บทที่2หลักการแก้ปัญหา

บทที่2หลักการแก้ปัญหา

                                                              ขั้นตอนการแก้ปัญหา

                                                                        

โดยปกติมนุษย์มีกระบวนในการแก้ปัญหา ซึ่งประกอบด้วย 4 ขั้นตอนคือ 
1)  การวิเคราะห์และกำหนดรายละเอียดของปัญหา  (State The Problem) ขั้นตอนนี้เป็นขั้นตอนแรกสุดก่อนที่จะลงมือแก้ปัญหา
แต่ผู้แก้ปัญหามักจะมองข้ามไป
จุดประสงค์ของขั้นตอนนี้ คือ
การทำความเข้าใจกับปัญหาเพื่อแยกให้ออกว่าข้อมูลที่กำหนดมาในปัญหาหรือ
เงื่อนไขของปัญหาคืออะไร อีกทั้งวิธีการที่ใช้ประมวลผล
กล่าวโดยสรุปมีองค์ประกอบในการวิเคราะห์ดังนี้

             การระบุข้อมูลเข้า
ได้แก่ การพิจารณาข้อมูลและเงื่อนไขที่กำหนดมาในปัญหา 
         การระบุข้อมูลออก 
ได้แก่ การพิจารณาเป้าหมายหรือสิ่งที่ต้องหาคำตอบ
             การกำหนดวิธีประมวลผล
ได้แก่ การพิจารณาขั้นตอนวิธีการได้มาซึ่งคำตอบหรือข้อมูลออก  

2) การเลือกเครื่องมือและออกแบบขั้นตอนวิธี (Tools And Algorithm Development) ขั้นตอนนี้เป็นขั้นตอนของการวางแผนในการแก้ปัญหาอย่างละเอียดถี่ถ้วน
หลังจากที่เราทำความเข้าใจกับปัญหา พิจารณาเงื่อนไขและข้อมูลที่มีอยู่
และสิ่งที่ต้องการหาในการแก้ปัญหาอย่างละเอียดถี่ถ้วน
หลังจากที่เราทำความเข้าใจกับปัญหา พิจารณาเงื่อนไขและข้อมูลที่มีอยู่
และสิ่งที่ต้องการหาในขั้นตอนที่ 1แล้ว
เราสามารถคาดคะเนวิธีการที่จะใช้ในการแก้ปัญหา
ขั้นตอนนี้จำเป็นต้องอาศัยประสบการณ์ของผู้แก้ปัญหาเป็นหลัก
หากผู้แก้ปัญหาเคยพบกับปัญหาทำนองนี้มาแล้วก็สามารถดำเนินการตามแนวทางที่
เคยปฏิบัติมา

ขั้นตอนนี้จะเริ่มจากการเลือกเครื่องมือที่ใช้ในการแก้ปัญหา
โดยพิจารณาความเหมาะสมระหว่างเครื่องมือกับเงื่อนไขต่างๆ ของปัญหา
ซึ่งหมายรวมถึงความสามารถของเครื่องมือในการแก้ปัญหาดังกล่าว
และสิ่งที่สำคัญที่สุดคือความคุ้นเคยในการใช้งานเครื่องมือนั้นๆ ของผู้แก้ปัญหา

อีกสิ่งหนึ่งที่ สำคัญในการแก้ปัญหา คือ
ยุทธวิธีที่ใช้ในการแก้ปัญหา หรือที่เราเรียกว่า “ขั้นตอนวิธี” (Algorithm) ในการแก้ปัญหา
หลังจากที่เราได้เครื่องมือช่วยแก้ปัญหาแล้ว
ผู้แก้ปัญหาต้องวางแผนว่าจะใช้เครื่องมือดังกล่าวเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ถูก
ต้องที่สุด การออกแบบขั้นตอนวิธีในการแก้ปัญหา
ผู้แก้ปัญหาควรใช้แผนภาพหรือเครื่องมือในการแสดงขั้นตอนการทำงาน
เพื่อให้ง่ายต่อความเข้าใจ เช่น ผังงาน (Flowchart) ที่จำลองวิธีขั้นตอนการแก้ปัญหาในรูปแบบสัญลักษณ์
รหัสจำลอง (Pseudo Code) ซึ่งเป็นการจำลองขั้นตอนวิธีการปัญหาในรูปแบบคำบรรยาย
การใช้เครื่องมือช่วยออกแบบดังกล่าว
นอกจากแสดงกระบวนการที่ชัดเจนแล้วยังช่วยให้ผู้แก้ปัญหาสามารถหาข้อผิดพลาด
ของวิธีการที่ใช้ได้ง่ายและแก้ไขได้อย่างรวดเร็ว

3) การดำเนินการแก้ปัญหา (Implementation) หลังจากที่ออกแบบขั้นตอนวิธีเรียบร้อยแล้ว
ขั้นตอนนี้เป็นขั้นตอนที่ต้องลงมือแก้ปัญหาโดยใช้เครื่องมือที่เลือกไว้
การแก้ปัญหาดังกล่าวใช้คอมพิวเตอร์เข้ามาช่วยงาน
ขั้นตอนนี้ก็เป็นการใช้โปรแกรมสำเร็จหรือใช้ภาษาคอมพิวเตอร์เขียนโปรแกรมแก้ ปัญหา
ขั้นตอนนี้ต้องอาศัยความรู้เกี่ยวกับเครื่องมือที่เลือกใช้
ซึ่งผู้แก้ปัญหาต้องศึกษาให้เข้าใจและเชี่ยวชาญ ในขณะดำเนินการ
หากพบแนวทางที่ดีกว่าที่ออกแบบไว้ ก็สามารถปรับเปลี่ยนได้

4) การตรวจสอบและปรับปรุง (Refinement) หลังจากที่ลงมือแก้ปัญหาแล้ว
ต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่า
วิธีการนี้ให้ผลลัพธ์ที่ถูกต้อง
โดยผู้แก้ปัญหาต้องตรวจสอบว่าขั้นตอนวิธีที่สร้างขึ้นสอดคล้องกับรายละเอียด
ของปัญหา ซึ่งได้แก่ ข้อมูลเข้าและข้อมูลออก
เพื่อให้มั่นใจว่าสามารถรองรับข้อมูลเข้าได้ทุกกรณีอย่างถูกต้องสมบูรณ์ ในขณะเดียวกันก็ต้องปรับปรุงวิธีการเพื่อให้การแก้ปัญหานี้ได้ผลลัพธ์ที่ดี
ที่สุด

                                                                                       การถ่ายทอดความคิดในการแก้ปัญหา                                                            การถ่ายทอดความคิดในการแก้ไขปัญหาด้วยอัลกอริทึม 

[ Algorithm ]

            อัลกอริทึม (Algorithm) คือ กระบวนการ การทำงานที่ใช้การตัดสินใจ โดยนำหลักเหตุผลและคณิตศาสตร์มาช่วยเลือกวิธีการหรือขั้นตอนการดำเนินงานต่อไป จนกระทั่งถึงขั้นตอนสุดท้าย เป็นวิธีการที่ใช้แยกย่อยและเรียงลำดับขั้นตอนของกระบวนการในการทำงานต่างๆ เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการค้นหาและแก้ไขปัญหา

 เครื่องมือที่ใช้ในการจำลองความคิด

        มักจะประกอบขึ้นด้วยเครื่องหมายที่แตกต่างกันหลายอย่าง แต่พอสรุปได้เป็น  2  ลักษณะ คือ

1. การจำลองความคิดเป็นข้อความหรือคำบรรยาย  (Algorithm) 

        เป็นการเขียนเค้าโครงด้วยการบรรยายเป็นภาษาที่มนุษย์ใช้สื่อสารกัน เพื่อให้ทราบถึงขั้นตอนการทำงานของการแก้ปัญหาแต่ละตอน ในบางครั้งอาจใช้คำสั่งของภาษาที่ใช้เขียนโปรแกรมก็ได้

2.  การจำลองความคิดเป็นสัญลักษณ์หรือผังงาน  (Flowchart)

         สัญลักษณ์ คือ  เครื่องหมายรูปแบบต่างๆ ซึ่งใช้สำหรับสื่อสารความหมายให้เข้าใจตรงกัน สถาบันมาตรฐานแห่งชาติอเมริกา ได้กำหนดสัญลักษณ์ไว้เป็นมาตรฐานแล้ว สามารถนำไปใช้ได้ตามความเหมาะสมต่อไป

        รหัสลำลองหรือ pseudocode เป็นคำบรรยายที่เขียนแสดงขั้นตอนวิธี(algorithm) ของการเขียนโปรแกรม โดยใช้ภาษาที่กะทัดรัด สื่อสารกับโปรแกรมเมอร์ผู้เขียนโปรแกรม โดยอาจใช้ภาษาที่ใช้ทั่วไปและอาจมีภาษาที่ใช้ในการเขียนโปรแกรมประกอบ แต่ไม่มีมาตรฐานแน่นอนในการเขียน pseudocode  และไม่สามารถนำไปทำงานบนคอมพิวเตอร์โดยตรง(เพราะไม่ใช่คำสั่งในภาษาคอมพิวเตอร์) และไม่ขึ้นกับภาษาคอมพิวเตอร์ภาษาใดภาษาหนึ่ง นิยมใช้ pseudocode แสดง algorithm มากกว่าใช้ผังงาน เพราะผังงานอาจไม่แสดงรายละเอียดมากนักและใช้สัญลักษณ์ซึ่งทำให้ไม่สะดวกในการเขียน เช่นโปรแกรมใหญ่ ๆ มักจะประกอบด้วยคำสั่งต่างๆที่ใกล้เคียงกับภาษาคอมพิวเตอร์ที่ใช้ในการเขียนโปรแกรมจริงๆ เช่น begin…end, if…else, do…while, while, for, read และ printการเขียนรหัสจำลองจะต้องมีการวางแผนสำหรับการอ้างอิงถึงข้อมูลต่างๆที่จะใช้ในโปรแกรมด้วยการสร้างตัวแปร โดยใช้เครื่องหมายเท่ากับ (=) แทนการกำหนดค่าให้กำหนดตัวแปรนั้นๆ

        ผังงาน (flowchart) คือ แผนภาพซึ่งแสดงลำดับขั้นตอนของการทำงาน โดยแต่ละขั้นตอนจะถูกแสดงโดยใช้สัญลักษณ์ซึ่งมีความหมายบ่งบอกว่า ขั้นตอนนั้น ๆ มีลักษณะการทำงาน ทำให้ง่ายต่อความเข้าใจ ว่าในการทำงานนั้นมีขั้นตอนอะไรบ้าง และมีลำดับอย่างไร

        ประเภทของผังงาน

1. ผังงานระบบ (system flowchart) เป็นผังซึ่งแสดงขอบเขต และลำดับขั้นตอนการทำงานของระบบหนึ่ง ๆ

2. ผังงานโปรแกรม (Program flowchart) เป็นผังงานซึ่งแสดงลำดับขั้นตอนการทำงานของโปรแกรมหนึ่ง ๆ

        การใช้สัญลักษณ์

        จะใช้สัญลักษณ์ที่เป็นรูปภาพแทนคำสั่งการทำงานโดยจะไม่ใช้คำอธิบายลักษณะการทำงาน มีลูกศรแสดงทิศทางการไหลของข้อมูลตั้งแต่เริ่มต้นไปสิ้นสุดโปรแกรม

 

  โครงสร้างการเขียนผังงาน

        เป็นรูปแบบพื้นฐานของการเขียนผังงาน เนื่องจากเขียนได้ง่ายและนำไปใช้งานมากที่สุด