อัลกอริทึม (Algorithm) คือ ชุดขั้นตอนหรือข้อกำหนดที่ใช้ในการแก้ปัญหาหรือดำเนินการในคอมพิวเตอร์หรือระบบอื่นๆ โดยทั่วไปอัลกอริทึมจะเป็นลำดับของคำสั่งหรือกระบวนการที่ถูกออกแบบมาเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ถูกต้องหรือหาคำตอบสำหรับปัญหาที่กำหนด
สรุปง่ายๆ ว่า อัลกอริทึมคือ “สูตรสำเร็จ” ที่ใช้แก้ปัญหาหรือทำสิ่งต่างๆ ในคอมพิวเตอร์หรือระบบอื่นๆ
ตัวอย่างของอัลกอริทึมในชีวิตประจำวัน:
- การผูกเชือกรองเท้า: มีลำดับขั้นตอนที่ชัดเจน เช่น ใส่เชือก ร้อยเชือก มัดโบว์ ฯลฯ
- การค้นหาชื่อในสมุดโทรศัพท์: เริ่มจากค้นหาตัวอักษรแรกของชื่อ พลิกไปยังหน้าที่ตรงกับตัวอักษรนั้น ค้นหาชื่อที่ต้องการ
- การทำอาหาร: มีสูตรอาหารที่ระบุวัตถุดิบ ขั้นตอน และวิธีการทำอย่างชัดเจน
คุณสมบัติของอัลกอริทึมที่ดี:
- ความถูกต้อง: อัลกอริทึมต้องให้ผลลัพธ์ที่ถูกต้องสำหรับปัญหาที่กำหนด
- ความชัดเจน: อัลกอริทึมต้องเข้าใจง่าย เขียนเป็นภาษาที่เข้าใจได้
- ประสิทธิภาพ: อัลกอริทึมควรทำงานได้รวดเร็วและใช้ทรัพยากรน้อยที่สุด
- ความยืดหยุ่น: อัลกอริทึมควรปรับเปลี่ยนได้เพื่อแก้ปัญหาที่คล้ายคลึงกัน
อัลกอริทึมมีบทบาทสำคัญในหลายๆ ด้าน เช่น:
- วิทยาการคอมพิวเตอร์: ใช้ในการเขียนโปรแกรม พัฒนาซอฟต์แวร์ และออกแบบระบบ
- ปัญญาประดิษฐ์: ใช้ในการพัฒนาระบบที่เรียนรู้และตัดสินใจได้เอง
- คณิตศาสตร์: ใช้ในการแก้สมการ พิสูจน์ทฤษฎี และวิเคราะห์ข้อมูล
- วิทยาศาสตร์: ใช้ในการจำลองปรากฏการณ์ทางวิทยาศาสตร์ วิเคราะห์ข้อมูล และออกแบบการทดลอง
การเรียนรู้เกี่ยวกับอัลกอริทึมมีประโยชน์หลายประการ เช่น:
- ช่วยให้เข้าใจวิธีการทำงานของคอมพิวเตอร์และซอฟต์แวร์
- พัฒนาทักษะการคิดวิเคราะห์และการแก้ปัญหา
- ฝึกฝนทักษะการเขียนโปรแกรมและพัฒนาซอฟต์แวร์
- เข้าใจแนวคิดทางวิทยาการคอมพิวเตอร์และปัญญาประดิษฐ์
ชื่อของ อัลกอริทึม มาจากนักคณิตศาสตร์
อัลกอริทึม มาจากชื่อของนักคณิตศาสตร์ชาวเปอร์เซียในยุคศตวรรษที่ 9 ชื่อว่า “อะบู อับดิลลาห์ มูฮัมหมัด บิน มูซา อัลคอวาริซมีย์” (Abu Abdillah Muhammad bin Musa al-Khawarizmi)
คำว่า “อัลกอริทึม” มาจากการเพี้ยนคำว่า “อัลคอวาริซมีย์” (al-Khawarizmi) เมื่องานเขียนของเขาได้รับการแปลเป็นภาษาละติน
อัลคอวาริซมีย์ เกิดในเมืองคอวาริซม (Khwarizm) ในเปอร์เซีย (ปัจจุบันคืออุซเบกิสถาน)
ผลงานที่มีชื่อเสียงของเขา
- หนังสือเกี่ยวกับเลขคณิต: อธิบายวิธีการคำนวณเลขฐานสิบ การคูณ การหาร และการคำนวณรากศูนย์รวม
- หนังสือเกี่ยวกับพีชคณิต: อธิบายวิธีการแก้สมการพีชคณิต และการใช้งานพีชคณิตในปัญหาต่างๆ
- หนังสือเกี่ยวกับดาราศาสตร์: อธิบายวิธีการคำนวณตำแหน่งของดวงดาว และการทำปฏิทิน
อัลคอวาริซมีย์ ถือเป็นบิดาแห่งวิทยาการคณิตศาสตร์สมัยใหม่
ผลงานของเขาส่งอิทธิพลต่อนักคณิตศาสตร์และนักวิทยาศาสตร์ทั่วโลก
และเป็นรากฐานสำคัญของการพัฒนาคอมพิวเตอร์และเทคโนโลยีในปัจจุบัน
ประโยชน์ของอัลกอริทึม 5 ประการ
1. แก้ปัญหาได้อย่างมีประสิทธิภาพ: อัลกอริทึมช่วยให้เราสามารถแก้ปัญหาได้อย่างเป็นระบบ เป็นขั้นตอน ช่วยให้การทำงานรวดเร็ว แม่นยำ และใช้ทรัพยากรน้อยที่สุด
2. เข้าใจวิธีการทำงานของคอมพิวเตอร์และซอฟต์แวร์: อัลกอริทึมเปรียบเสมือนสูตรอาหารที่ใช้ประกอบเป็นโปรแกรมคอมพิวเตอร์ การเรียนรู้เกี่ยวกับอัลกอริทึมช่วยให้เข้าใจกลไกการทำงานของคอมพิวเตอร์และซอฟต์แวร์ต่างๆ
3. พัฒนาทักษะการคิดวิเคราะห์และการแก้ปัญหา: การออกแบบและเขียนอัลกอริทึม จำเป็นต้องใช้ทักษะการคิดวิเคราะห์ แยกแยะปัญหา วางแผนแก้ไข และตัดสินใจ ช่วยให้ทักษะการคิดเหล่านี้พัฒนาขึ้น
4. ฝึกฝนทักษะการเขียนโปรแกรมและพัฒนาซอฟต์แวร์: การเขียนโปรแกรมที่ดีจำเป็นต้องอาศัยอัลกอริทึมที่มีประสิทธิภาพ การฝึกฝนการเขียนอัลกอริทึม ช่วยให้พัฒนาทักษะการเขียนโปรแกรมและสร้างซอฟต์แวร์ที่มีประสิทธิภาพ
5. เข้าใจแนวคิดทางวิทยาการคอมพิวเตอร์และปัญญาประดิษฐ์: อัลกอริทึมเป็นพื้นฐานสำคัญของวิทยาการคอมพิวเตอร์และปัญญาประดิษฐ์ การเรียนรู้เกี่ยวกับอัลกอริทึมช่วยให้เข้าใจแนวคิดและหลักการทำงานของเทคโนโลยีเหล่านี้
นอกจาก 5 ประการข้างต้นแล้ว อัลกอริทึมยังมีประโยชน์อื่นๆ อีกมากมาย เช่น
- ช่วยในการตัดสินใจ
- ช่วยในการค้นหาข้อมูล
- ช่วยในการจัดการข้อมูล
- ช่วยในการจำลองระบบ
- ช่วยในการออกแบบระบบ
สรุปได้ว่า อัลกอริทึมมีบทบาทสำคัญในหลายๆ ด้าน การเรียนรู้เกี่ยวกับอัลกอริทึมจึงมีประโยชน์ต่อทั้งบุคคลทั่วไป นักเรียน นักศึกษา นักพัฒนาซอฟต์แวร์ และผู้ที่สนใจในเทคโนโลยี
รูปแบบการเขียนอัลกอริทึม 3 รูปแบบหลัก
ปแบบการเขียนอัลกอริทึม 3 รูปแบบหลัก
ในการเขียนอัลกอริทึม มีรูปแบบการเขียนที่นิยมใช้ 3 รูปแบบ ดังนี้
1. ภาษาธรรมชาติ (Natural Language):
- เขียนอัลกอริทึมด้วยภาษาที่เข้าใจง่าย ใกล้เคียงกับภาษาพูด
- เหมาะสำหรับการสื่อสารแนวคิดคร่าวๆ หรืออธิบายอัลกอริทึมให้ผู้อื่นเข้าใจ
- ตัวอย่าง:
ขั้นตอนการผูกเชือกรองเท้า
1. ใส่เชือกทั้งสองข้างผ่านรูบนรองเท้า
2. ไขว้เชือกด้านขวาไว้ใต้เชือกด้านซ้าย
3. ดึงปลายเชือกทั้งสองข้างขึ้นมาให้แน่น
4. ทำซ้ำขั้นตอน 2 และ 3 กับรูถัดไป
5. ผูกโบว์เพื่อยึดเชือก2. ผังงาน (Flowchart):
- ใช้สัญลักษณ์ต่างๆ แทนขั้นตอนการทำงานของอัลกอริทึม
- แสดงลำดับขั้นตอน การตัดสินใจ และเงื่อนไขต่างๆ
- เหมาะสำหรับการออกแบบอัลกอริทึมให้อ่านง่าย เข้าใจง่าย
- ตัวอย่าง:
3. รหัสเทียม (Pseudocode):
- เขียนอัลกอริทึมโดยใช้ภาษาที่คล้ายกับภาษาโปรแกรม แต่ไม่จำเป็นต้องถูกต้องตามไวยากรณ์ของภาษาโปรแกรมใดๆ
- แสดงโครงสร้าง โครงร่าง และขั้นตอนของอัลกอริทึม
- เหมาะสำหรับการเขียนอัลกอริทึมที่ชัดเจน ละเอียด และสามารถแปลเป็นภาษาโปรแกรมได้ง่าย
- ตัวอย่าง:
ข้อมูลโค้ด
ฟังก์ชันหาค่าเฉลี่ย(ตัวเลข)
ผลรวม ← 0
จำนวนตัวเลข ← 0
สำหรับแต่ละตัวเลขในชุดข้อมูล
ผลรวม ← ผลรวม + ตัวเลข
จำนวนตัวเลข ← จำนวนตัวเลข + 1
ค่าเฉลี่ย ← ผลรวม / จำนวนตัวเลข
ส่งกลับ ค่าเฉลี่ย
ฟังก์ชันจบรูปแบบการเขียนอัลกอริทึมที่ดีควร:
- ชัดเจน: เข้าใจง่าย อ่านง่าย เขียนเป็นภาษาที่เข้าใจได้
- ถูกต้อง: ให้ผลลัพธ์ที่ถูกต้องสำหรับปัญหาที่กำหนด
- ครบถ้วน: ระบุขั้นตอนการทำงานทุกขั้นตอน
- มีประสิทธิภาพ: ทำงานได้รวดเร็ว ใช้ทรัพยากรน้อยที่สุด
- ยืดหยุ่น: ปรับเปลี่ยนได้เพื่อแก้ปัญหาที่คล้ายคลึงกัน
การเลือกใช้รูปแบบการเขียนอัลกอริทึม ขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์และความเหมาะสม
- ภาษาธรรมชาติ เหมาะสำหรับสื่อสารแนวคิดคร่าวๆ
- ผังงาน เหมาะสำหรับออกแบบอัลกอริทึมให้อ่านง่าย
- รหัสเทียม เหมาะสำหรับเขียนอัลกอริทึมที่ชัดเจน ละเอียด และแปลเป็นภาษาโปรแกรมได้ง่าย
ผู้เขียนสามารถใช้อัลกอริทึมหลายรูปแบบประกอบกัน
- เพื่อออกแบบอัลกอริทึมที่มีประสิทธิภาพและเข้าใจง่าย
