจุดที่จะต้องเลือกปฏิบัติอย่างใด อย่างหนึ่ง

สัญลักษณ์ของผังงาน การเตรียมการ (preparation)   แทนจุดกำหนดชื่อข้อมูล หรือค่าเริ่มต้นต่าง ๆ การเรียกโปรแกรมภายนอก (external  subroutine) แทนจุดเรียกใช้โปรแกรมย่อยที่ไม่ได้อยู่ในโปรแกรมนั้น การเรียกโปรแกรมภายใน (external  subroutine) แทนจุดเรียกใช้โปรแกรมย่อยที่อยู่ในโปรแกรมนั้น การปฏิบัติงาน (process) แทนจุดที่มีการปฏิบัติงานอย่างใด  อย่างหนึ่ง

สัญลักษณ์ของผังงาน การเรียงข้อมูล (sort)   แทนจุดที่มีการเรียงข้อมูลใหม่ตามข้อกำหนด ทิศทาง (Flow  line) แทนทิศทางของขั้นตอนการดำเนินงานซึ่งจะปฏิบัติต่อเนื่องกันตามหัวลูกศรชี้ หมายเหตุ (annotation) แทนจุดที่แสดงรายละเอียดเพิ่มเติม  หรือหมายเหตุของจุดต่าง ๆ ที่แสดงในผังงานด้วยสัญลักษณ์ไม่ชัดเจน การติดต่อทางไกล (communication  link) แทนช่วงที่มีการติดต่อหรือย้ายข้อมูลด้วยระบบการติดต่อทางไกล

สัญลักษณ์ของผังงาน จุดเชื่อมต่อ (connector)   แทนจุดเชื่อมต่อของผังงานเมื่อใช้สัญลักษณ์เพื่อให้ดูง่ายขึ้น จุดเชื่อต่อหน้ากระดาษ (offpage  connector) แทนจุดเชื่อมต่อของผังงานที่อยู่คนละหน้ากระดาษ เริ่มต้น/ลงท้าย (terminal) แทนจุดเริ่มต้นและลงท้ายของผังงานของโปรแกรมหลักและโปรแกรมย่อย

รูปแบบการเขียนผังงาน รูปแบบของการเขียนผังงานมี 3 แบบคือ 1. แบบเรียงลําดับ(Sequential) 2. แบบมีการกําหนดเงื่อนไข(Condition) 3. แบบมีการทํางานวนรอบ(Looping)

แบบเรียงลําดับ(Sequential) เป็นรูปแบบพื้นฐานของผังงาน และเป็นลักษณะขั้นตอนการทำงานที่พบมากที่สุด คือทำงานทีละขั้นตอนตามลำดับ

แบบมีการกําหนดเงื่อนไข(Condition) เริ่มต้น รูปแบบที่ง่ายที่สุดของโครงสร้างแบบนี้คือ การเลือกแบบมีทางออก 2 ทาง อ่านค่า รหัสพนักงาน ชั่วโมงการทำงาน อัตราค่าแรง เงินเดือน = ((ชั่วโมงการทำงาน-160)  1.5  อัตราค่าแรง) + (160  อัตราค่าแรง) ชั่วโมง การทำงาน > 160 เงินเดือน = ชั่วโมงการทำงาน * อัตราค่าแรง แสดง รหัสพนักงาน และเงินเดือน จบ

แบบมีการทํางานวนรอบ(Looping) รูปแบบนี้จะทำงานอย่างเดียวกันซ้ำไปเรื่อย ๆ ในขณะที่ยังเป็นไปตามเงื่อนไข

อ้างอิง http://dit.dru.ac.th/home/023/data_structure/we http://th.wikipedia.org/wiki/Algorithm http://adviser.eduzones.com/offy/4224