การแก้ปัญหาด้วยคอมพิวเตอร์

คอมพิวเตอร์มีบทบาทในการปฏิวัติการทำงานในทุกภาคส่วนของสังคม การประยุกต์ใช้คอมพิวเตอร์ มีผลให้ประสิทธิภาพการทำงานเพิ่มขึ้น ลดภาระงานที่ทำซ้ำ ๆ รวมถึงเพิ่มความแม่นยำของผลลัพธ์ที่ได้ ขั้นตอนวิธีที่จะสั่งงานให้คอมพิวเตอร์ทำงานได้ตรงตามความต้องการ ต้องผ่านการคิดวิเคราะห์และการออกแบบที่สมบูรณ์ครบถ้วน

ปัญหาที่สามารถแก้ไขด้วยคอมพิวเตอร์ไม่จำเป็นต้องเป็นปัญหาทางคณิตศาสตร์เสมอไป ซึ่งอาจเป็นปัญหาต่างๆ ในชีวิตประจำวันก็ได้ อย่างไรก็ตาม โปรแกรมคอมพิวเตอร์ต้องระบุขั้นตอนการทำงาน รวมถึงเงื่อนไขต่าง ๆ ที่ชัดเจน ดังนั้นก่อนจะแก้ปัญหาด้วยคอมพิวเตอร์ จึงควรทำความเข้าใจกับปัญหาและความต้องการให้ชัดเจน แล้วจึงพัฒนาขั้นตอนวิธีที่สามารถใช้งานได้

ข้อมูล

ข้อมูล หมายถึง ข่าวสาร เอกสาร ข้อเท็จจริงเกี่ยวกับบุคคล สิ่งของหรือเหตุการณ์ที่มีอยู่ในรูปของตัวเลข ภาษา ภาพ สัญลักษณ์ต่างๆ ที่มีความหมายเฉพาะตัว ซึ่งยังไม่มีการประมวลไม่เกี่ยวกับการนำไปใช้ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

เงื่อนไขที่ชัดเจน

เงื่อนไข หมายถึง ข้อแม้, ข้อจำกัด หรือข้อตกลง เงื่อนไขที่ชัดเจน คือการระบุสิ่งต่างๆ ที่จำเป็นสำหรับการตัดสินใจอย่างใดอย่างหนึ่ง เพื่อให้คอมพิวเตอร์สามารถทำงานตามที่ต้องการ

การแก้ปัญหาเป็นกิจกรรมพื้นฐานในการดำรงชีวิตของมนุษย์ ปัญหาบางปัญหาสามารถหาคำตอบได้ในทันที ขณะที่บางปัญหาใช้เวลานานในการค้นหาคำตอบ อย่างไรก็ตามทุกคนต่างต้องการหาวิธีการในการแก้ปัญหาที่ทำให้ได้คำตอบที่ถูกต้องในเวลารวดเร็ว การแก้ปัญหา ประกอบด้วย 4 ขั้นตอน

1. วิเคราะห์และกำหนดรายละเอียดของปัญหา เป็นการทำความเข้าใจเกี่ยวกับรายละเอียด

เงื่อนไข ข้อกำหนด รวมถึงข้อจำกัดต่าง ๆ ของปัญหา ข้อมูลที่จำเป็นในการแก้ปัญหา ตรวจสอบว่ามีข้อมูลเพียงพอหรือไม่ จะหาข้อมูลเพิ่มเติมให้ครบถ้วนต่อการใช้แก้ปัญหาได้อย่างไร ข้อมูลผลลัพธ์ที่ได้คืออะไร และจะตรวจสอบความถูกต้องของผลลัพธ์ที่ได้อย่างไร

2. การวางแผนการแก้ปัญหา เครื่องมือที่ใช้ในการวางแผนการแก้ปัญหา สำหรับการพัฒนา

โปรแกรม อาจเลือกใช้รหัสลำลอง หรือผังงาน โดยวิธีการแก้ปัญหาที่ได้เรียกว่า ขั้นตอนวิธีหรืออัลกอริทึม (algorithm) ซึ่งเป็นลำดับขึ้นตอนในการแก้ปัญหาหรือการทำงานที่ชัดเจน

3. การดำเนินการปัญหา เป็นกระบวนการที่ได้วางแผนไว้มาปฏิบัติ หรือพัฒนาโปรแกรมเพื่อแก้

ปัญหา โดยอาจใช้ภาษาโปรแกรมช่วยในการดำเนินการ

4. การตรวจสอบและประเมินผล ขั้นตอนนี้จะทำควบคู่ไปกับขั้นตอนการดำเนินการแก้ปัญหา

โดยการตรวจสอบผลลัพธ์ที่ได้ไม่ถูกต้อง หรือยังมีส่วนที่ต้องแก้ไขปรับปรุงอยู่ ต้องย้อนกลับไปทำซ้ำตั้งแต่ขั้นตอนแรกจนกว่าจะได้ผลลัพธ์ที่ถูกต้อง

การวิเคราะห์และกำหนดรายละเอียดของปัญหา

ตัวอย่างที่ 1 การหาค่ามากที่สุดของจำนวนสามจำนวนที่กำหนดให้

การแก้ปัญหามีขั้นตอนดังนี้

ขั้นตอนที่ 1 การวิเคราะห์และกำหนดรายละเอียดของปัญหา

ข้อมูลเข้า จำนวนสามจำนวน ได้แก่ a, b และ c

ข้อมูลออกหรือสิ่งที่ต้องการ ตัวเลขที่มีค่ามากที่สุดของเลขสามจำนวน

วิธีตรวจสอบความถูกต้อง ดำเนินการหาตัวเลขที่มากที่สุดด้วยตนเองโดยกำหนดชุด

ตัวเลข 3 จำนวน เช่น 8, 7 และ 12 ในกรณีนี้ตัวเลขที่มีค่ามากที่สุด คือ 12

ขั้นตอนที่ 2 การวางแผนการแก้ปัญหา

2.1 เปรียบเทียบ a และ b เพื่อหาค่ามากกว่าระหว่างสองจำนวน

2.2 นำค่าที่ได้มาเปรียบเทียบกับ c เพื่อหาค่าที่มากกว่า

2.3 ค่าที่มากที่สุดคือ ผลลัพธ์ที่ได้จากขั้นตอนที่ 2.1

ขั้นตอนที่ 3 การดำเนินการแก้ปัญหา

ดำเนินการทดสอบตามขั้นตอนที่วางแผนไว้กับชุดตัวเลขที่กำหนดโดยสมมติ a, b

และ c เป็น 8, 7 และ 12

3.1 เปรียบเทียบเพื่อหาค่าที่มากกว่าระหว่าง 8 และ 7 พบว่า 8 เป็นค่าที่มากกว่า

3.2 เปรียบเทียบเพื่อหาค่ามากกว่าระหว่าง 8 และ 12 พบว่า 12 เป็นค่าที่มากกว่า

3.3 ค่าที่มากที่สุดของ 8, 7 และ 12 คือ 12

ขั้นตอนที่ 4 การตรวจสอบและปรับปรุง

เมื่อพิจารณาคำตอบที่ได้คือ 12 กับค่าที่เหลือซึ่งได้แก่ 8 และ 7 พบว่า 12 มีค่ามากกว่า

ค่าที่เหลือทั้งคู่ คำตอบนี้จึงเป็นคำตอบที่ถูกต้องตามข้อกำหนดของสิ่งที่ต้องการ

แนวคิดข้างต้นใช้งานได้เนื่องจากว่าหากพิจารณาจำนวนสามจำนวนใด ๆ เมื่อ a > b และ b > c แล้ว a > c ด้วย

จากตัวอย่างแม้ว่าเราจะไม่ได้นำค่า 12 มาเปรียบเทียบกับ 7 โดยตรง แต่เราได้นำมา

เปรียบเทียบกับ 8 ซึ่ง 8 ถูกตรวจสอบมาก่อนหน้านี้แล้วว่ามากกว่า 7 เพราะฉะนั้น 12 จึงมากกว่า 7 ด้วย

อ้างอิง สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี, "เทคโนโลยี(วิทยาการคำนวณ)" ,โรงพิมพ์แห่งจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย, ศูนย์หนังสือแห่งจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย, 2561