บทที่ 2 ออกแบบอัลกอรึทึมและการเขียนผังงานโปรแกรม

จุดประสงค์การเรียนรู้

1. มีความรู้ความเข้าใจเกี่ยวกับการออกแบบอัลกอรึทึม

2. มีความรู้ความเข้าใจเกี่ยวกับโปรแกรม Flowgorithm

3. สามารถเขียนผังงาน (flowchart) โดยใช้โปรแกรม Flowgorithm ได้

1. การออกแบบขั้นตอนการทำงานของโปรแกรม

การออกแบบขั้นตอนการทำงานของโปรแกรมหรือการออกแบบอัลกอริทึม เป็นการออกแบบลำดับขั้นตอนการทำงานของโปรแกรม สามารถแบ่งออกได้ 3 ลักษณะ คือ การใช้ภาษาธรรมชาติ การใช้รหัสจำลอง และการใช้ผังงาน

ตัวอย่าง

การออกแบบขั้นตอนการทำงานของโปรแกรม

สถานการณ์ : ถ้านักเรียนต้องการออกแบบขั้นตอนการทำงานของโปรแกรมคำนวณพื้นที่รูปสี่เหลี่ยม โดยให้แสดงผลลัพธ์ที่ได้จากการคำนวณทางหน้าจอ นักเรียนสามารถออกแบบขั้นตอนการทำงานของโปรแกรมได้ ดังนี้

1. การออกแบบขั้นตอนการทำงานโดยใช้ภาษาธรรมชาติ (Natural Language) เป็นการบรรยายขั้นตอนการทำงานของโปรแกรมใด ๆ โดยใช้ภาษามนุษย์ที่เข้าใจง่าย เพื่ออธิบายลำดับขั้นตอนการทำงานของโปรแกรมตามลำดับการทำงานก่อนหลัง

ภาษาธรรมชาติ

1. เริ่มการทำงาน

2. นำเข้าข้อมูลความกว้างของรูปสี่เหลี่ยม

3. นำเข้าข้อมูลความยาวของรูปสี่เหลี่ยม

4. คำนวณพื้นที่รูปสี่เหลี่ยม = ความกว้าง x ความยาว

5. แสดงผลพื้นที่ของรูปสี่เหลี่ยม

6. จบการทำงาน

2. การออกแบบขั้นตอนการทำงานโดยใช้รหัสจำลอง (Pseudo Code) เป็นรูปแบบภาษาที่มีโครงสร้างที่ชัดเจนและกระชับ เพื่อใช้อธิบายขั้นตอนการทำงานของโปรแกรมใด ๆ โดยไม่ขึ้นกับภาษาของโปรแกรมใดโปรแกรมหนึ่ง และสามารถแปลงรหัสจำลองเป็นภาษาคอมพิวเตอร์ได้ง่าย

รหัสจำลอง

1. START

2. INPUT width

3. INPUT length

4. COMPUTE area = width * length

5. OUTPUT area

6. STOP

3. การออกแบบขั้นตอนการทำงานโดยใช้ผังงาน (Flowchart) เป็นการใช้แผนภาพสัญลักษณ์เพื่อแสดงลำดับขั้นตอนการทำงานของโปรแกรม ซึ่งเป็นวิธีที่นิยมใช้ เพราะทำให้เห็นภาพในการทำงานของโปรแกรมได้ง่าย และเมื่อมีข้อผิดพลาดสามารถตรวจสอบจากผังงานได้ ซึ่งทำให้การแก้ไขหรือปรับปรุงโปรแกรมทำได้ง่ายขึ้น โดยสัญลักษณ์ที่ใช้ในการออกแบบขั้นตอนการทำงานโดยใช้ผังงาน มีดังนี้

ดังนั้น เมื่อนำสัญลักษณ์มาเขียนผังงานแสดงขั้นตอนการทำงานจะได้ ดังรูป

ในคณิตศาสตร์และคณิตตรรกศาสตร์ พีชคณิตแบบบูล (หรือเรียกชื่ออื่นว่า พีชคณิตบูลเลียน หรือ แลตทิซแบบบูล) (อังกฤษ: Boolean algebra) คือโครงสร้างเชิงพีชคณิตซึ่งเป็นการรวบรวมแก่นความหมายของการดำเนินการทางตรรกศาสตร์และทฤษฎีเซต โดยชื่อพีชคณิตแบบบูลนั้นตั้งตามจอร์จ บูล ผู้พัฒนาพีชคณิตแบบนี้

พีชคณิตบูลีนเป็นสาขาของพีชคณิตซึ่งค่าของตัวแปรคือค่าความจริง จริงและเท็จ โดยปกติจะแสดงเป็น 1 และ 0 ตามลำดับ แต่ต่างจากพีชคณิตขั้นพื้นฐาน ที่ค่าของตัวแปรเป็นตัวเลขและการดำเนินการเฉพาะคือการบวกและการคูณ การดำเนินการหลักของพีชคณิตบูลีน (ตัวดำเนินการตรรกะ) คือ

การรวม (และ) แสดงเป็น ∧ การไม่แยก (หรือ) แสดงเป็น ∨ และการปฏิเสธ (ไม่) แสดงเป็น ¬ เป็นวิธีการทางคณิตศาสตร์สำหรับอธิบายการดำเนินการเชิงตรรกะ ในลักษณะเดียวกับที่พีชคณิตขั้นพื้นฐานที่ใช้อธิบายการดำเนินการเชิงตัวเลข

ให้นักเรียนไปที่เว็บ http://www.flowgorithm.org/ เพื่อโหลดโปรแกรมมาติดตั้งในเครื่องคอมพิวเตอร์

Flowgorithm เป็น ภาษาการเขียนโปรแกรมสำหรับผู้เริ่มต้นใช้งานฟรีซึ่งอิงตามผังงานกราฟิกอย่างง่ายโดยปกติ เมื่อนักเรียนเรียนรู้การเขียนโปรแกรมครั้งแรก พวกเขามักจะใช้ภาษาการเขียนโปรแกรมแบบข้อความภาษาใดภาษาหนึ่ง ขึ้นอยู่กับภาษา สิ่งนี้อาจง่ายหรือยากอย่างน่าผิดหวัง หลายภาษาต้องการให้คุณเขียนโค้ดที่สับสนเพื่อแสดงข้อความ "สวัสดี โลก!"

ด้วยการใช้ผังงาน คุณสามารถมุ่งความสนใจไปที่แนวคิดการเขียนโปรแกรมมากกว่าที่จะสนใจความแตกต่างของภาษาโปรแกรมทั่วไปทั้งหมด คุณยังสามารถเรียกใช้โปรแกรมของคุณได้โดยตรงใน Flowgorithm

เมื่อคุณเข้าใจตรรกะการเขียนโปรแกรมแล้ว คุณจะเรียนรู้ภาษาหลักภาษาใดภาษาหนึ่งได้อย่างง่ายดาย โฟลว์กอริธึมสามารถแปลงผังงานของคุณเป็นมากกว่า 18 ภาษาแบบโต้ตอบได้ ซึ่งรวมถึง: C#, C++, Java, JavaScript, Lua, Perl, Python, Ruby, Swift, Visual Basic .NET และ VBA (ใช้ใน Office)

1. ทำการเปิดโปรแกรมโดยการดับเบิ้ลคลิกที่ icon

2 . หน้าจอโปรแกรม Flowgorithm เริ่มต้นจะสร้างจุด Main และ End ให้โดยอัตโนมัติ

3. ทดสอบการเขียนผังงาน โปรแกรมหาผลบวกของตัวเลขสองจำนวนเริ่มคลิกที่ปลายลูกศรสีแดง จะปรากฏหน้าต่างดังภาพ

4. สร้าง Declare แล้วทำการดับเบิ้ลคลิกที่กล่อง Declare จะปรากฏหน้าต่างตามภาพ ให้ใส่ค่า a ในช่องVariable Names เลือก Type เป็น Integer (ตัวเลขจำนวนเต็ม)