วันจันทร์ที่ 6 สิงหาคม พ.ศ. 2555

การเขียนโปรแกรม

โครงสร้างข้อมูล (Data structure

           เป็นวิธีการจัดเก็บข้อมูลในคอมพิวเตอร์เพื่อให้สามารถใช้งานได้อย่างมีประสิทธิภาพ บ่อยครั้งที่การเลือกโครงสร้างข้อมูลที่เหมาะสมจะทำให้เราสามารถเลือกใช้อัลกอริทึมที่มีประสิทธิภาพไปพร้อมกันได้ การเลือกโครงสร้างข้อมูลนั้นโดยส่วนใหญ่แล้วจะเริ่มต้นจากการเลือกแบบชนิดข้อมูลนามธรรม โครงสร้างข้อมูลที่ออกแบบเป็นอย่างดีจะสามารถรองรับการประมวลผลที่หนักหน่วงโดยใช้ทรัพยากรที่น้อยที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ทั้งในแง่ของเวลาและหน่วยความจำ

 อัลกอริทึม (Algorithm) 

           กระบวนการแก้ปัญหาที่สามารถเข้าใจได้ มีลำดับหรือวิธีการในการแก้ไขปัญหาใดปัญหาหนึ่งอย่างเป็นขั้นเป็นตอนและชัดเจน เมื่อนำเข้าอะไร แล้วจะต้องได้ผลลัพธ์เช่นไร ซึ่งแตกต่างจากการแก้ปัญหาแบบสามัญสำนึก 

รหัสเทียม หรือซูโดโค้ด (Pseudo Code)

           รหัสจำลองที่ใช้เป็นตัวแทนของอัลกอริทึม โดยมีถ้อยคำหรือประโยคคำสั่งที่เขียนอยู่ในรูปแบบของภาษาอังกฤษที่ไม่ขึ้นกับภาษาคอมพิวเตอร์ใดภาษาหนึ่ง การแสดงขั้นตอนวิธีการที่ใช้ภาษาเขียนที่เข้าใจได้ง่าย อาจใช้ภาษาไทยหรือภาษาอังกฤษก็ได้ขึ้นอยู่กับความสะดวกของผู้เขียนและกิจกรรมที่จะนำเสนอ มักใช้รูปแบบคล้ายประโยคภาษาอังกฤษเพื่ออธิบายรายละเอียดของอัลกอริทึม

ผังงาน (Flowchart) 

            การแสดงขั้นตอนวิธีการที่ใช้สัญลักษณ์ที่เข้าใจได้ง่าย แต่ให้รายละเอียดได้น้อยกว่า

ตัวอย่าง 

รหัสเทียม หรือซูโดโค้ด





ผังงาน 




ขั้นตอนการพัฒนาโปรแกรม

ขั้นตอนการพัฒนาโปรแกรมประกอบด้วย

1.การวิเคราะห์ปัญหา

     การวิเคราะห์ปัญหา ประกอบด้วยขั้นตอนต่างๆ ดังนี้
  1. กำหนดวัตถุประสงค์ของงาน เพื่อพิจารณาว่าโปรแกรมต้องทำการประมวลผลอะไรบ้าง
  2. พิจารณาข้อมูลนำเข้า เพื่อให้ทราบว่าจะต้องนำข้อมูลอะไรเข้าคอมพิวเตอร์ ข้อมูลมีคุณสมบัติเป็นอย่างไร ตลอดจนถึงลักษณะและรูปแบบของข้อมูลที่จะนำเข้า
  3. พิจารณาการประมวลผล เพื่อให้ทราบว่าโปรแกรมมีขั้นตอนการประมวลผลอย่างไรและมีเงื่อนไปการประมวลผลอะไรบ้าง
  4. พิจารณาข้อสนเทศนำออก เพื่อให้ทราบว่ามีข้อสนเทศอะไรที่จะแสดง ตลอดจนรูปแบบและสื่อที่จะใช้ในการแสดงผล

2. การออกแบบโปรแกรม


          การออกแบบขั้นตอนการทำงานของโปรแกรมเป็นขั้นตอนที่ใช้เป็นแนวทางในการลงรหัสโปรแกรม ผู้ออกแบบขั้นตอนการทำงานของโปรแกรมอาจใช้เครื่องมือต่างๆ ช่วยในการออกแบบ อาทิเช่น คำสั่งลำลอง (Pseudocode) หรือ ผังงาน (Flow chart) การออกแบบโปรแกรมนั้นไม่ต้องพะวงกับรูปแบบคำสั่งภาษาคอมพิวเตอร์ แต่ให้มุ่งความสนใจไปที่ลำดับขั้นตอนในการประมวลผลของโปรแกรมเท่านั้น

3.การเขียนโปรแกรมด้วยภาษาคอมพิวเตอร์

          การเขียนโปรแกรมเป็นการนำเอาผลลัพธ์ของการออกแบบโปรแกรม มาเปลี่ยนเป็นโปรแกรมภาษาคอมพิวเตอร์ภาษาใดภาษาหนึ่ง ผู้เขียนโปรแกรมจะต้องให้ความสนใจต่อรูปแบบคำสั่งและกฎเกณฑ์ของภาษาที่ใช้เพื่อให้การประมวลผลเป็นไปตามผลลัพธ์ที่ได้ออกแบบไว้ นอกจากนั้นผู้เขียนโปรแกรมควรแทรกคำอธิบายการทำงานต่างๆ ลงในโปรแกรมเพื่อให้โปรแกรมนั้นมีความกระจ่างชัดและง่ายต่อการตรวจสอบและโปรแกรมนี้ยังใช้เป็นส่วนหนึ่งของเอกสารประกอบ

4.การทดสอบและแก้ไขโปรแกรม

           การทดสอบโปรแกรมเป็นการนำโปรแกรมที่ลงรหัสแล้วเข้าคอมพิวเตอร์ เพื่อตรวจสอบรูปแบบกฎเกณฑ์ของภาษา และผลการทำงานของโปรแกรมนั้น ถ้าพบว่ายังไม่ถูกก็แก้ไขให้ถูกต้องต่อไป ขั้นตอนการทดสอบและแก้ไขโปรแกรม 

5.การทำเอกสารประกอบโปรแกร

           การทำเอกสารประกอบโปรแกรมเป็นงานที่สำคัญของการพัฒนาโปรแกรม เอกสารประกอบโปรแกรมช่วยให้ผู้ใช้โปรแกรมเข้าใจวัตถุประสงค์ ข้อมูลที่จะต้องใช้กับโปรแกรม ตลอดจนผลลัพธ์ที่จะได้จากโปรแกรม การทำโปรแกรมทุกโปรแกรมจึงควรต้องทำเอกสารกำกับ เพื่อใช้สำหรับการอ้างอิงเมื่อจะใช้งานโปรแกรมและเมื่อต้องการแก้ไขปรับปรุงโปรแกรม เอกสารประกอบโปรแกรมที่จัดทำ ควรประกอบด้วยหัวข้อต่อไปนี้
  1. วัตถุประสงค์
  2. ประเภทและชนิดของคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์ที่ใช้ในโปรแกรม
  3. วิธีการใช้โปรแกรม
  4. แนวคิดเกี่ยวกับการออกแบบโปรแกรม
  5. รายละเอียดโปรแกรม
  6. ข้อมูลตัวแทนที่ใช้ทดสอบ
  7. ผลลัพธ์ของการทดสอบ

6.การบำรุงรักษาโปรแกรม

          เมี่อโปรแกรมผ่านการตรวจสอบตามขั้นตอนเรียบร้อยแล้ว และถูกนำมาให้ผู้ใช้ได้ใช้งาน ในช่วงแรกผู้ใช้อาจจะยังไม่คุ้นเคยก็อาจทำให้เกิดปัญหาขึ้นมาบ้าง ดังนั้นจึงต้องมีผู้คอยควบคุมดูแลและคอยตรวจสอบการทำงาน การบำรุงรักษาโปรแกรมจึงเป็นขั้นตอนที่ผู้เขียนโปรแกรมต้องคอยเฝ้าดูและหาข้อผิดพลาดของโปรแกรมในระหว่างที่ผู้ใช้ใช้งานโปรแกรม และปรับปรุงโปรแกรมเมื่อเกิดข้อผิดพลาดขึ้น หรือในการใช้งานโปรแกรมไปนานๆ ผู้ใช้อาจต้องการเปลี่ยนแปลงการทำงานของระบบงานเดิมเพื่อให้เหมาะกับเหตุการณ์ นักเขียนโปรแกรมก็จะต้องคอยปรับปรุงแก้ไขโปรแกรมตามความต้องการของผู้ใช้ที่เปลี่ยนแปลงไปนั่นเอง

ประวัติภาษาซี

           ภาษาซีเป็นภาษาระดับสูง( High-Level-Language) และภาษาโปรแกรมที่โปรแกรมเมอร์นิยมใช้กันมาก เนื่องจากเป็นภาษาที่มีความเร็วในการทำงานสูงใกล้เคียงกับภาษาเครื่อง มีโครงสร้างที่ชัดเจน เข้าใจง่าย สามารถเขียนโปรแกรมเพื่อติดต่อกับฮาร์ดแวร์ของเครื่องคอมพิวเตอร์ได้อย่างดี ภาษาซีเกิดขึ้นในปี ค . ศ .1972 ผู้คิดค้นคือนายเดนนีส ริทชี (Dennis Ritchi) การศึกษาภาษาซีถือว่าเป็นพื้นฐานในการศึกษาภาษาใหม่ ๆ ได้

โครงสร้างของภาษาซี

1. ส่วนหัวของโปรแกรม

          ส่วนหัวของโปรแกรมนี้เรียกว่า Preprocessing Directive ใช้ระบุเพื่อบอกให้คอมไพเลอร์กระทำการใด ๆ ก่อนการแปลผลโปรแกรมในที่นี่คำสั่ง #include <stdio.h> ใช้บอกกับคอมไพเลอร์ให้นำเฮดเดอร์ไฟล์ที่ระบุคือ stdio.h เข้าร่วมในการแปลโปรแกรมด้วย โดยการกำหนด preprocessing directives นี้จะต้องขึ้นต้นด้วยเครื่องหมาย # เสมอ
คำสั่งที่ใช้ระบุให้คอมไพเลอร์นำเฮดเดอร์ไฟล์เข้าร่วมในการแปลโปรแกรม สามารถเขียนได้ 2 รูปแบบ คือ
#include < ชื่อเฮดเดอร์ไฟล์ > คอมไพเลอร์จะทำการค้นหาเฮดเดอร์ไฟล์ที่ระบุจากไดเรกทอรีที่ใช้สำหรับเก็บเฮดเดอร์ไฟล์โดยเฉพาะ ( ปกติคือไดเรกทอรีชื่อ include)
#include “ ชื่อเฮดเดอร์ไฟล์ ” คอมไพเลอร์จะทำการค้นหาเฮดเดอร์ไฟที่ระบุ จากไดเร็คทอรีเดียวกันกับไฟล์ source code นั้น แต้ถ้าไม่พบก็จะไปค้นหาไดเร็คทอรีที่ใช้เก็บ เฮดเดอร์ไฟล์โดยเฉพาะ

2. ส่วนของฟังก์ชั่นหลัก

           ฟังก์ชั่นหลักของภาษาซี คือ ฟังก์ชั่น main( ) ซึ่งโปรแกรมภาษาซีทุกโปรแกรมจะต้องมีฟังก์ชั่นนี้อยู่ในโปรแกรมเสมอ จะเห็นได้จากชื่อฟังก์ชั่นคือ main แปลว่า “ หลัก ” ดังนั้น การเขียนโปรแกรมภาษซีจึงขาดฟังก์ชั่นนี้ไปไม่ได้ โดยขอบเขตของฟังก์ชั่นจะถูกกำหนดด้วยเครื่องหมาย { และ } กล่าวคือ การทำงานของฟังก์ชั่นจะเริ่มต้นที่เครื่องหมาย { และจะสิ้นสุดที่เครื่องหมาย } ฟังก์ชั่น main( ) สามารถเขียนในรูปแบบของ void main(void) ก็ได้มีความหมายเหมือนกัน คือ หมายความว่า ฟังก์ชั่น main() จะไม่มีอาร์กิวเมนต์ (argument) คือไม่มีการรับค่าใด ๆ เข้ามาประมวลผลภายในฟังก์ชั่น และจะไม่มีการคืนค่าใด ๆ กลับออกไปจากฟังก์ชั่นด้วย

3. ส่วนรายละเอียดของโปรแกรม

          เป็นส่วนของการเขียนคำสั่ง เพื่อให้โปรแกรมทำงานตามที่ได้ออกแบบไว้

ชนิดของข้อมูลในภาษาซี

            ภาษาซีเป็นอีกภาษาหนึ่งที่มีชนิดของข้อมูลให้ใช้งานหลายอย่างด้วยกัน  ซึ่งชนิดของข้อมูลแต่ละอย่างมีขนาดเนื้อที่ที่ใช้ในหน่วยความจำที่แตกต่างกัน  และเนื่องจากการที่มีขนาดที่แตกต่างกันไป  ดังนั้นในการเลือกใช้งานประเภทข้อมูลก็ควรจะคำนึงถึงความจำเป็นในการใช้งานด้วย  สำหรับประเภทของข้อมูลมีดังนี้คือ

1.  ข้อมูลชนิดตัวอักษร (Character) คือข้อมูลที่เป็นรหัสแทนตัวอักษรหรือค่าจำนวนเต็มได้แก่ ตัวอักษร ตัวเลข และกลุ่มตัวอักขระพิเศษใช้พื้นที่ในการเก็บข้อมูล 1 ไบต์
2. ข้อมูลชนิดจำนวนเต็ม (Integer)  คือข้อมูลที่เป็นเลขจำนวนเต็ม  ได้แก่ จำนวนเต็มบวก จำนวนเต็มลบ ศูนย์ ใช้พื้นที่ในการเก็บ 2 ไบต์
3. ข้อมูลชนิดจำนวนเต็มที่มีขนาด 2 เท่า (Long Integer) คือข้อมูลที่มีเลขเป็นจำนวนเต็ม  ใช้พื้นที่  4 ไบต์
4. ข้อมูลชนิดเลขทศนิยม (Float) คือข้อมูลที่เป็นเลขทศนิยม ขนาด 4 ไบต์

5. ข้อมูลชนิดเลขทศนิยมอย่างละเอียด (Double) คือข้อมูลที่เป็นเลขทศนิยม ใช้พื้นที่ในการเก็บ 8 ไบต์


การเลือกทำงานตามเงื่อนไข (คำสั่ง IF ELSE SWITCH)

คำสั่ง if

        คำสั่ง if  จะใช้ในกรณีที่มีทางเลือกให้ทำงานอยู่เพียงทางเลือกเดียว  โดยถ้าตรวจสอบเงื่อนไขแล้วเป็นจริง  จึงจะทำงานตามคำสั่ง
รูปแบบคำสั่ง if
if  (เงื่อนไข )
   {
     คำสั่งที่ 1;
   }
คำสั่งที่ 2;

หากเงื่อนไขที่กำหนดเป็นจริงแล้ว  คำสั่งต่าง ๆ ที่อยู่ภายในบล๊อคของเงื่อนไข if ก็จะได้รับการประมวลผล (ซึ่งมากกว่าคำสั่ง)  แต่ถ้าตรวจสอบแล้วพบว่า  เงื่อนไขเป็นเท็จ  คำสั่งที่อยู่ภายในบล๊อคของเงื่อนไข  if ก็จะไม่ได้รับการประมวลผล คือ จะข้ามไปทำการประมวลผลคำสั่งที่อยู่ถัดจากบล๊อคของ ifทันที
โฟลวชาร์ตแสดงการทำงานของคำสั่งเงื่อนไข if

ตัวอย่าง โปรแกรมแสดงการทำงานของคำสังเงื่อนไข if
1 :
#include <stdio.h>
2 :
#include <conio.h>
3 :
void main()
4 :
}
5 :
   clrscr();
6 :
   int age;
7 :
   printf("How old are you = ");
8 :
   scanf ("%d",&age);
9 :
   if(age<18)
10 :
           printf(" Your are young\n");
11 :
   printf("You are %d years old");
12 :
getch();
13 :
{


ผลลัพธ์ของโปรแกรม

ผลการรันครั้งที่ 1
How old are you = 15
Your are young
You are 15 years old

ผลการรันครั้งที่ 2
How old are you = 18
You are 18 years old

อธิบายโปรแกรม
          โปรแกรมทำการตรวจสอบเงื่อนไขว่า  หากอายุน้อยกว่า 18 ปี  ให้พิมพ์คำข้อความ Your are young ซึ่งสังเกตโปรแกรมบรรทัดที่ 9 เท่านั้นที่เป็นคำสั่งภายในบล๊อคของคำสั่งif  ส่วนบรรทัดที่  10  เป็นคำสั่งนอกบล๊อคของ if ดังจะเห็นได้จากผลลัพธ์ที่แสดง
          >> หากเงื่อนไขที่ตรวจสอบเป็นจริง  ข้อความในบรรทัดที่  9  จะถูกพิมพ์  หลังจากนั้นก้จะทำคำสั่งที่อยู่นอกเงื่อนไข ifต่อไป  คือพิมพ์ข้อความในบรรทัดที่  10         
          >> แต่หากเงื่อนไขที่ตรวจสอบเป็นเท็จ  ข้อความในบรรทัดที่  9  ที่เป็นคำสั่งในส่วนของเงื่อนไข if ก็จะไม่ถูกประมวลผล  แต่จะข้ามการทำงานไปประมวลผลในบรรทัดที่ 10เลย

คำสั่ง  if-else 

          คำสั่ง  if-else  จะใช้ในกรณีที่มีทางเลือกให้ทำงาน  2  ทางเลือกขึ้นไป  โดยการทำงานของคำสั่ง if-else  จะเริ่มจากการตรวจสอบเงื่อนไข  หถ้าผลออกมาเป็นจริงจะทำงานตามคำสั่งที่อยู่หลัง if แต่ถ้าการตรวจสอบเงื่อนไผลออกมาเป็นเท็จ  ให้ทำงานตามคำสั่งที่อยู่หลัง else  แทน

รูปแบบคำสั่ง  if-else
if (เงื่อนไข)
  {
    คำสั่งที่ 1;
  }
else
  {
    คำสั่งที่ 2;
  }
  คำสั่งที่ 3;


เป็นคำสั่งที่ช่วยให้การตรวจสอบเงื่อนไขสมบูรณ์ขึ้น  โดยหากตรวจสอบเงื่อนไขของคำสั่ง if แล้วเป็นเท็จ  ก็จะเข้ามาทำงานภายบล๊อกของคำสั่ง else แทน  กล่าวคือ  หากตรวจสอบเงื่อนไขแล้วเป็นจริง  ก็จะประมวลผลคำสั่งในบล๊อกของ if  แต่หากเงื่อนไขและประมวลผลตามคำสั่งเงื่อนไข if-else เรียบร้อบแล้ว  ก็จะทำงานตามคำสั่งที่อยู่ถัดจาก if-else นั้นต่อไป


โฟลวชาร์ตแสดงการทำงานของคำสั่งเงื่อนไข if-else
ตัวอย่าง
if (a % 2 = = 0)

printf ("Even number");
ถ้าค่าของ หารด้วย ลงตัว (เหลือเศษ 0)ให้แสดงข้อความ Even number
else

printf("Odd number");
แต่ถ้าเงื่อนไขของ if เป็นเท็จ (หารด้วย 2ไม่ลงตัว) ให้แสดงข้อความ Odd number


โปรแกรมแบบวนซ้ำ (คำสั่งประเภท For , while,do while)




คำสั่งวนลูปเป็นคำสั่งที่สามารถควบคุมโปรแกรมให้ทำงานเป็นจำนวนรอบตามที่เรากำหนดไว้  หรือทำงานจนกว่าเงื่อนไขที่กำหนดไว้เป็นเท็จ  จึงจะออกจากคำสั่งวนลูปได้
คำสั่ง  for  
                      for  เป็นคำสั่งที่สั่งให้โปแกรมมีการทำงานซ้ำ ๆ วนลูปจนกว่าเงื่อนไขที่กำหนดไว้เป็นเท็จ  จึงออกจากคำสั่ง  for  ไปทำคำสั่งถัดไป  ควรใช้คำสั่ง  for  ในกรณีที่ทราบจำนวนรอบของการทำงาน

รูปแบบการใช้คำสั่ง  for
for  (expression1; expression2; expression3)
       statement;
หรือ
for  (expression1; expression2; expression3)
{
      statement(s);
}

ลักษณะการทำงานของคำสั่ง  for  สามารถเขียนเป็นแผนผังได้ดังนี้


 คำสั่ง  while
                      while  เป็นคำสั่งที่มีการทำงานซ้ำ ๆ เป็นลูป  และมีลักษณะการทำงานของคำสั่งคล้ายกับคำสั่ง  for  แตกต่างกันตรงที่  การใช้  while  ไม่ต้องทราบจำนวนรอบของการทำงานที่แน่นอน  แต่ต้องมีเงื่อนไขที่เป็นเท็จจึงจะออกจากคำสั่ง  while  ได้ 

รูปแบบการใช้คำสั่ง  while
while  (expression)  statement;
หรือ
while  (expression)
{
statement(s);
}


 ลักษณะการทำงานของคำสั่ง  while  สามารถเขียนเป็นแผนผังได้ดังนี้

คำสั่ง  do  while
                      do  while  เป็นคำสั่งที่มีการทำงานซ้ำ ๆ วนลูป  คล้ายกับคำสั่ง while  มาก  แตกตางกันตรงที่คำสั่ง  do  while  จะทดสอบเงื่อนไขหลังจากที่ได้ทำงานตามคำสั่งภายในลูปไปแล้ว  1  รอบ  จากนั้นจึงค่อยย้อนกลับมาทดสอบเงื่อนไขอีกครั้งหนึ่ง  ถ้าเงื่อนไขเป็นจริงก็จะทำงานตามคำสั่งภายในลูป  แต่ถ้าเงื่อนไขเป็นเท็จจะออกจากคำสั่ง  do  while  ทันที
รูปแบบการใช้คำสั่ง  do  while

do{
statement(s);
}  while  (expression);

ลักษณะการทำงานของคำสั่ง  do  while  สามารถเขียนเป็นแผนผังได้ดังนี้
 



ไม่มีความคิดเห็น:

แสดงความคิดเห็น

แสดงความคิดเห็น