ขั้นตอนและหลักการแก้ปัญหาคอมพิวเตอร์

การเขียนผังงาน ( Flowchart )
ขั้นตอนวิธี หรือ อัลกอริทึม (อังกฤษ: algorithm) หมายถึงกระบวนการแก้ปัญหาที่สามารถเข้าใจได้ มีลำดับหรือวิธีการในการแก้ไขปัญหาใดปัญหาหนึ่งอย่างเป็นขั้นเป็นตอนและชัดเจน เมื่อนำเข้าอะไร แล้วจะต้องได้ผลลัพธ์เช่นไร ซึ่งแตกต่างจากการแก้ปัญหาแบบสามัญสำนึก หรือฮิวริสติก (heuristic)
โดยทั่วไป ขั้นตอนวิธี จะประกอบด้วย วิธีการเป็นขั้นๆ และมีส่วนที่ต้องทำแบบวนซ้ำ (iterate) หรือ เวียนเกิด (recursive) โดยใช้ตรรกะ (logic) และ/หรือ ในการเปรียบเทียบ (comparison) ในขั้นตอนต่างๆ จนกระทั่งเสร็จสิ้นการทำงาน
ในการทำงานอย่างเดียวกัน เราอาจจะเลือกขั้นตอนวิธีที่ต่างกันเพื่อแก้ปัญหาได้ โดยที่ผลลัพธ์ที่ได้ในขั้นสุดท้ายจะออกมาเหมือนกันหรือไม่ก็ได้ และจะมีความแตกต่าง ที่จำนวนและชุดคำสั่งที่ใช้ต่างกันซึ่งส่งผลให้ เวลา (time) , และขนาดหน่วยความจำ (space) ที่ต้องการต่างกัน หรือเรียกได้อีกอย่างว่ามีความซับซ้อน (complexity) ต่างกัน
การนำขั้นตอนวิธีไปใช้ ไม่จำกัดเฉพาะการเขียนโปรแกรมคอมพิวเตอร์ แต่สามารถใช้กับปัญหาอื่น ๆ ได้เช่น การออกแบบวงจรไฟฟ้า, การทำงานเครื่องจักรกล, หรือแม้กระทั่งปัญหาในธรรมชาติ เช่น วิธีของสมองมนุษย์ในการคิดเลข หรือวิธีการขนอาหารของแมลง
หนึ่งในขั้นตอนวิธีอย่างง่าย คือ ขั้นตอนวิธีที่ใช้หาจำนวนที่มีค่ามากที่สุดในรายการ (ซึ่งไม่ได้เรียงลำดับไว้) ในการแก้ปัญหานี้ เราจะต้องดูจำนวนทุกจำนวนในรายการ ซึ่งมีขั้นตอนวิธีดังนี้

1.  ดูแต่ละจำนวนในรายการ ถ้ามันมีค่ามากกว่า จำนวนที่มีค่ามากที่สุดที่เราเคยพบจดค่ามันไว้

2.  จำนวนที่เราจดไว้ตัวสุดท้าย จะเป็นจำนวนที่มีค่ามากที่สุด

Flowchart
     อย่างแรกเลยที่เราต้องรู้จัก  คือ Algorithm (และต้องเขียนให้เป็นเพราะต้องใช้ตลอด ข้อสอบ Final ของ Intro  ก็ประมาณนี้นะมีเขียน Flowchart)
    Algorithm  คือ กระบวนการแก้ปัญหาที่สามารถเข้าใจได้ มีลำดับหรือวิธีการในการแก้ไขปัญหาใดปัญหาหนึ่ง อย่างเป็นขั้นเป็นตอนและ ชัดเจน เมื่อนำเข้าอะไร แล้วจะต้องได้ผลลัพธ์เช่นไร เช่น เวลาเราจะเดินทางไปมหาลัย(เปรียบเสมือนปัญหา คือต้องการไปมหาลัย) ต้องทำอย่างไรบ้าง เพื่อจะไปถึงมหาลัย(ผลลัพธ์ ที่ต้องการ)  ยกตัวอย่าง
     วิธีที่ 1
     1.นั่งรถสองแถวไปมีนบุรี
     2.นั่งรถตู้ที่มีนบุรีไป มหาลัย
     3.ถึงมหาลัย
     วิธีที่ 2
     1.เดินจากบ้านไปมีนบุรี
     2.นั่งรถเมย์ไปมหาลัย
     3.ถึงมหาลัย
     วิธีที่ 3
     1.นั่ง Taxi ไปมหาลัย
     2.ถึงมหาลัย
     จะสังเกตุได้ว่า ใน 1 ปัญหา มีวิธีแก้ไขหลายวิธี แต่ละคนอาจจะคิดวิธีแก้ไขปัญหา(Algorithm) แตกต่างกันออกไป
(จากตัวอย่างบางคนอาจจะอาศัยรถคนอื่นไปก็ได้จริงมั้ยค่ะ) เมื่อเรารู้จัก Algorithm แล้ว เราก็เอา Algorithm
ที่เราคิดได้ ไปเขียนเป็น Flowchart (ตามลำดับขั้นตอนของ Algorithm)
     สัญลักษณ์(Symbol)
การเขียน Flowchart เบื้องต้นเราจะใช้สัญลักษณ์ดังต่อไปนี้

  รูปแบบการเขียน Flowchart    การเขียนเราจะเขียนในลักษณะ Top-Down คือจากบนลงล่าง(Flow คือการไหล,Flowchart ก็คือ ผังงานการไหลของข้อมูล) การเขียนมี 3 ลักษณะ คือ sequence(ตามลำดับ) selection(ทางเลือก/เงื่อนไข) iteration(ทำซ้ำ)

    Sqquence(ตามลำดับ)
     ตามชื่อเลยค่ะ เป็นการเขียนแบบไล่ทำไปทีละลำดับ ไม่มีแยก (เปรียบเสมือน ขับรถไป ไม่มีทางแยกให้เลี้ยวไปไหน)

    Selection(ทางเลือก/เงื่อนไข)

     แล้วถ้ามีเงื่อนไข หรือ ทางเลือก ละ ประมาณว่า (สมมุตินะ) ถ้านั่งรถไปมีนบุรีแล้ว รถตู้เต็ม คนต่อแถวเยอะมากเลย
ไปเรียนไม่ทันแน่ๆ ก็ให้นั่ง Taxi (เห็นมั้ยว่ามันมีทางเลือกและ หรือเงื่อนไขนั่นเอง) เรามาดูแบบมีเงื่อนไขกัน  

   Iteration(ทำซ้ำ)     อีกรูปแบบนึง คือ การทำซ้ำๆ เช่น เราอยากกินข้าว กินไปเรื่อยๆ ถ้าอิ่มก็กลับบ้าน ถ้าไม่อิ่มก็กินต่อ(เอาให้พุงแตกไปเลย)

ที่มา  http://www.cpe.mut.ac.th/board