รายวิชาคอมพิวเตอร์ 4

ศึกษาหลักการและขั้นตอนการพัฒนาโปรแกรมคอมพิวเตอร์ เครื่องมือการออกแบบโปรแกรม

ความเป็นมาของภาษาคอมพิวเตอร์ โครงสร้างภาษาคอมพิวเตอร์ ลักษณะเด่นและด้อยของภาษาคอมพิวเตอร์ ประเภทข้อมูล องค์ประกอบของคำสั่ง การคำนวณและเปรียบเทียบ ขั้นตอน ในการทำงานของโอเปอเรชันคำนวณ คำสั่งต่างๆ ในภาษาคอมพิวเตอร์ ฟังก์ชันเบื้องต้น การเขียนโปรแกรมงานต่างๆ โดยใช้คำสั่งและฟังก์ชันเบื้องต้นในภาษาใดภาษาหนึ่ง กับเครื่องไมโครคอมพิวเตอร์

โดยปฏิบัติการวิเคราะห์โจทย์ปัญหา ออกแบบโปรแกรม และเขียนโปรแกรมด้วยคำสั่งภาษาคอมพิวเตอร์เพื่อให้มีความรู้ ความเข้าใจ และทักษะในการวิเคราะห์โจทย์ปัญหาสามารถออกแบบโปรแกรมและเขียนโปรแกรมใช้งาน

เพื่อให้เห็นคุณค่าและมีเจตคติที่ดีมีความรักชาติ ศาสน์ กษัตริย์ ซื่อสัตย์สุจริต มีวินัย ใฝ่เรียนรู้

อยู่อย่างพอเพียง มุ่งมั่นในการทำงาน รักความเป็นไทย และมีจิตสาธารณะ สามารถนำความรู้ไปประยุกต์ใช้ และสร้างสรรค์นวัตกรรมได้อย่างเป็นระบบตามสมรรถนะของผู้เรียนและคุณลักษณะอันพึงประสงค์ มีคุณภาพผู้เรียนตามยุทธศาสตร์ชาติ ธำรงความเป็นไทย ยึดค่านิยมร่วมของสังคม ส่งเสริมอัตลักษณ์ท้องถิ่น เป็นคนดี มีคุณธรรม เห็นคุณค่าตามหลักปรัชญาเศรษฐกิจพอเพียง และพัฒนาตามมาตรฐานสากลสู่ความเป็นพลโลก

ผลงานเรียนรู้

1. อธิบายโครงสร้างและการทำงานของภาษาซีได้

2. ใช้ตัวแปรได้อย่างเหมาะสม

3. ใช้ฟังก์ชันในการแสดงผลและรับค่าได้

4. ใช้ฟังก์ชันแบบทางเลือกได้

5. ใช้ฟังก์ชันแบบวนซ้ำได้

6. เขียนโปรแกรมแก้ปัญหาจากกรณีตัวอย่างที่กำหนดได้

จุดเริ่มต้นภาษาซี

ภาษาซีเกิดขึ้นในปี ค.ศ.1972 โดย Dennis Ritchie แห่ง Bell Labs โดยภาษาซีนั้นพัฒนามาจาก ภาษา B และจากภาษา BCPL ซึ่งในช่วงแรกนั้นภาษาซีถูกออกแบบให้ใช้เป็นภาษาการเขียนโปรแกรมในระบบ UNIX และเริ่มมีคนสนใจมากขึ้นในปี ค.ศ.1978 เมื่อ Brain Kernighan ร่วมกับ Dennis Ritchie พัฒนามาตรฐานของภาษาซีขึ้นมา คือ K&R (Kernighan & Ritchie) และทั้งสองยังได้แต่งหนังสือชื่อว่า "The C Programming Language" โดยภาษาซีนั้นสามารถจะปรับใช้กับเครื่องคอมพิวเตอร์รูปแบบต่างๆได้ ต่อมาในช่วง ปี ค.ศ.1988 Ritchie และ Kernighan ได้ร่วมกับ ANSI (American National Standards Institute) สร้างเป็นมาตรฐานของภาษาซีขึ้นมาใหม่มีชื่อว่า "ANSI C"Dennis Ritchieภาษาซีนั้นจัดเป็นภาษาที่ใช้ในการเขียนโปรแกรมที่นิยมใช้งาน ซึ่งภาษาซีจัดเป็นภาษาระดับกลาง (Middle-Level Language) เหมาะกับการเขียนโปรแกรมแบบโครงสร้าง (Structured Programming) โดยมีคุณสมบัติโดดเด่นอย่างหนึ่งคือ มีความยืดหยุ่นมาก กล่าวคือ สามารถทำงานกับเครื่องมือต่างๆ สามารถปรับเปลี่ยนการเขียนโปรแกรมในรูปแบบต่างๆได้ เช่น สามารถเขียนโปรแกรมที่มีความยาวหลายบรรทัดให้เหลือความยาว 2-3 บรรทัดได้ โดยมีการผลการทำงานที่เหมือนเดิมครับเหตุผลที่ควรเรียนภาษาซีก็เนื่องจากภาษาซีเป็นภาษาแบบโครงสร้างที่สามารถศึกษาและทำความเข้าใจได้ไม่ยาก อีกทั้งยังสามารถเป็นพื้นฐานในการเขียนโปรแกรมภาษาอื่นๆ ได้อีก เช่น C++, Perl, JAVA เป็นต้นจาก C สู่ C++ถูกพัฒนาโดย Bjarne Stroustrup แห่ง Bell Labs โดยได้นำเอาภาษา C มาพัฒนาและใส่แนวคิดการเขียนโปรแกรมเชิงวัตถุ หรือ OOP (Object Oriented Programming) เข้าไปด้วย ซึ่งเป็นที่มาของ C++ ก็คือ นำภาษา C มาพัฒนาปรับปรุงให้มีประสิทธิภาพมากขึ้นBjarne Stroustrupจำเป็นไหม? ที่ต้องเรียนภาษา C ก่อน เรียน C++ เลยไม่ได้เหรอ? คำตอบก็คือ คุณจะเรียน C++ เลยก็ได้ครับ โดยไม่ต้องศึกษาภาษา C มาก่อน แต่ถ้าคุณเข้าใจหลักการทำงาน และการเขียนโปรแกรมภาษา C แล้วจะสามารถต่อยอด C++ ได้เร็วกว่า อีกทั้งยังสามารถเข้าใจแนวคิดการเขียนโปรแกรมภาษาอื่นๆ ได้อีก ซึ่งในบทความในช่วงแรกผมจะนำเสนอหลักและแนวคิดในการเขียนโปรแกรมภาษา C ก่อนนะครับ เพื่อให้ผู้อ่านได้เข้าใจในพื้นฐานก่อนนะครับต่อไปจะขอเกริ่นถึงการเขียนโปรแกรมแบบโครงสร้างสักเล็กน้อยก่อนนะครับ แล้วก็จะเริ่มเข้ากระบวนการการเขียนโปรแกรมกันลักษณะโปรแกรมแบบโครงสร้างการเขียนโปรแกรมแบบโครงสร้าง (Structured Programming) ก็คือ การนำโครงสร้างของคำสั่งหลายๆ รูปแบบ นำมาใช้ในโปรแกรม โดยจะมีการใช้คำสั่งลักษณะ goto ให้น้อยที่สุด ตัวอย่างการเขียนโปรแกรมแบบโครงสร้าง ก็มี ภาษา C, Pascal และ Cobol เป็นต้นครับ ผมจะยกตัวอย่างในภาษา C ในรูปแบบการเขียนโปรแกรมแบบโครงสร้างให้ดูดังด้านล่างนะครับภาพ: โปรแกรมที่เขียนด้วยภาษาซีแบบง่ายๆ แสดงถึงโครงสร้างจากโปรแกรมข้างต้นนะครับ สามารถแบ่งโครงสร้างตามลักษณะหน้าที่การทำงานได้ 3 ส่วนหลักๆ นะครับ ก็คือส่วนที่ 1 ประกาศค่าตัวแปร และ การกำหนดค่าให้กับตัวแปร (Declare)ส่วนที่ 2 เพิ่มค่า และเก็บค่าไว้ในตัวแปร (Calculation)ส่วนที่ 3 แสดงผลทางจอภาพ (Display)

• ข้อดีของภาษา C •

· เป็นภาษาที่มีลักษณะเป็นโครงสร้างจึงเขียนโปรแกรมง่าย โปรแกรมที่ เขียนขึ้นจะทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพสูง สั่งงานคอมพิวเตอร์ได้ รวดเร็วกว่าภาษาระดับสูงอื่น ๆ· สั่งงานอุปกรณ์ในระบบคอมพิวเตอร์ได้เกือบทุกส่วนของฮาร์ดแวร์ ซึ่งภาษาระดับสูงภาษาอื่นทำงานดังกล่าวได้น้อยกว่า· คอมไพเลอร์ภาษาซีทุกโปรแกรมในท้องตลาดจะทำงานอ้างอิง มาตรฐาน(ANSI= American National Standards Institute) เกือบ ทั้งหมด จึงทำให้โปรแกรมที่เขียนขึ้นด้วยภาษาซีสามารถนำไปใช้ กับคอมพิวเตอร์ได้ทุกรุ่นที่มาตรฐาน ANSI รับรอง· โปรแกรมที่เขียนขึ้นด้วยภาษาซีสามารถนำไปใช้กับเครื่องคอมพิวเตอร์ ที่ใช้ซีพียูต่างเบอร์กันได้ หรือกล่าวได้ว่าโปรแกรมมีความยืดหยุ่น (portabiliy) สูง

· สามารถนำภาษาซีไปใช้ในการเขียนโปรแกรมประยุกต์ได้หลายระดับ เช่น เขียนโปรแกรมจัดระบบงาน (OS) คอมไพเลอร์ของภาษาอื่น โปรแกรมสื่อสารข้อมูลโปรแกรมจัดฐานข้อมูล โปรแกรมปัญญาประดิษฐ์ (AI = Artificial Inteeligent) รวมทั้งโปรแกรมคำนวณงานทางด้าน วิทยาศาสตร์และวิศวกรรมศาสตร์ เป็นต้น· มีโปรแกรมช่วย (tool box) ที่ช่วยในการเขียนโปรแกรมมาก และ ราคาไม่แพงหาซื้อได้ง่าย เช่น vitanin c หรืออื่น ๆ· สามารถประกาศข้อมูลได้หลายชนิดและหลายรูปแบบ ทำให้สะดวก รวดเร็วต่อการพัฒนาโปรแกรมตามวัตถุประสงค์ของผู้ใช้· ประยุกต์ใช้ในงานสื่อสารข้อมูล และงานควบคุมที่ต้องการความแม่นยำ ในเรื่องเวลา (real time application) ได้ดีกว่าภาษาระดับสูงอื่น ๆ หลาย ๆ ภาษา

• ข้อเสียของภาษา C •

ภาษา C ไม่มีตัวจัดการจองหน่วยความจำในตัวเอง เมื่อเวลาเราต้องการจองหน่วยความจำแบบ Dynamic ภาษา C ทำ wrapper เพื่อติดต่อกับ OS เพื่อขอจองหน่วยความจำโดยตรง ปัญหาก็คือ การติดต่อกันระหว่างโปรแกรมของเรากับ OS เป็นไปอย่างหลวมๆ ถ้าโปรแกรมลืมบอก OS ว่าเลิกจองหน่วยความจำดังกล่าว หน่วยความจำนั้นก็จะถูกจองไปเรื่อยๆ เราจะเห็นเครื่องคอมพิวเตอร์ทำงานได้เร็วในตอนเช้า แต่พอตกบ่ายก็ช้าลงจนทำงานไม่ไหว จนสุดท้ายต้อง boot ใหม่ สาเหตุหลักของปัญหานี้คือ สิ่งที่เรียกว่าหน่วยความจำรั่ว หรือ Memory Leak