ในโลกยุคดิจิทัล การดำเนินชีวิตต้องมีการใช้งานอุปกรณ์เทคโนโลยีสารสนเทศเพื่อการสื่อสารอยู่ตลอดเวลา โดยมีระบบการทำงานที่ซับซ้อนอยู่เบื้องหลัง
ตัวอย่างที่ 1 สมาร์ตโฟน ที่ทำหน้าที่หลักในการสื่อสารและมีโปรแกรม สำหรับสื่อสารทำงานอยู่เบื้องหลัง การทำธุรกรรมทางการเงินจากเครื่องเอทีเอ็ม ผู้ใช้สามารถฝากถอน หรือโอนเงินได้ ซึ่งภายในมีโปรแกรมควบคุมการทำงาน การทำงานของอุปกรณ์ที่ชาญฉลาดเหล่านี้ ล้วนอาศัยการเขียนโปรแกรมเพื่อแก้ปัญหาทั้งสิ้น
ที่มา : https://www.facebook.com/KBankLive/photos/pcb.10159610607867891/10159610606432891/?locale=th_TH
ตัวอย่างที่ 2 การสั่งของผ่านระบบออนไลน์
การเขียนเว็บไซต์สั่งทุเรียนภูเขาไฟศรีสะเกษระบบออนไลน์เพื่อสะดวกแก่ผู้บริโภค
ที่มา : https://www.lavadurian.com/
การเขียนโปรแกรมเพื่อการแก้ปัญหานั้นไม่จำเป็น ต้องใช้กับสถานการณ์ที่ซับซ้อนเสมอไปแต่ยังสามารถเขียนโปรแกรม เพื่อแก้ปัญหาในชีวิตประจำวันได้ ตัวอย่างเช่น นักเรียนอาจเขียนโปรแกรมประมวลผลข้อมูล โดยมีการรวบรวมข้อมูลเชิงปริมาณมากจากหลายแหล่ง แทนที่จะคำนวณทุกอย่างบนกระดาษทด หรือเครื่องคิดเลขซ้ำๆ กันสำหรับข้อมูลแต่ละชุด นักเรียนสามารถกลั่นกรองแนวคิดของตนเอง ออกแบบขั้นตอนวิธี และเขียนโปรแกรมเพื่อช่วยประมวลผลข้อมูล
นักเรียนทราบหรือไม่ว่าทุกคนสามารถเขียนโปรแกรมได้
***การเขียนโปรแกรม คือ การคิดแก้ปัญหาอย่างเป็นขั้นตอนและเป็นระบบ ซึ่งแน่นอนว่า นักเรียนทุกคน เคยผ่านการฝึกฝนคิดแก้ปัญหาในชีวิตของตนเองมาแล้วอย่างแน่นอน
ขั้นตอนในการแก้ปัญหา ซึ่งมีอยู่ 4 ขั้นตอน ดังนี้
สถานการณ์ที่ 1 : ยิ่งยงมีเงินอยู่ 1,000 บาท อยากกินทุเรียนภูเขาไฟศรีสะเกษ ได้เช็คราคาจากระบบออนไลน์ ในเว็บไซต์ https://www.lavadurian.com/
พบข้อมูลดังนี้
· ประวัติทุเรียนภูเขาไฟ
· ลักษณะของทุเรียนภูเขาไฟจังหวัดศรีสะเกษ
· โปสเตอร์การดูแลทุเรียนลักษณะของทุเรียนภูเขาไฟจังหวัดศรีสะเกษ
· พันธุ์ทุเรียนในจังหวัดศรีสะเกษ ราคาต่อวัน
ที่มา : https://www.lavadurian.com/
พบว่า ราคาวันนี้พันธุ์หมอนทองกิโลกรัมละ 180 บาท พันธุ์ชะนี กิโลกรัมละ 150 บาท ยิ่งยงอยากซื้อทุเรียนพันธุ์หมอนทอง 3 กิโลกรัม ทุเรียนพันธุ์ชะนี 2 กิโลกรัม ยิ่งยงต้องเตรียมเงินเพื่อจ่ายค่าทุเรียนภูเขาไฟกี่บาท
จากสถานการณ์ที่ 1 คัดแยกรายละเอียดของปัญหาก่อน ข้อใดจำเป็นและไม่จำเป็น
จากสถานการ์ที่ 1 สามารถวิเคราะห์และกำหนดรายะเอียดของปัญหา
ข้อมูลเข้า คือ พันธุ์ทุเรียนภูเขาไฟ ราคาต่อวัน จำนวนน้ำหนักที่ต้องการ
ข้อมูลออก คือ จำนวนเงินที่ต้องจ่าย
วิธีการตรวจสอบความถูกต้อง คือ
ทุเรียนภูเขาไฟพันธุ์หมอนทอง = ราคาต่อวัน x น้ำหนักที่ต้องการ
= 180 x 3
= 540 บาท
ทุเรียนภูเขาไฟพันธุ์ชะนี = ราคาต่อวัน x น้ำหนักที่ต้องการ
= 150 x 2
= 300 บาท
ยิ่งยงต้องจ่ายเงินสำหรับซื้อทุเรียนภูเขาไฟ = 540+300 = 840 บาท
สถานการณ์ที่ 2 : เกิดสถานการณ์การเกิดโรคระบาดโควิด -2019 ทำให้โรงเรียนได้คัดกรองนักเรียนที่ก่อนเข้าโรงเรียนตอนเช้า โดยกำหนดให้ถ้าวัดอุณหภูมิพบว่าอุณหภูมิตั้งแต่ 37.5 องศาเซลเซียสขึ้นไป ถือว่าเป็นผู้เสี่ยงสูง ถ้าน้อยกว่าหรือเท่ากับ 37.5 ถือว่า ปกติ
จากสถานการณ์ที่ 2 สามารถวิเคราะห์และกำหนดรายละเอียดของปัญหา ได้ดังนี้
ข้อมูลเข้า คือ อุณหภูมิ
ข้อมูลออก คือ ผู้เสี่ยงสูง , ปกติ
วิธีการตรวจสอบความถูกต้อง โดยกำหนดอุณหภูมิ แล้ว นำมาเปรียบเทียบกับอุณหภูมิที่กำหนดไว้ คือ มากกว่า 37.5 องศาเซสเซียส เช่น จากสถานการณ์ วัดอุณหภูมิ ได้ 38 องศาเซสเซียส นำมาเปรียบเทียบ 38 มากกว่า 37.5 องศาเซสเซียส จากการเปรียบเทียบ เป็น จริง ถือว่า เป็นผู้เสี่ยงสูง ถ้าไม่จริง ถือว่า ปกติ
สถานการณ์ที่ 3 สวนทุเรียนเกิดทรัพย์ศิริ อำเภอขุนหาญ จังหวัดศรีสะเกษ มีพื้นสี่เหลี่ยมจัตุรัส มีขนาดพื้นที่ กว้าง 40 เมตร x ยาว 40 เมตร ระยะห่างจากแถวแรกไปที่รั้ว 4 เมตร ต้องการปลูกทุเรียนภูเขาไฟ 1 ไร่ ระยะห่างการปลูกของต้น กว้าง 8 เมตร ยาว 8 เมตร อยากทราบว่า พื้นที่ 1 ไร่ จะปลูกทุเรียนภูเขาไฟได้กี่ต้น
จากสถานการณ์ที่ 3 ออกแบบได้ดังภาพ
จากสถานการ์ที่ 3 สามารถวิเคราะห์และกำหนดรายะเอียดของปัญหา
ข้อมูลเข้า คือ ขนาดของพื้นที่ , ระยะห่างการปลูกของต้น
ข้อมูลออก คือ จำนวนต้นทุเรียนภูเขาไฟที่ต้องปลูก ต่อ 1 ไร่
วิธีการตรวจสอบความถูกต้อง คือ จะต้องมีการเปรียบเทียบก่อน ดังนี้
ระยะห่างการปลูกของต้น กว้าง x ยาว คือ 8 x 8 จะมีพื้นที่ระหว่างปลูก = 64 ตารางเมตร
ขนาดพื้นที่ คือ กว้าง 40 เมตร x ยาว 40 เมตร = 1,600 ตารางเมตร
นำจำนวนขนาดพื้นที่ที่หาได้ ระยะหว่างการปลูก = 1,600 64 = 25 ต้น
1 ไร่ จะมีการปลูกทุเรียนภูเขาไฟ 25 ต้น
เป็นการคิดค้นกระบวนการต่าง ๆ ที่เป็นขั้นตอน ตั้งแต่เริ่มต้นจนกระทั้งได้ผลลัทธิ์ที่ต้องการ ซึ่งต้องอาศัยประสบการณ์และความรู้ของผู้แก้ปัญหา โดยอาจนำวิธีที่เคยแก้ปัญหา หรือค้นหาวิธีการอื่นแล้วนำมาประยุกต์เข้ากับปัญหาที่กำลังแก้ไข เครื่องมือที่ใช้ในการวางแผนแก้ปัญหา สำหรับการพัฒนาโปรแกรม อาจเลือกใช้รหัสลำลอง หรือผังงาน โดยวิธีการแก้ปัญหาที่ได้เรียกว่า ขั้นตอนวิธีหรืออัลกอริทึม (algorithm) ซึ่งเป็นลำดับขั้นตอนในการแก้ปัญหาหรือการทำงานที่ชัดเจนตั้งแต่เริ่มต้นแก้ปัญหา จนกระทั้งได้ผลลัพธ์ที่ต้องการ
การวางแผนการแก้ปัญหา เป็นขั้นตอนของการวางแผนในการแก้ปัญหาอย่างละเอียดถี่ถ้วน เริ่มจาก การเลือกเครื่องมือที่เหมาะสมมาใช้การแก้ปัญหา เมื่อเลือกเครื่องมือแล้ว ขั้นตอนต่อไปผู้แก้ปัญหาต้องทำ ***เครื่องมือที่ใช้วางแผนในการแก้ปัญหา มี 3 แบบ ได้แก่
1. การใช้ข้อความหรือคำบรรยาย เป็นการถ่ายทอดความคิดโดยการเขียนบรรยายเป็นภาษาที่ใช้ในการสื่อสารทั่วไป เพื่อให้ทราบถึงการทำงานของการแก้ปัญหาแต่ละขั้นตอนเป็นลำดับขั้น ซึ่งง่ายต่อการเข้าใจ แต่หากใช้ภาษาที่ยืดเยื้อ อาจทำให้เกิดความสับสนและยากต่อการนำไปใช้
2. รหัสลำลอง (pseudo code ) เป็นข้อความแสดง
ขั้นตอนการแก้ปัญหา โดยเขียนเป็นข้อความที่กระชับ ได้ใจความ สื่อความหมายชัดเจน เพื่อให้ผู้อ่านเข้าใจได้ง่าย โดยมีหลักการทำงานที่แตกต่างกันไป
3. ผังงาน (Flowchart)เป็นการถ่ายทอดความคิดในรูปแบบแผนภาพ โดยใช้
สัญลักษณ์ต่างๆ เรียกว่า การเขียนผังงาน (flowchart) ซึ่งสัญลักษณ์เหล่านี้ถูกกำหนดโดยสถาบันมาตรฐานแห่งชาติอเมริกา (The American National Standard Institute : ANSI) เพื่อใช้สำหรับสื่อสารขั้นตอนวิธีในการแก้ปัญหาให้เข้าใจตรงกัน
สัญลักษณ์สำหรับการเขียนผังงาน
โครงสร้างพื้นฐานของผังงานแบ่งเป็น 3 ประเภท ดังนี้
1. โครงสร้างแบบเรียงลำดับ (Sequential Structure) เป็นลักษณะโครงสร้างพื้นฐานของผังงานทุกผังงาน ลักษณะการทำงานของโครงสร้างผังงานแบบลำดับจะทำงานทีละขั้นตอน ตั้งแต่ขั้นตอนแรกจนถึงขั้นตอนสุดท้าย ลำดับการทำงานของผังงานจะทำงานตามทิศทางของลูกศร โครงสร้างของผังงานแบบลำดับ มีลักษณะโครงสร้างดังนี้
สถานการณ์ปัญหาที่ 1 เรื่อง ยิ่งยงต้องจ่ายเงินเท่าไหร่ถึงจะพอ
มีเงินอยู่ 1,000 บาท ถ้าต้องการซื้อทุเรียน ที่ร้านขายมีการติดป้ายดังนี้
หมอนทอง กิโลกรัมละ 180 บาท ชะนี กิโลกรัมละ 150 บาท ถ้าซื้อทุเรียนหมอนทอง 3 กิโลกรัม ชะนี 2 กิโลกรัม ยิ่งยงต้องเตรียมเงินเพื่อจ่ายค่าทุเรียนภูเขาไฟกี่บาท
2. โครงสร้างแบบทางเลือก (Selection Structure) หมายถึง โครงสร้างที่มีเงื่อนไข ขั้นตอนการทำงานบางขั้นตอน ต้องมีการตัดสินใจ โครงสร้างผังงานการทำงานแบบเลือกทำ ใช้สำหรับกรณีที่ต้องการตัดสินใจเพื่อเลือกขั้นตอนการทำงานที่เหมาะสมกับข้อมูลที่ทำการประมวลผลในขณะนั้น โครงสร้างผังงานการเลือกทำประกอบด้วยสัญลักษณ์ของการตัดสินใจ 1 สัญลักษณ์ เพื่อใช้สำหรับการตัดสินใจสำหรับเลือกการทำงานที่ต้องทำเป็นลำดับถัดไป การทำงานหลังจากการตรวจสอบเงื่อนไข จะมีการทำงานอยู่ 2 กรณีคือ
1. กรณีที่มีการทำงานเพียงขั้นตอนเดียว ในกรณีที่ผลการตรวจสอบเงื่อนไขเป็นจริง หรือเป็นเท็จ เพียงอย่างใด อย่างหนึ่งเท่านั้น
2. กรณีที่มีการทำงาน 2 ขั้นตอน คือมีขั้นตอนการทำงานให้ ไม่ว่าผลการตรวจสอบเงื่อนไขจะเป็นจริงหรือ เป็นเท็จ
โครงสร้างแบบทางเลือก (Selection Structure) มีลักษณะโครงสร้างดังนี้
สถานการณ์ที่ 2 : เกิดสถานการณ์การเกิดโรคระบาดโควิด -2019 ทำให้โรงเรียนได้คัดกรองนักเรียนที่ก่อนเข้าโรงเรียนตอนเช้า โดยกำหนดให้ถ้าวัดอุณหภูมิพบว่า อุณหภูมิตั้งแต่ 37.5 องศาเซลเซียสขึ้นไป ถือว่าเป็นผู้เสี่ยงสูง ถ้าน้อยกว่าหรือเท่ากับ 37.5 ถือว่า ปกติ
3. โครงสร้างแบบทำซ้ำ (Repetition Structure) ลักษณะโครงสร้างผังงานการทำงานแบบทำซ้ำ ใช้ประโยชน์ในกรณีที่ต้องการทำงานอย่างใดอย่างหนึ่งซ้ำกันหลายครั้ง โครงสร้างผังงานแบบทำซ้ำจะประกอบไปด้วยสัญลักษณ์การตัดสินใจ ใช้สำหรับตรวจสอบเงื่อนไขเพื่อตัดสินใจว่า จะเข้าสู่ขั้นตอนการทำซ้ำหรือไม่
โครงสร้างแบบทำซ้ำ (Repetition Structure) มีลักษณะโครงสร้างดังนี้
สถานการณ์ที่ 3 : โรงเรียนจัดแข่งขันกีฬาภายใน รายการ วิ่งมาราธอน ระยะทาง2,000 เมตร โดยกำหนดสนาม 1 รอบ เท่ากับ 400 เมตร จะต้องวิ่งกี่รอบถึงจะ เข้าสู่เส้นชัยแล้วหยุดวิ่ง
เป็นขั้นตอนที่ต้องลงมือแก้ปัญหาตามขั้นตอนวิธีที่กำหนด โดยใช้เครื่องมือที่ได้เลือกไว้ อาจใช้โปรแกรมมาช่วยในการดำเนินการแก้ปัญหา ซึ่งในขณะที่กำลังดำเนินการแก้ปัญหา หากพบแนวทางแก้ปัญหาที่ดีกว่าที่ออกแบบไว้ ก็สามารถปรับเปลี่ยนแนวทางแก้ปัญหาได้ ภาษาที่ช่วยในการดำเนินการแก้ปัญหา เช่น Scratch pytton kidbright
ภาษา Scratch และ kidbright เป็นการเขียนโปรแกรมแบบ Block-based programming คือ การเขียนโปรแกรมในลักษณะการนำ Block ของคำสั่งมาต่อ ๆ กัน คล้ายการต่อจิ๊กซอว์ โดยใช้วิธีการลากวาง (Drag and Drop) เพื่อให้ง่ายต่อการเขียนโปรแกรม สำหรับผู้เริ่มต้น
หลังจากที่ลงมือแก้ปัญหาแล้ว ต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าวิธีการนั้นให้ผลลัพธ์ที่ถูกต้องหรือไม่ โดยตรวจสอบว่าขั้นตอนวิธีที่ใช้ในการแก้ปัญหานั้น ว่ามีความสอดคล้องกับรายละเอียดและเงื่อนไขของปัญหาหรือไม่ แล้วทำการปรับปรุงขั้นตอนวิธีเพื่อให้การแก้ปัญหานี้ได้ผลลัพธ์ที่ดีที่สุด
