หลักการแก้ปัญหาด้วยคอมพิวเตอร์
วัตถุประสงค์
1.
อธิบายหลักการแก้ปัญหาด้วยคอมพิวเตอร์
2.วิเคราะห์และกำหนดรายละเอียดของปัญหา
3.ใช้ภาษาโปรแกรมคอมพิวเตอร์และเครื่องมือต่างๆในการแก้ปัญหา
4.ประยุกต์หลักการไปใช้แก้ปัญหาในรูปแบบที่แตกต่างกัน

1.
หลักการแก้ปัญหา
ในชีวิตประจำวันทุกคนต้องเคยพบกับปัญหาต่างๆ
ไม่ว่าจะเป็นปัญหาด้านการเรียน การงานการเงิน หรือแม้แต่ในการเล่นเกม
จนอาจกล่าวได้ว่าการแก้ปัญหาเป็นกิจกรรมพื้นฐานอย่างหนึ่งของมนุษย์
เมื่อพบกับปัญหาแต่ละคนมีวิธีที่จะจัดการหรือแก้ปัญหาเหล่านั้นแตกต่างกันไป
ซึ่งแตละวิธีการอาจเหมือนหรือแตกต่างกัน ทั้งนี้ขึ้นอยู้กับความรู้ ความสามารถ
และประสบการณ์ของแต่ละบุคคลอย่างไรก็ตาม เมื่อได้มีการนำวิธีการแก้ปัญหาต่างๆ
มาวิเคราะห์ จะพบว่าวิธีการเหล่านี้สามารถสรุปเป็นทฤษฎีซ฿้งมีรูปแบบที่แน่นอนได้
และปัญหาบางลักษณะอาจต้องอาศัยความรู้ในระดับสูงเพื่อแก็ไขได้อย่างสมบูรณ์แบบ
ในบทนี้ผู้เรียนจะได้ศ฿กษาเกี่ยวกับหลักและวิธีการแก้ปัญหาด้วยคอมพิวเตอร์
และการนำภาษาโปรแกรมคอมพิวเตอร์และเครื่องมือต่างๆ มาช่วยในการแก้ปัญหา
โดยทั่งไปการแก้ปัญหาหนึ่งอาจทำได้หลายวิธี
ตัวอย่างเช่น ปัญหาจากการเล่นเกมทายใจในตัวอย่างที่ 6.1
ต่อไปนี้ก็สามารถแก้ได้หลายวิธีเช่นกัน
เพียงแต่ว่าแต่ละวิธีที่แตกต่างกันจะทำให้ผูเล่นเกมแก้ปัญหาได้ช้าเร็วไม่เท่ากัน
ตัวอย่างที่
6.1 เกมทายใจ
เกมทายใจคือเกมที่จะให้ผู้เล่นทายตัวเลข
3 ตัวโดยต้องทายถูกตัวเลขและตำแหน่งซึ่งต้องใช้ผุ้เล่น 2 คน
ผู้เล่นคนที่หน฿่งกำหนดตัวเลข 3 ตัวที่ไม่ซ้ำกันโดยเลือกจาตัวเลข 1-9
และผู้เล่นคนที่หนึ่งต้องแจ้งผลการทายว่าตัวเลขที่ทายมานั้นถูกต้องกี่ตัว
และถูกต้องกี่ตำแหน่ง ตัวอย่างเช่น ถ้าตัวเลขที่กำหนดไว้เป็น 8 1 5
และผู้เล่นคนที่สองทายว่า 1 2 3
ผู้เล่นคนที่หนึ่งต้องแจ้งว่าตัวเลขที่ทายนั้นถูกเพียงตัวเดียวและไมามีตัวใดถูกตำแหน่ง
ตัวอย่างการเล่นเกมทายใจ

จะเห็นได้ว่าในครั้งแรกๆ
ของการทาย ผู้ทายจะใช้วิธีลองผิดลองถูกโดยการสุ่มตัวเลข 1-9 สำหรับเลขทั้ง 3 ตัว
ดยไม่ให้มีตัวเลขซ้ำกัน
ซึ้งเมื่อผู้กำหนดให้รายละเอียดเกี่ยวกับจำนวนตัวเลขและจำนวนตำแหน่งที่ถูกต้องแล้ว
ผู้ทายก็สามารถแยกตัวเลขที่ไม่ถูกต้องทั้งค่าของตัวเลขและตำแหน่ง
ออกจากการทายคำตอบของปัญหาในครั้งถัดๆไป
การใช้เหตุผลเพื่อแยกตัวเลขที่ไม่ต้องการใรการทายแต่ละครั้งนี้
จะช่วยให้ผู้ทายสามารถค้นพบคำตอบของปัญหาได้ในที่สุด
การแก้ปัญหาโดยใช้รูปแบบของการใช้เหตุผลประกอบกับการแยกคำตอบที่ไม่ต้องการ
จะขึ้นอยู่กับเงื่อนไขของปัญหา ในบางปัญหาวิธีการนี้อาจไม่สามารถหาคำตอบสุดท้ายได้
แต่อาจช่วยจำกัดจำนวนคำตอบที่เป็นไปได้ให้น้อยลง
นอกจากวิธีการแก้ปัญหาที่ยกตัวอย่างมาซึ่งได้แก่ การลองผิดลองถูก
การใช้เหตุผลและการใช้วิธีแยกคำตอบที่ไม่ต้องการ
ยังมีวิธีการแก้ปัญหาอีกมากมายที่สามารถเลือกใช้ให้เหมาะสมกับตัวปัญหาและประสบการณ์ของผู้แก้ปัญหาเอง
อย่างไรก็ตาม เมื่อพิจารณาในภาพรวมจะพบว่า
วิธีการเหล่านี้ล้วนมีขั้นตอนหลักที่คล้ายคลึงกัน ซึ่งประกอบด้วย 4 ขั้นตอน
ดังรูปที่ 6.1


ขั้นตอนแรกของการแก้ปัญหาใดๆ
ก็ตาม จะต้องเริ่มต้นด้วยการทำความเข้าใจกับปัญหาให้ถ่องแท้
เพื่อวิเคราะห์เงื่อนไขของปัญหาให้ชัดเจน
รวมไปถึงข้อมุลที่จำเป็นในการแก้ปัญหาและรูปแบบหรือลักษณะของผลลัพะหรือคำตอบที่ต้องการโดยเหล่านี้จะเป็นประโยชน์ในการเลือกวิธีการแก้ปัญหาต่อไปกล่าวดดยสรุป
การวิเคราะห์และกำหนดรายละเอียดของปัญหามีองค์ประกอบดังนี้
1.1
การระบุข้อมูลออก
1.2
การระบุข้อมูลเข้า
1.3
ราบละเอียดของปัญหา
1.1
การระบุข้อมูลออก
ข้อมูลออกหรือคำตอบ
คือสิ่งที่โจทย์ต้องการในการแก้ปัญหาด้วยคอมพิวเตอร์จำเป็นต้องระบุให้ชัดเจนว่าสิ่งที่ต้องการให้เป้นผลลัพธ์ของปัญหาคืออะไร
และต้องการให้แสดงออกในรูปแบบใด เช่น
การประมวลผลข้อมูลการเบิกถอนเงินจากเครื่องเอทีเอ็ม
ต้อมีการแสดงข้อมูลออกเป็นจำนวนเงินที่ถอนไป และจำนวนเงินคงเหลือในบัญชี
อีกทั้งยังต้องออกแบบการจัดวางข้อมูลเหล่านี้เพื่อพิมพ์ลงในใบบันทึกรายการด้วย
ตัวอย่างข้อมูลออกดังรูที่ 6.2

1.2
การระบุข้อมูลเข้า
ข้อมูลเข้าคือ
ข้อมูลเริ่มต้นหรือเงื่อนไขที่โจทย์กำหนดมาให้ตั้งแต่แรก ในการแก้ปัญหา
ผู้แก้ปัญหาจะต้องใช้ข้อมูลเหล่านี้ในการประมวลผู้เพื่อให้ได้ผลลัพธ์ตามที่ต้องการ
ตัวอย่างเช่น การเบิกถอนเงินด้วยบัตรเอทีเอ็มข้างต้น
ผู้ถอนเงินต้องมีข้อมูลระบุตัวตนว่าเป็นเจ้าของบัญชีตัวจริง ได้แก่ บัตรเอทีเอ็ม
และรหัสประจะตัว 4
หลักและยังต้องระบุข้อมูลให้ครบถ้วนว่าต้องการเบิกถอนจากบัญชีใดเป็นจำนวนเงินเท่าใด
เป้นต้น ดังรูปที่ 6.3

1.3
รายละเอียดของปัญหา
รายละเอียดของปัญหา
คือ การพิจารณาความต้องการของปัญหา ตัวอย่างที่ 6.2 และ 6.3 ต่อไปนี้
แสดงรายละเอียดแต่ละขั้นตอนของตัวอย่างปัญหา
ตัวอย่างที่
6.2 ให้แสดงการวิเคราะห์และกำหนดรายละเอียดของการหาค่าเฉลี่ยนของจำนวนเต็ม 5
จำนวน
องค์ประกอบของขั้นตอนการวิเคราะห์และกำหนดรายละเอียดของปัญหาสามารถแสดงได้ดังนี้

ตัวอย่างที่
6.3 ให้แสดงการวิเคราะห์และกำหนดรายละเอียดของโจทย์ต่อไปนี้ กำหนดตัวเลข 3 4 8 12
และ x ให้หาค่า x เมื่อค่าเฉลี่ยของจำนวนเต็มทั้ง 5 จำนวน มีค่าเป็น 10
องค์ประกอบของขั้นตอนการวิเคราะห์และกำหนดรายละเอียดของปัญหาสามารถแสดงได้ดังนี้
เมื่อได้รายละเอียดเบื้องหลังของปัญหา
รามทั้งวิธีการประมวลผลแล้ว
ขั้นตอนต่อไปเป็นการตัดสินใจว่าจะใช้เครื่องมือใดในการแก้ปัญหา
ถ้าหากเป็นปัญหาทั่งไปในชีวิตประจะวันหรือปัญหาทางคณิตศาสตร์ง่ายๆ ในตัวอย่าง 6.2
และ 6.3 อาจไม่ต้องใช้เครื่องมือพิเศษในการแก้ปัญหา
แต่ใช้เพียงการคำนวนด้วยกระดาษทด หรือเครื่องคิดเลขก็สามารหาคำตอบได้แล้ว
ตัวอย่างเครื่องมือในการแก้ปัญหา ดังรูปที่ 6.4

สำหรับปัญหาทีมีขั้นตอนในการแก้ปัญหาอย่างซับซ้อน
หรือต้องมีการแก้ปัญหาในลักษณะเดิซ้ำอีกหลายครั้ง
จำเป็นต้องใช้คอมพิวเตอร์เป็นอุปกรณ์ในการแก้ปัญหา
โดยเขียนโปรแกรมเพื่อรับข้อมูลเข้าไปประมวลผล
และยังต้องเลือกว่าจะใช้ดปรแกรมคอมพิวเตอร์ภาษาใด
ซึ้งขึ้นอยู่กับความคุ้นเคยในการใช้งานของผู้เขียนโปรแกรม
และลักษณะเฉพาะของแต่ละภาษาที่เหมาะสมกับปัญหานั้นๆ
ในการแก้ปัญหาดดยใช้คอมพิวเตอร์นั้น
การออกแบบวิธีแก้ปัญหาอย่างเป็นขั้นตอนและง่ายต่อการทำความเข้าใจสำคัญมาก
เพราะจะทำให้สามารถเขียนโปรแกรมจากขั้นตอนที่ได้ออกแบบไว้อย่างง่ายดาย
เครื่องมือที่ใช้เพื่อการออกแบบขั้นตอนวิธี เช่น รหัสลำลอง (pseudocode)
ซึ่งเป็นการจำลองขั้นตอนวิธีแก้ปัญหา
โดยการอธิบายด้วยคำพูดที่เข้าใจได้ง่ายเป็นขั้นๆหรือผังงาน (flowchart)
ซึ่งเป็นการใช้สัญลักษณ์ในการแสดงรายละเอียดและลำดับของแต่ละขั้นตอนที่ใช้แก้ปัญหา
ข้อดีอีกประการหนึ่งของการใช้เครื่องมือเหล่านี้ช่วยในการออกแบบวิแก้ปัญหาคือ
จะทำให้สามารถตรวจสอบความถูกต้อง หาจุดผิดพลาด
และแก้ไขขั้นตอนในการแก้ปัญหาที่ซับซ้อนได้รวดเร็ว
นักเขียนโปรแกรมจึงควรฝึกฝนการใช้งานเครื่องมือเหล่านี้ให้เชี่ยวชาญ
ตัวอย่างการเขียนรหัสลำลองและผังงาน ดังรูปที่ 6.5
ตัวอย่างรหัสลำลองและผังงาน

การดำเนินการแก้ปัญหา เป็นขั้นตอนการใช้โปรแกรมประยุกต์หรือเขียนโปรแกรมขึ้นเองโดยใช้ภาษาคอมพิวเตอร์
ซึ่งต้องอาศัยความเชี่ยวชาญเฉพาะในการใช้โปรแกรมหรือภาคอมพิวเตอร์นั้นๆ
ข้นตอนนี้จะเสร็จได้เร็วหรืช้าขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย เช่น
ความชัดเจนและถูกต้องของวิธีแก้ปัญหาที่ได้ออกแบบไว้
และสามารถในการเขียนหรือใช้งานโปรแกรมหรือภาษาคอมพิวเตอร์ที่เลือ
ในขั้นตอนนี้ผู้พัฒนาควรคำนึงถึงความยืดหยุ่นของดปรแกรมที่ได้ออกแบบขึ้นด้วย
เพื่อให้สามารถรองรับการเปลี่ยนแปลงที่อาจเกิดขึ้นในอนาคต เช่น
การเปลี่ยนแปลงข้อมูลเข้า
การเปลี่ยนรูปแบบของข้อมูลออกหรือวิธีการประมวลผลที่เปลี่ยนไป
นอกจากนี้โปรแกรมควรต้องรองรับการขยายตัวในอนาคตได้อีกด้วยตัวอย่างการดำเนินการแก้ปัญหาโดยการเขียนโปรแกรมดังรูปที่
6.6

ในขั้นตอนเป็นการตรวจสอบเพื่อให้แน่นใจว่าวิธีการแก้ปัญหารวมโปรแกรมที่พัฒนาขึ้นให้ผลลัพธ์ถูกต้อง
โดยต้องตรวจสอบว่าขั้นตอนวิธีที่สร้างขึ้นสอดคล้องกับรายละเอียดของปัญหาวึ่งได้แก่ข้อมูลเข้า
และข้อมูลออกที่ได้ระบุไว้ อีกทั้งยังสามารถรองรับข้อมูลเข้าอื่นๆ
ที่มีลักษณะเดียวกันได้
หลังจากที่ดปรอกรมทำงานได้ผลตามที่ต้องการแล้วอาจต้องมีการปรับปรุงให้วิธีการในการแก้ปัญหามีประสิทธิภาพที่สุด
โดยยังคงความถูกต้องของผลลัพธ์เช่นเดิม ในขั้นตอนการปรับปรุงนี้
ควรจะมีทั้งการปรับปรุงขั้นตอนการทำงานของวิธีแก้ปัญหาให้ดีขึ้น
และปรับโปรแกรมที่เขียนขึ้นให้มีเทคนิคการประมวลผลที่มีประสิทธิภาพขึ้น
การออกแบบวิธีในการแก้ปัญหาเป็นกระบวนการที่ต้องอาศัยประสบการณ์
ความรู้ความเข้าใจในปัญหา และความคิดอย่างมรเหตุผลและเป็นขั้นตอนแล้ว
ยังต้องอาศัยเครื่องมือที่จะช่วยถ่ายทอดความคิดออกมาเป็นลายลักษณ์อักษร
หรือเป็นแผนภาพซึ้งจะช่วยให้สามารถแก้ปัญหาได้ดีโดยเพาะปัญหาที่ยุ่งยากซับซ้อนอีกทั้งยังเป็นแนวทางให้ผู้ที่เกี่ยวข้องหรือผู้ดำเนินการปรับปรุงในอนาคตเข้าในวิธีแก้ปัญหาที่เราพัฒนาขึ้นได้ง่าย
เครื่องมือที่ใช้ในการอกแบบวิธีแก้ปัญหามี 2 ลักษณะคือ
6.2.1
รหัสลำลอง
รหัสลำลองเป็นการใช้คำบรรยายเพื่ออธิบายขั้นตองวิธีในการแก็ปัญหา
การเขียนรหังลำลองไม่มีรูปแบบที่แน่นอน
ขึ้นอยู่กับประสบการณ์และความถนัดของผู้เขียน ซึ่งอาจจะเขียนอย่างละเอียดหรือย่อ
และในบางครั้งที่อาจอธิบายในลักษณะคล้ายคำพูด
หรืออาจจะเขียนในรูปแบบคล้ายภาโปรแกรมก็ได้เช่นกัน
การใช้รหัสลำลองในการออกแบบวิธีแก้ปัญหามีข้อดีคือ
เขียนง่ายผู้เขียนคำนึงถึงเพียงแต่วิธีแก้ปัญหา
โดยไม่ต้องกังวลว่าจะเขียนผิดรูปแบบหรือไม่และถ้าผู้เขียนมีความชำนาญแล้ว
การเขียนรหัสลำลองในรูปแบบคล้ายกับภาษาโปรแกรมจะทำให้สามารดัดแปลงไปเป็นโปรแกรมคอมพิวเตอร์ได้โดยง่าย
ตัวอย่างที่ 6.4 และ 6.5 ต่อไปนี้
แสดงถึงการใช้รหังลำลองในการถ่ายทอดความคิดเพื่อแก้ปัญหาทั่งไป
และปัญหาทางคณิตศาสตร์

ผังงานเป็นการอธิบายขั้นตอนวิธีการแก้ปัญหาโดยใช้รูปสัญลักษณ์มาเรียงต่อกันสัญลักษณ์แต่ละแบบจะมีถึงความหมายถึงกระบวนการที่แตกต่างกัน
โดยจะมีคำอธิบายสั้นๆเพิ่มเติมในสัญลักษณ์ ความหมายของสัญลักษณ์ต่างๆ
ที่ใช้ในผังงานที่ถูกกำหนดโดยสถาบันมาตรฐานแห่งชาติอเมริกา (The American National
Standard Institute : ANSI)เพื่อให้สามารถสื่อความหมายได้ตรงกัน
ซึ่งมีรายละเอียดของสัญลักษณ์และความหมายที่ควรทราบ ตามตารางที่6.2
ตารางที่
6.2 สัญลักษณ์และความหมายของผังงาน

ในการเขียนผังงานมีหลักการ
คือ ให้เลือกสัยลักษณ์แทนกนะบวนการที่ถูกต้อง และเขียนข้อความสั้นๆ
แทนสิ่งที่ต้องกระทำลงในรูปสัญลักษณ์ แล้วนำมาเรียงต่อกัน
เชื่อมแต่ละสัญลักษณ์ด้วยลูกศร โดยทั่วไปแล้ว
จะเรียงลำดับของสัญลักษณ์ไว้จากบนลงล่าง ตามลำดับชองการทำงาน หรือ
อาจจะใช้หัวลูกศรระบุลำดับก่อนหลังของการทำงานก็ได้
การเชื่อมต่อสัญลักษณ์ต่างๆ
ของผังงาน อาจทำให้มีการตัดกันของเส้นลุกศรจนอาจเกิดความสับสนได้
ผู้เขียนจึงควรเลือกใช้สัญลักษณ์จุดเชื่อมต่อในหน้าเดีวกัน
โดยระบุตัวอักษรเดียวกันเพื่อหมายถึงการเชื่อมสองจุดของผังงานเข้าด้วยกัน
แต่ถ้าผังงานใหญ่เกินหน้ากระดาษ ให้เลือกใช้สัญลักษณ์จุดเชื่อมต่อหน้ากระดาษ
เพื่อเชื่อมระหว่างสองจุดของผังงานที่ข้ามไปอยู่คนละหน้ากัน

ก่อนการเขียนโปรแกรม
ผู้พัฒนาโปรแกรมจะต้องเลือกภาษาคอมพิวเตร์
ที่จะนำมาใช้ช่วยงานโดยพิจารณาจากปัจจัยต่างๆ ในการทำงาน เช่น ลักษณะของปัญหา
ความถนัดของนักเขียนดโปรแกรม สภาพแวดล้อมในการทำงานของระบบคอมพิวเตอร์ เป็นต้น
เนื่องจากในปัจจุบันมีภาษาคอมพิวเตอร์ให้เลือกได้หลายภาษา เช่น ภาษาปาสคาล ภาษาซี
ภาษาจาวา และภาษาเดลฟาย
ภึงแม้แต่ละภาษาจะมีรูปแบบและหลักการในการสร้างงานที่แตกต่างกันแต่ทุกภาษาจะต้องมีโครงสร้างควบคุมหลักทั้ง
3 แบบ ได้แก่ โดครงสร้างแบบลำดับ (sequential structure) โครงสร้างแบบทางเลือก
(selection structure) และโครงสร้างแบบวนซ้ำ(repetition structure)
โปรแกรมที่ทำงานเป็นขั้นตอนเพื่อแก้ปัญหาจะทำงานตามคำสั่งที่เขียนไว้ตามลำดับ
ตั้งแต่คำสั่งแรกไปจนถึงคำสั่งสุดท้าย โดยที่คำสั่งในที่นี้อาจเป็นคำสั่งเดี่ยวๆ
หรือเป็นคำสั่งเชิงซ้อนทีมีหลายคำสั่งย่อยประกอบกันในลักษณะเป็นโครงสร้างแบบทางเลือกหรือแบบวนซ้ำก็ได้
โครงสร้างแบบเรียงลำดับเมื่อเขียนเป็นผังงาน
จะมีลักษณะดังเช่นรูปที่ 6.9 และมีกระบวนการทำงานพื้ฐานอยู่ 3 ชนิด ดังแสดงในรูปที่
6.10 ได้แก่
-การคำนวณ
เป็นกระบวนการที่คอมพิเตอร์ทำการคำนวณ ประมวลผล
ซึ่งจะรวมไปถึงการกำหนดค่าให้กับตัวแปร
เพื่อให้สามารถนำค่าของตัวแปรนั้นมาใช้ในภายหลังได้
-
การรับข้อมูลเข้า เป็นกระบวนการรับข้อมูลจากอุปกรณ์ของหน่วยรับเข้า เช่น คีย์บอร์ด
เพื่อนำค่าไปกำหนดให้กับตัวแปร และเก็บไว้ในหน่วยความจำ
-
การส่งข้อมูลออก เป็นกระบวนการนำค่าของข้อมูลไปแสดงผลยังอุปกรณ์ของหน่วยส่งออก เช่น
จอภาพหรือเครื่องพิมพ์ ข้อมูลที่จะส่งออกโดยทั่งไปจะเป็นค่าคงที่
หรือค่าของตัวแปร
ในการดำเนินการเพื่อแก้ปัญหาด้วยคอมพิวเตอร์
กระบวนการเหล่านี้ต้องถูกแปลงให้อย฿่รูปของคำสั่งหลายคำสั่งประกอบกันเพื่อให้ทำงานตามขั้นตอนที่ได้ออกแบบไว้
เช่น กรบวนการการคำนวณในการเพิ่มค่าของตัวแปร counter ขึ้นอีกหนึ่ง จะใช้คำสั่ง ”
counter < counter + 1 ” กระบวนการรับข้อมูลเข้าเพื่อเก็บไว้ในตัวแปร x
จะใช้คำสั่ง ” input x” และกระบวนการส่งข้อมูลออกไปยังจอภาพเพื่อแสดงผลของตัวแปร
average จะใช้คำสั่ง “print avereage” เป็นต้น
ปัญหาบางอย่างต้องการการตัดสินใจ
เพื่อเลือกว่าจะใช้วิธีการใด
โดยต้องมีการตรวจสอบว่าเงื่อนไขที่ใช้ในการตัดสินใจว่าเป็นจริงหรือเท็จ
ถ้าเป็นจริงจะไปเลือกทำคำสั่งชุดหนึ่ง แต่ถ้าเป็นเท็จจะไปเลือกทำคำสั่งอีกชุดหนึ่ง
ซึ่งชุดคำสั่งเหล่านี้จะประกอบด้วยโดตรงสร้างแบบลำดับนั่นเอง รูปที่ 6.11
แสดงผังงานของโครงสร้างแบบทางเลือก และรูปที่ 6.12
แสดงตัวอย่างของขั้นตอนวิธีที่ต้องมีการเลือกตัดสินใจในการเลือกพิมพ์ค่ามรามากกว่าออกมา
โครงสร้างการทำงานแบบทางเลือกที่กล่าวมาแล้ว
อาจเรียกว่ามีโครงสร้างของการทำงานแบบ if…then…else…
ซึ่งเป็นการเลือกทำแบบทางใดทางหนึ่ง
เนื่องจากต้องมีการเลือกทำชุดคำสั่งใดชุดคำสั่งหนึ่งตามผลของเงื่อนไข
แต่ในการเขียนโปรแกรมหรือผังงานเพื่อแก้ปัญหา นักเขียนโปรแกรมอาจไม่ต้องการทำงานใดๆ
เมื่อผลของเงื่อนไขเป็นเท็จก็ได้ โดยผังงานจะมีลักษณะดังรูปที่ 6.13
ซึ่งเรียกว่ามีโครงสร้างของการทำงานแบบเลือกทำเพียงทางเดียว หรือ แบบ
if..then…

ในการแก้ปัญหาบางอย่างอาจต้องมีการทำงานในบางคำสั่งหรือชุดของคำสั่งซ้ำกันมากกว่าหนึ่งรอบขึ้นไป
โครงสร้างแบบมีการวนซ้ำนี้ต้องมีการตัดสินใจร่วมอยู่ด้วยเสมอ
เพื่อเป็นเงื่อนไขที่ตัดสินใจว่าเมื่อใดจะวนซ้ำ
หรือเมื่อไรจะถึงเวลาหยุดวนซ้ำโดยทั่วไปผังงานของการวนว้ำจะมีลักษณะดังรูปที่ 6.14
หรือรูปที่ 6.15 โดยมีความแตกต่างกันตือ ในรูปที่ 6.14
เป็นการวนซ้ำแบบที่ต้องตรวจสอบเงื่อนไขที่จะใช้วนซ้ำก่อนที่จะทำงานในชุดคำสั่งในโครงสร้างแบบวนซ้ำ
เรียกว่า การวนซ้ำแบบ while ซึ่งจะสังเกตได้ว่าถ้าเงื่อนไขไม่เป็นจริงตั้งแต่แรก
คำสั่งแบบโครงสร้างในการวนซ้ำจะไม่ถูกเรียกให้ทำงานเลยแต่สำหรับ 6.15
เป็นการวนซ้ำแบบมีการตรวจสอบเงื่อนไขที่จะให้วนซ้ำหลังจากที่ได้ทำงานตามชุดคำสั่ง
ในโครงสร้างแบบวนซ้ำไปรอบหนึ่งแล้วเรียกว่า การวนว้ำแบบ until
สำหรับตัวอย่างของการวนซ้ำ เช่น การรับค่าตัวเลขเข้ามาหลายค่า
ในโครงสร้าเพื่อคำนวนหาผลรวม ในตัวอย่างที่ 6.7 ถือเป็นการวนซ้ำแบบ until

สิ่งที่ควรระวังในการใช้งานขั้นตอนวิธีแบบมีการวนซ้ำคือ
ต้องตรวจสอบว่าได้กำหนดเงื่อนไขอย่างรัดกุมและถูกต้อง
มิเช่นนั้นแล้วอาจเกิดกรณีแบบวนซ้ำไม่รู้จบ (infinte loop)
หรือกรณีที่วนซ้ำไม่ได้ตามจำนวนรอบที่ต้องการ
2. เครื่องมือที่ใช้ในการออกแบบและขั้นตอนวิธีในการแก้ปัญหา

เมื่อได้รายละเอียดเบื้องหลังของปัญหา
รามทั้งวิธีการประมวลผลแล้ว
ขั้นตอนต่อไปเป็นการตัดสินใจว่าจะใช้เครื่องมือใดในการแก้ปัญหา
ถ้าหากเป็นปัญหาทั่งไปในชีวิตประจะวันหรือปัญหาทางคณิตศาสตร์ง่ายๆ ในตัวอย่าง 6.2
และ 6.3 อาจไม่ต้องใช้เครื่องมือพิเศษในการแก้ปัญหา
แต่ใช้เพียงการคำนวนด้วยกระดาษทด หรือเครื่องคิดเลขก็สามารหาคำตอบได้แล้ว
ตัวอย่างเครื่องมือในการแก้ปัญหา ดังรูปที่ 6.4

สำหรับปัญหาทีมีขั้นตอนในการแก้ปัญหาอย่างซับซ้อน
หรือต้องมีการแก้ปัญหาในลักษณะเดิซ้ำอีกหลายครั้ง
จำเป็นต้องใช้คอมพิวเตอร์เป็นอุปกรณ์ในการแก้ปัญหา
โดยเขียนโปรแกรมเพื่อรับข้อมูลเข้าไปประมวลผล
และยังต้องเลือกว่าจะใช้ดปรแกรมคอมพิวเตอร์ภาษาใด
ซึ้งขึ้นอยู่กับความคุ้นเคยในการใช้งานของผู้เขียนโปรแกรม
และลักษณะเฉพาะของแต่ละภาษาที่เหมาะสมกับปัญหานั้นๆ
ในการแก้ปัญหาดดยใช้คอมพิวเตอร์นั้น
การออกแบบวิธีแก้ปัญหาอย่างเป็นขั้นตอนและง่ายต่อการทำความเข้าใจสำคัญมาก
เพราะจะทำให้สามารถเขียนโปรแกรมจากขั้นตอนที่ได้ออกแบบไว้อย่างง่ายดาย
เครื่องมือที่ใช้เพื่อการออกแบบขั้นตอนวิธี เช่น รหัสลำลอง (pseudocode)
ซึ่งเป็นการจำลองขั้นตอนวิธีแก้ปัญหา
โดยการอธิบายด้วยคำพูดที่เข้าใจได้ง่ายเป็นขั้นๆหรือผังงาน (flowchart)
ซึ่งเป็นการใช้สัญลักษณ์ในการแสดงรายละเอียดและลำดับของแต่ละขั้นตอนที่ใช้แก้ปัญหา
ข้อดีอีกประการหนึ่งของการใช้เครื่องมือเหล่านี้ช่วยในการออกแบบวิแก้ปัญหาคือ
จะทำให้สามารถตรวจสอบความถูกต้อง หาจุดผิดพลาด
และแก้ไขขั้นตอนในการแก้ปัญหาที่ซับซ้อนได้รวดเร็ว
นักเขียนโปรแกรมจึงควรฝึกฝนการใช้งานเครื่องมือเหล่านี้ให้เชี่ยวชาญ
ตัวอย่างการเขียนรหัสลำลองและผังงาน ดังรูปที่ 6.5
ตัวอย่างรหัสลำลองและผังงาน

การดำเนินการแก้ปัญหา เป็นขั้นตอนการใช้โปรแกรมประยุกต์หรือเขียนโปรแกรมขึ้นเองโดยใช้ภาษาคอมพิวเตอร์
ซึ่งต้องอาศัยความเชี่ยวชาญเฉพาะในการใช้โปรแกรมหรือภาคอมพิวเตอร์นั้นๆ
ข้นตอนนี้จะเสร็จได้เร็วหรืช้าขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย เช่น
ความชัดเจนและถูกต้องของวิธีแก้ปัญหาที่ได้ออกแบบไว้
และสามารถในการเขียนหรือใช้งานโปรแกรมหรือภาษาคอมพิวเตอร์ที่เลือ
ในขั้นตอนนี้ผู้พัฒนาควรคำนึงถึงความยืดหยุ่นของดปรแกรมที่ได้ออกแบบขึ้นด้วย
เพื่อให้สามารถรองรับการเปลี่ยนแปลงที่อาจเกิดขึ้นในอนาคต เช่น
การเปลี่ยนแปลงข้อมูลเข้า
การเปลี่ยนรูปแบบของข้อมูลออกหรือวิธีการประมวลผลที่เปลี่ยนไป
นอกจากนี้โปรแกรมควรต้องรองรับการขยายตัวในอนาคตได้อีกด้วยตัวอย่างการดำเนินการแก้ปัญหาโดยการเขียนโปรแกรม
หลังจากที่ดปรอกรมทำงานได้ผลตามที่ต้องการแล้วอาจต้องมีการปรับปรุงให้วิธีการในการแก้ปัญหามีประสิทธิภาพที่สุด
โดยยังคงความถูกต้องของผลลัพธ์เช่นเดิม ในขั้นตอนการปรับปรุงนี้
ควรจะมีทั้งการปรับปรุงขั้นตอนการทำงานของวิธีแก้ปัญหาให้ดีขึ้น
และปรับโปรแกรมที่เขียนขึ้นให้มีเทคนิคการประมวลผลที่มีประสิทธิภาพขึ้น
3. โครงสร้างกการโปรแกรม

ก่อนการเขียนโปรแกรม
ผู้พัฒนาโปรแกรมจะต้องเลือกภาษาคอมพิวเตร์
ที่จะนำมาใช้ช่วยงานโดยพิจารณาจากปัจจัยต่างๆ ในการทำงาน เช่น ลักษณะของปัญหา
ความถนัดของนักเขียนดโปรแกรม สภาพแวดล้อมในการทำงานของระบบคอมพิวเตอร์ เป็นต้น
เนื่องจากในปัจจุบันมีภาษาคอมพิวเตอร์ให้เลือกได้หลายภาษา เช่น ภาษาปาสคาล ภาษาซี
ภาษาจาวา และภาษาเดลฟาย
ภึงแม้แต่ละภาษาจะมีรูปแบบและหลักการในการสร้างงานที่แตกต่างกันแต่ทุกภาษาจะต้องมีโครงสร้างควบคุมหลักทั้ง
3 แบบ ได้แก่ โดครงสร้างแบบลำดับ (sequential structure) โครงสร้างแบบทางเลือก
(selection structure) และโครงสร้างแบบวนซ้ำ(repetition structure)
โปรแกรมที่ทำงานเป็นขั้นตอนเพื่อแก้ปัญหาจะทำงานตามคำสั่งที่เขียนไว้ตามลำดับ
ตั้งแต่คำสั่งแรกไปจนถึงคำสั่งสุดท้าย โดยที่คำสั่งในที่นี้อาจเป็นคำสั่งเดี่ยวๆ
หรือเป็นคำสั่งเชิงซ้อนทีมีหลายคำสั่งย่อยประกอบกันในลักษณะเป็นโครงสร้างแบบทางเลือกหรือแบบวนซ้ำก็ได้
โครงสร้างแบบเรียงลำดับเมื่อเขียนเป็นผังงาน
จะมีลักษณะดังเช่นรูปที่ 6.9 และมีกระบวนการทำงานพื้ฐานอยู่ 3 ชนิด ดังแสดงในรูปที่
6.10 ได้แก่
-การคำนวณ
เป็นกระบวนการที่คอมพิเตอร์ทำการคำนวณ ประมวลผล
ซึ่งจะรวมไปถึงการกำหนดค่าให้กับตัวแปร
เพื่อให้สามารถนำค่าของตัวแปรนั้นมาใช้ในภายหลังได้
-
การรับข้อมูลเข้า เป็นกระบวนการรับข้อมูลจากอุปกรณ์ของหน่วยรับเข้า เช่น คีย์บอร์ด
เพื่อนำค่าไปกำหนดให้กับตัวแปร และเก็บไว้ในหน่วยความจำ
-
การส่งข้อมูลออก เป็นกระบวนการนำค่าของข้อมูลไปแสดงผลยังอุปกรณ์ของหน่วยส่งออก เช่น
จอภาพหรือเครื่องพิมพ์ ข้อมูลที่จะส่งออกโดยทั่งไปจะเป็นค่าคงที่
หรือค่าของตัวแปร
ในการดำเนินการเพื่อแก้ปัญหาด้วยคอมพิวเตอร์
กระบวนการเหล่านี้ต้องถูกแปลงให้อย฿่รูปของคำสั่งหลายคำสั่งประกอบกันเพื่อให้ทำงานตามขั้นตอนที่ได้ออกแบบไว้
เช่น กรบวนการการคำนวณในการเพิ่มค่าของตัวแปร counter ขึ้นอีกหนึ่ง จะใช้คำสั่ง ”
counter < counter + 1 ” กระบวนการรับข้อมูลเข้าเพื่อเก็บไว้ในตัวแปร x
จะใช้คำสั่ง ” input x” และกระบวนการส่งข้อมูลออกไปยังจอภาพเพื่อแสดงผลของตัวแปร
average จะใช้คำสั่ง “print avereage” เป็นต้น

ปัญหาบางอย่างต้องการการตัดสินใจ
เพื่อเลือกว่าจะใช้วิธีการใด
โดยต้องมีการตรวจสอบว่าเงื่อนไขที่ใช้ในการตัดสินใจว่าเป็นจริงหรือเท็จ
ถ้าเป็นจริงจะไปเลือกทำคำสั่งชุดหนึ่ง แต่ถ้าเป็นเท็จจะไปเลือกทำคำสั่งอีกชุดหนึ่ง
ซึ่งชุดคำสั่งเหล่านี้จะประกอบด้วยโดตรงสร้างแบบลำดับนั่นเอง รูปที่ 6.11
แสดงผังงานของโครงสร้างแบบทางเลือก และรูปที่ 6.12
แสดงตัวอย่างของขั้นตอนวิธีที่ต้องมีการเลือกตัดสินใจในการเลือกพิมพ์ค่ามรามากกว่าออกมา

โครงสร้างการทำงานแบบทางเลือกที่กล่าวมาแล้ว
อาจเรียกว่ามีโครงสร้างของการทำงานแบบ if…then…else…
ซึ่งเป็นการเลือกทำแบบทางใดทางหนึ่ง
เนื่องจากต้องมีการเลือกทำชุดคำสั่งใดชุดคำสั่งหนึ่งตามผลของเงื่อนไข
แต่ในการเขียนโปรแกรมหรือผังงานเพื่อแก้ปัญหา นักเขียนโปรแกรมอาจไม่ต้องการทำงานใดๆ
เมื่อผลของเงื่อนไขเป็นเท็จก็ได้ โดยผังงานจะมีลักษณะดังรูปที่ 6.13
ซึ่งเรียกว่ามีโครงสร้างของการทำงานแบบเลือกทำเพียงทางเดียว หรือ แบบ
if..then…

ในการแก้ปัญหาบางอย่างอาจต้องมีการทำงานในบางคำสั่งหรือชุดของคำสั่งซ้ำกันมากกว่าหนึ่งรอบขึ้นไป
โครงสร้างแบบมีการวนซ้ำนี้ต้องมีการตัดสินใจร่วมอยู่ด้วยเสมอ
เพื่อเป็นเงื่อนไขที่ตัดสินใจว่าเมื่อใดจะวนซ้ำ
หรือเมื่อไรจะถึงเวลาหยุดวนซ้ำโดยทั่วไปผังงานของการวนว้ำจะมีลักษณะดังรูปที่ 6.14
หรือรูปที่ 6.15 โดยมีความแตกต่างกันตือ ในรูปที่ 6.14
เป็นการวนซ้ำแบบที่ต้องตรวจสอบเงื่อนไขที่จะใช้วนซ้ำก่อนที่จะทำงานในชุดคำสั่งในโครงสร้างแบบวนซ้ำ
เรียกว่า การวนซ้ำแบบ while ซึ่งจะสังเกตได้ว่าถ้าเงื่อนไขไม่เป็นจริงตั้งแต่แรก
คำสั่งแบบโครงสร้างในการวนซ้ำจะไม่ถูกเรียกให้ทำงานเลยแต่สำหรับ 6.15
เป็นการวนซ้ำแบบมีการตรวจสอบเงื่อนไขที่จะให้วนซ้ำหลังจากที่ได้ทำงานตามชุดคำสั่ง
ในโครงสร้างแบบวนซ้ำไปรอบหนึ่งแล้วเรียกว่า การวนว้ำแบบ until
สำหรับตัวอย่างของการวนซ้ำ เช่น การรับค่าตัวเลขเข้ามาหลายค่า
ในโครงสร้าเพื่อคำนวนหาผลรวม ในตัวอย่างที่ 6.7 ถือเป็นการวนซ้ำแบบ until

สิ่งที่ควรระวังในการใช้งานขั้นตอนวิธีแบบมีการวนซ้ำคือ
ต้องตรวจสอบว่าได้กำหนดเงื่อนไขอย่างรัดกุมและถูกต้อง
มิเช่นนั้นแล้วอาจเกิดกรณีแบบวนซ้ำไม่รู้จบ (infinte loop)
หรือกรณีที่วนซ้ำไม่ได้ตามจำนวนรอบที่ต้องการ