อัลกอริทึม (Algorithm)

อัลกอริธึม (Algorithm) คือ กระบวนการ การทำงานที่ใช้การตัดสินใจ โดยนำหลักเหตุผลและคณิตศาสตร์มาช่วยเลือกวิธีการหรือขั้นตอนการดำเนินงานต่อไป จนกระทั่งถึงขั้นตอนสุดท้าย เป็นวิธีการที่ใช้แยกย่อยและเรียงลำดับขั้นตอนของกระบวนการในการทำงานต่างๆ เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการค้นหาและแก้ไขปัญหา

ที่มาของคำว่าอัลกอริธึม (Algorithm) คือ คำที่ตั้งให้เป็นเกียรติแก่ อแลน เดอะ กอริทึม ทิวริง (Alan The Gorithm Turing) ผู้ค้นพบว่าการพิสูจน์ทางคณิตศาสตร์หรือปัญหาทางตรรกะ สามารถหาคำตอบได้ด้วยชุดของขั้นตอนวิธีที่ถูกต้อง

ประโยชน์ของอัลกอริธึม (Algorithm) คือ ทำให้ไม่สับสนกับวิธีดำเนินงาน เพราะทุกอย่างจะถูกจัดเรียงเป็นขั้นตอนมีวิธีการและทางเลือกไว้ให้ เมื่อนำมาใช้จะทำให้การทำงานสำเร็จอย่างรวดเร็ว ทำให้ปัญหาลดลงหรือสามารถค้นหาต้นเหตุของปัญหาได้อย่างรวดเร็ว เนื่องจากกระบวนการถูกแยกแยะกิจกรรม ขั้นตอน และความสัมพันธ์ ออกมาให้เห็นอย่างชัดเจน
อัลกอริธึม (Algorithm) หรือขั้นตอนวิธีทางคอมพิวเตอร์ต้องมีการวัดประสิทธิภาพโดยนำความรู้ทางคณิตศาสตร์มาใช้ ดังนี้


1. การพิสูจน์โดยการเหนี่ยวนำเชิงคณิตศาสตร์ มีหลักการคือ กล่าวถึงว่าทฤษฎีนั้นถูกต้องสำหรับค่าตัวแรกเริ่มต้นหรือค่าต่ำสุด โดยแทนค่าดังกล่าวลงในทฤษฎีเพื่อแสดงให้เห็นว่า ทฤษฎีนั้นถูกต้อง จากนั้นสมมติให้ทฤษฎีนั้นยังถูกต้องเมื่อเพิ่มค่าตัวแปรจนถึงค่าที่ n-1 แล้วจึงนำสมมติฐานนั้นมาพิสูจน์ทฤษฎี โดยการทำให้ค่าของตัวแปรเพิ่มขึ้นอีกหนึ่งจำนวน

2. การหาผลบวกและผลคูณ

3. ทฤษฎีตัวเลข

4. การประมาณค่า

5. การหาสัมประสิทธิแบบ Binomial

6. การสรุปโดยการประมาณขอบเขตบนสุด

การประยุกต์ใช้อัลกอริธึม

สามารถนำอัลกอริธึมมาปรับใช้กับการทำงานของเรา โดยที่เรากำหนดอัลกอริธึ่มของงานขึ้นมา ซึ่งอาจทำให้ลดเวลาการทำงาน และเพิ่มประสิทธิผลในการทำงานได้ หรือกระทั่งช่วยการวางแผนชีวิต เช่น ขั้นตอนการลงทุนจนถึงผลของการลงทุน เป็นต้น

รหัสเทียม หรือซูโดโค้ด (Pseudo Code)
คือ รหัสจำลองที่ใช้เป็นตัวแทนของอัลกอริทึม โดยมีถ้อยคำหรือประโยคคำสั่งที่เขียนอยู่ในรูปแบบของภาษาอังกฤษที่ไม่ขึ้นกับภาษาคอมพิวเตอร์ใดภาษาหนึ่ง
คือ การแสดงขั้นตอนวิธีการที่ใช้ภาษาเขียนที่เข้าใจได้ง่าย อาจใช้ภาษาไทยหรือภาษาอังกฤษก็ได้ขึ้นอยู่กับความสะดวกของผู้เขียนและกิจกรรมที่จะนำเสนอ มักใช้รูปแบบคล้ายประโยคภาษาอังกฤษเพื่ออธิบายรายละเอียดของอัลกอริทึม
ผังงาน (Flowchart) คือ การแสดงขั้นตอนวิธีการที่ใช้สัญลักษณ์ที่เข้าใจได้ง่าย แต่ให้รายละเอียดได้น้อยกว่า
ความแตกต่างของ Algorithm และ Pseudo Code คือ การแสดงความคิดที่ได้จากการจินตนาการถึงขั้นตอน ซึ่งขั้นตอนที่อยู่ในความคิดก็คือ Algorithm ที่ผ่านการแยก และจัดลำดับแล้ว เมื่อนำเสนอก็อาจใช้ภาษาง่าย ๆ แต่หากนำเสนอด้วยการเขียนเป็นภาษาที่สื่อให้ทุกคนเข้าใจตรงกันได้ง่ายก็คือ Pseudo Code นั้นเอง สำหรับหนังสือหลายเล่มแสดง Algorithm ด้วย Pseudo Code ก็ยังเรียกว่า Algorithm ได้เช่นกัน

โครงสร้างข้อมูล (Data Structure)

ในสาขาวิทยาการคอมพิวเตอร์ โครงสร้างข้อมูล  เป็นวิธีการจัดเก็บข้อมูลในคอมพิวเตอร์เพื่อให้สามารถใช้งานได้อย่างมีประสิทธิภาพ บ่อยครั้งที่การเลือกโครงสร้างข้อมูลที่เหมาะสมจะทำให้เราสามารถเลือกใช้อัลกอริทึมที่มีประสิทธิภาพไปพร้อมกันได้ การเลือกโครงสร้างข้อมูลนั้นโดยส่วนใหญ่แล้วจะเริ่มต้นจากการเลือกแบบชนิดข้อมูลนามธรรม โครงสร้างข้อมูลที่ออกแบบเป็นอย่างดีจะสามารถรองรับการประมวลผลที่หนักหน่วงโดยใช้ทรัพยากรที่น้อยที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ทั้งในแง่ของเวลาและหน่วยความจำ

โครงสร้างข้อมูลแต่ละแบบจะเหมาะสมกับงานที่แตกต่างกัน และโครงสร้างข้อมูลบางแบบก็ออกแบบมาสำหรับบางงานโดยเฉพาะ อย่างเช่น ต้นไม้แบบบีจะเหมาะสำหรับระบบงานฐานข้อมูล

ในกระบวนการออกแบบโปรแกรมคอมพิวเตอร์ การเลือกโครงสร้างข้อมูลเป็นสิ่งสำคัญอันดับแรกที่ต้องคำนึงถึง ซึ่งจากการพัฒนาระบบงานใหญ่ๆได้แสดงให้เห็นว่า ความยากในการพัฒนาและประสิทธิภาพของระบบจะขึ้นอยู่กับโครงสร้างข้อมูลที่เลือกใช้อย่างมาก หลังจากตัดสินใจเลือกโครงสร้างข้อมูลที่จะใช้แล้วก็มักจะทราบถึงอัลกอริทึมที่ต้องใช้ได้ทันที แต่ในบางครั้งก็อาจจะกลับกัน คือ การประมวลผลที่สำคัญๆของโปรแกรมได้มีการใช้อัลกอริทึมที่ต้องใช้โครงสร้างข้อมูลบางแบบโดยเฉพาะ จึงจะทำงานได้เต็มประสิทธิภาพ ถึงอย่างไรก็ตาม ไม่ว่าจะเลือกโครงสร้างข้อมูลด้วยวิธีการใด โครงสร้างข้อมูลที่เหมาะสมก็เป็นสิ่งที่สำคัญมากอยู่ดี

แนวความคิดในเรื่องโครงสร้างข้อมูลนี้ส่งผล กับการพัฒนาวิธีการมาตรฐานต่างๆในการออกแบบและเขียนโปรแกรม หลายภาษาโปรแกรมนั้นได้พัฒนารวมเอาโครงสร้างข้อมูลนี้ไว้เป็นส่วนหนึ่งของระบบโปรแกรม เพื่อประโยชน์ในการใช้ซ้ำ

ประวัติภาษาซี

จุดเริ่มต้นของภาษาซีภาษาซีเกิดขึ้นในปี ค.ศ.1972 โดย Dennis Ritchie แห่ง Bell Labsโดยภาษาซีนั้นพัฒนามาจาก 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"ANSIC"



ภาษาซีนั้นจัดเป็นภาษาที่ใช้ในการเขียนโปรแกรมที่นิยมใช้งาน ซึ่งภาษาซีจัดเป็นภาษาระดับกลาง (Middle-Level Language) เหมาะกับการเขียนโปรแกรมแบบโครงสร้าง (Structured Programming) โดยมีคุณสมบัติโดดเด่นอย่างหนึ่งคือ มีความยืดหยุ่นมาก กล่าวคือ สามารถทำงานกับเครื่องมือต่างๆ สามารถปรับเปลี่ยนการเขียนโปรแกรมในรูปแบบต่างๆได้ เช่น สามารถเขียนโปรแกรมที่มีความยาวหลายบรรทัดให้เหลือความยาว 2-3 บรรทัดได้ โดยมีการผลการทำงานที่เหมือนเดิมครับ

เหตุผลที่ควรเรียนภาษาซี
 ก็เนื่องจากภาษาซีเป็นภาษาแบบโครงสร้างที่สามารถศึกษาและทำความเข้าใจได้ไม่ยาก อีกทั้งยังสามารถเป็นพื้นฐานในการเขียนโปรแกรมภาษาอื่นๆ ได้อีก เช่น C++, Perl, JAVA เป็นต้น

จาก C สู่ C++
ถูกพัฒนาโดย Bjarne Stroustrupแห่ง Bell Labs โดยได้นำเอาภาษา C มาพัฒนาและใส่แนวคิดการเขียนโปรแกรมเชิงวัตถุ หรือ OOP (Object Oriented Programming) เข้าไปด้วย ซึ่งเป็นที่มาของ C++ ก็คือ นำภาษา C มาพัฒนาปรับปรุงให้มีประสิทธิภาพมากขึ้น


จำเป็นไหม ที่ต้องเรียนภาษา C ก่อน เรียน C++
คำตอบก็คือ จะเรียน C++ เลยก็ได้ โดยไม่ต้องศึกษาภาษา C มาก่อน แต่ถ้าเข้าใจหลักการทำงาน และการเขียนโปรแกรมภาษา C แล้วจะสามารถต่อยอด C++ ได้เร็วกว่า อีกทั้งยังสามารถเข้าใจแนวคิดการเขียนโปรแกรมภาษาอื่นๆ ได้อีก ซึ่งในบทความในช่วงแรกผมจะนำเสนอหลักและแนวคิดในการเขียนโปรแกรมภาษา C ก่อน เพื่อให้ผู้อ่านได้เข้าใจในพื้นฐานก่อน

 ลักษณะโปรแกรมแบบโครงสร้างการเขียนโปรแกรมแบบโครงสร้าง (Structured Programming) ก็คือ การนำโครงสร้างของคำสั่งหลายๆ รูปแบบ นำมาใช้ในโปรแกรม โดยจะมีการใช้คำสั่้งลักษณะ goto ให้น้อยที่สุด ตัวอย่างการเขียนโปรแกรมแบบโครงสร้าง ก็มี ภาษา C, Pascal และ Cobol เป็นต้นครับ ผมจะยกตัวอย่างในภาษา C ในรูปแบบการเขียนโปรแกรมแบบโครงสร้างให้ดูดังด้านล่าง


โครงสร้างตามลักษณะหน้าที่การทำงานได้ 3 ส่วนหลักๆ ก็คือ
ส่วนที่ 1 ประกาศค่าตัวแปร และ การกำหนดค่าให้กับตัวแปร (Declare)
ส่วนที่ 2 เพิ่มค่า และเก็บค่าไว้ในตัวแปร (Calculation)
ส่วนที่ 3 แสดงผลทางจอภาพ (Display)

My Profile

นายอภิวัฒน์ โสภณวรางกูร ม.5/12 เลขที่ 8
เลขประจำตัว 33682
ชื่อเล่น เอิร์ธ อายุ 16 ปี
วันเกิด 28 เมษายน พ.ศ. 2539
อาหารโปรด ข้าวไข่เจียวหมูสับ
สีที่ชอบ สีดำ
วิชาที่ชอบ คณิตศาสตร์ เคมี
กีฬาที่ชอบ ฟุตบอล ปิงปอง