โครงสร้างโปรแกรม
โครงสร้างโปรแกรม
ก่อนเขียนโปรแกรม ผู้พัฒนาโปรแกรมจะต้องเลือกภาษาคอมพิวเตอร์ ที่จะนำมาช่วยงานโดยพิจารณาจากปัจจัยต่าง ๆ ในการทำงาน เช่น ลักษณะของปัญหา ความถนัดของนักเขียนโปรแกรม สภาพแวดล้อมในการทำงานของระบบคอมพิวเตอร์ เป็นต้น เนื่องจากในปัจจุบันมีภาษาคอมพิวเตอร์ให้เลือกใช้ได้หลายภาษา เช่น ภาษาปาสคาล ภาษาซี ภาษาจาวา และภาษาเดลฟาย ถึงแม้แต่ละภาษาจะมีรูปแบบและหลักการในการสร้างงานที่แตกต่างกันแต่ทุกภาษาจะต้องมีโครงสร้างควบคุมหลักทั้ง 3 แบบ ได้แก่ โครงสร้างแบบลำดับ (sequential structure) โครงสร้างแบบทางเลือก (selection structure) และ โครงสร้างแบบวนซ้ำ (repetition structure)
ก่อนเขียนโปรแกรม ผู้พัฒนาโปรแกรมจะต้องเลือกภาษาคอมพิวเตอร์ ที่จะนำมาช่วยงานโดยพิจารณาจากปัจจัยต่าง ๆ ในการทำงาน เช่น ลักษณะของปัญหา ความถนัดของนักเขียนโปรแกรม สภาพแวดล้อมในการทำงานของระบบคอมพิวเตอร์ เป็นต้น เนื่องจากในปัจจุบันมีภาษาคอมพิวเตอร์ให้เลือกใช้ได้หลายภาษา เช่น ภาษาปาสคาล ภาษาซี ภาษาจาวา และภาษาเดลฟาย ถึงแม้แต่ละภาษาจะมีรูปแบบและหลักการในการสร้างงานที่แตกต่างกันแต่ทุกภาษาจะต้องมีโครงสร้างควบคุมหลักทั้ง 3 แบบ ได้แก่ โครงสร้างแบบลำดับ (sequential structure) โครงสร้างแบบทางเลือก (selection structure) และ โครงสร้างแบบวนซ้ำ (repetition structure)
1) โครงสร้างแบบลำดับ (sequential structure)
โครงสร้างที่ทำงานเป็นขั้นตอนเพื่อแก้ปัญหาจะทำงานตามคำสั่งที่เขียนไว้ตามลำดับ ตั้งแต่คำสั่งแรกไปจนถึงคำสั่งสุดท้าย โดยที่คำสั่งในที่นี้อาจเป็นคำสั่งเดี่ยว ๆ หรือเป็นคำสั่งเชิงซ้อนที่มีหลายคำสั่งย่อยประกอบกันในลักษณะเป็นโครงสร้างแบบทางเลือกหรือแบบวนซ้ำก็ได้
โครงสร้างแบบลำดับเมื่อเขียนเป็นผังงาน มีกระบวนการทำงานพื้นฐานอยู่ 3 ชนิด ได้แก่
– การคำนวณ เป็นกระบวนการที่คอมพิวเตอร์ทำการคำนวณ ประมวลผล ซึ่งจะรวมไปถึงการกำหนดค่าให้กับตัวแปร เพื่อให้สามารถนำค่าของตัวแปรนั้นมาใช้ในภายหลังได้
– การรับข้อมูลเข้า เป็นกระบวนการรับข้อมูลจากอุปกรณ์ของหน่วยรับเข้า เช่น คีย์บอร์ด เพื่อนำค่าไปกำหนดให้กับตัวแปร และเก็บไว้ในหน่วยความจำ
– การส่งข้อมูลออก เป็นกระบวนการนำค่าของข้อมูลไปแสดงผลยังอุปกรณ์ของหน่วยส่งออก เช่น จอภาพหรือเครื่องพิมพ์ ข้อมูลที่จะส่งออกโดยทั่วไปจะเป็นค่าคงที่ หรือค่าของตัวแปร
ในการดำเนินการเพื่อแก้ปัญหาด้วยคอมพิวเตอร์ กระบวนการเหล่านี้ต้องถูกแปลงให้อยู่รูปของคำสั่งหลายคำสั่งประกอบกันเพื่อให้ทำงานตามขั้นตอนที่ได้ออกแบบไว้ เช่น กระบวนการกำหนดค่า 0 ให้กับ sum จะใช้คำสั่ง “sum ← 0” กระบวนการคำนวณในการเพิ่มค่าของตัวแปร n ขึ้นอีกหนึ่ง จะใช้คำสั่ง “n ← n + 1” กระบวนการรับข้อมูลเข้าเพื่อเก็บไว้ในตัวแปร x จะใช้คำสั่ง “input x” และกระบวนการส่งข้อมูลออกไปยังจอภาพเพื่อแสดงผลของตัวแปร sum จะใช้คำสั่ง “print sum” เป็นต้น
2) โครงสร้างแบบทางเลือก (selection structure)
ปัญหาบางอย่างต้องการการตัดสินใจ เพื่อเลือกว่าจะใช้วิธีการใด โดยต้องมีการตรวจสอบว่าเงื่อนไขที่ใช้ในการตัดสินใจว่าเป็นจริงหรือเท็จ ถ้าเป็นจริงจะไปเลือกทำคำสั่งชุดหนึ่ง แต่ถ้าเป็นเท็จจะไปเลือกทำคำสั่งอีกชุดหนึ่ง ซึ่งชุดคำสั่งเหล่านี้จะประกอบด้วยโครงสร้างแบบลำดับนั่นเอง
โครงสร้างการทำงานแบบทางเลือกที่กล่าวมาแล้ว อาจเรียกว่ามีโครงสร้างการทำงานแบบ if…then…else… ซึ่งเป็นการเลือกทำแบบทางใดทางหนึ่ง เนื่องจากต้องมีการเลือกทำชุดคำสั่งใดชุดคำสั่งหนึ่งตามผลของเงื่อนไข แต่ในการเขียนโปรแกรมหรือผังงานเพื่อแก้ปัญหา นักเขียนโปรแกรมอาจไม่ต้องการทำงานใด ๆ เมื่อผลของเงื่อนไขเป็นเท็จก็ได้ ซึ่งเรียกว่ามีโครงสร้างของการทำงานแบบเลือกทำเพียงทางเดียว หรือแบบ if…then…
3) โครงสร้างแบบวนซ้ำ (repetition structure)
ในการแก้ปัญหาบางอย่างอาจต้องมีการทำงานในบางคำสั่งหรือบางชุดของคำสั่งซ้ำกันมากกว่าหนึ่งรอบขึ้นไป โครงสร้างแบบมีการวนซ้ำนี้จะต้องมีการตัดสินใจร่วมกันอยู่ด้วยเสมอ เพื่อเป็นเงื่อนไขที่จะตัดสินใจว่าเมื่อใดจะวนซ้ำ หรือเมื่อใดจะถึงเวลาหยุดการวนซ้ำ การวนซ้ำแบบที่ต้องตรวจสอบเงื่อนไขที่จะให้วนซ้ำก่อนที่จะทำงานตามชุดคำสั่งในโครงสร้างแบบวนซ้ำ เรียกว่า การวนซ้ำแบบ while ซึ่งจะสังเกตได้ว่าถ้าเงื่อนไขไม่เป็นจริงตั้งแต่แรก คำสั่งในโครงสร้างแบบวนซ้ำจะไม่ถูกเรียกให้ทำงานเลย แต่การวนซ้ำแบบที่มีการตรวจสอบเงื่อนไขที่จะให้วนซ้ำหลังจากที่ได้ทำงานตามชุดคำสั่ง ในโครงสร้างแบบวนซ้ำไปรอบหนึ่งแล้ว เรียกว่า การวนซ้ำแบบ until สำหรับตัวอย่างของการวนซ้ำ เช่น การรับค่าตัวเลขเข้ามาหลายค่าเพื่อคำนวณหาผลรวม ในตัวอย่างที่ 4 ถือเป็นการวนซ้ำแบบ until
สิ่งที่ควรระวังในการใช้งานขั้นตอนวิธีแบบมีการวนซ้ำคือ ต้องตรวจสอบว่าได้กำหนดเงื่อนไขอย่างรัดกุมและถูกต้อง มิเช่นนั้นแล้วอาจเกิดกรณีของการวนซ้ำไม่รู้จบ (infinite loop) หรือกรณีที่วนซ้ำไม่ได้ตามจำนวนรอบที่ต้องการ
ตัวอย่างที่ 1 ลำดับขั้นตอนการเล่นเกมทายตัวเลขแบบที่ 1
ให้แสดงการวิเคราะห์และกำหนดรายละเอียดของปัญหา พร้อมทั้งเขียนรหัสลำลองและผังงาน เพื่อถ่ายทอดความคิดขั้นตอนวิธีในการเล่นเกมทายตัวเลข โดยให้ผู้เล่นคนหนึ่งเป็นผู้กำหนดตัวเลขแล้วให้ผู้ทายทายตัวเลขได้หนึ่งครั้ง โปรแกรมจะตรวจคำตอบ และแสดงผลลัพธ์ว่าทายถูกหรือทายผิด
องค์ประกอบของขั้นตอนการวิเคราะห์และกำหนดรายละเอียดของปัญหาสามารถแสดงได้ดังนี้
| ข้อมูลออก | ข้อมูลเข้า | รายละเอียดของปัญหา |
| ข้อความแสดงผลการทายตัวเลข | – ตัวเลขเป้าหมาย- ตัวเลขที่ทาย | เปรียบเทียบตัวเลขที่ทายกับตัวเลขเป้าหมาย- ถ้าตรงกัน ให้แสดงคำว่า Correct- ถ้าไม่ตรงกัน ให้แสดงคำว่า Incorrect |
ตัวอย่างที่ 2 ลำดับขั้นตอนการเล่นเกมทายตัวเลขแบบที่ 2
เกมทายตัวเลข ยอมให้ผู้เล่นทำการทายได้เพียงครั้งเดียว ให้นักเรียนเขียนรหัสลำลองและผังงาน เพื่อถ่ายทอดความคิดขั้นตอนวิธีในการเล่นเกมทายตัวเลขที่ได้รับการปรับปรุง โดยโปรแกรมจะตรวจสอบตัวเลขที่ทายว่า มีค่าสูงหรือต่ำกว่าที่กำหนดแล้วให้โอกาสผู้เล่นทายใหม่จนกว่าจะถูก
องค์ประกอบของขั้นตอนการวิเคราะห์และกำหนดรายละเอียดของปัญหาสามารถแสดงได้ดังนี้
| ข้อมูลออก | ข้อมูลเข้า | รายละเอียดของปัญหา |
| – ข้อความแสดงผลการทายตัวเลขว่า สูงหรือต่ำเกินไปกรณีที่ทายไม่ถูก- ข้อความที่แสดงว่าทายถูกต้อง | – ตัวเลขเป้าหมาย- ตัวเลขที่ทาย | เปรียบเทียบตัวเลขที่ทายว่าตรงกับตัวเลขเป้าหมายหรือไม่จนกว่าจะทายถูก |
ในการออกแบบขั้นตอนการทำงานเพื่อให้สามารถวนรอบให้ผู้ทายทำการทายได้หลายครั้งจนกว่าจะถูกนั้น จะพบว่าเป็นการใช้การวนซ้ำแบบ while ที่มีการตรวจสอบการวนรอบในส่วนต้นก่อนการทำงานภายในของการวนรอบ โดยทั่วไปเราสามารถดัดแปลงแก้ไขขั้นตอนวิธีที่ใช้การวนซ้ำแบบ while เพียงเล็กน้อยเพื่อให้ใช้การวนซ้ำแบบ until ที่มีการตรวจสอบการวนรอบเมื่อจบการทำงานภายในของการวนรอบ
ตัวอย่าง : การเขียนผังงาน
– โครงสร้างแบบลำดับ (sequential structure)
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น