14
บทที การแบ่งปัญหาใหญ่เป็นปัญหาย่อย การพิจารณารูปแบบ การคิดเชิงนามธรรม การออกแบบอัลกอริทึม กรณีศึกษา แนวคิดเชิงคำานวณ 1 จุดประสงค์ของบทเรียน เมื่อเรียนจบบทนี้แล้ว นักเรียนสามารถ อธิบายกระบวนการคิดตามแนวคิดเชิงคำานวณ ซึ่งประกอบไปด้วย การแบ่งปัญหาใหญ่เป็นปัญหาย่อย การพิจารณารูปแบบ การคิดเชิงนามธรรม และการออกแบบอัลกอริทึม ออกแบบอัลกอริทึมเพื่อการแก้ปัญหาโดยใช้แนวคิดเชิงคำานวณ

บทที่ แนวคิดเชิงคำานวณ 1 · 2019. 5. 21. · 1 แนวคิด ... แนวคิดเชิงนามธรรมเป็นองค์ประกอบหนึ่งของแนวคิด

  • Upload
    others

  • View
    3

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: บทที่ แนวคิดเชิงคำานวณ 1 · 2019. 5. 21. · 1 แนวคิด ... แนวคิดเชิงนามธรรมเป็นองค์ประกอบหนึ่งของแนวคิด

บทท

❍ การแบงปญหาใหญเปนปญหายอย❍ การพจารณารปแบบ❍ การคดเชงนามธรรม❍ การออกแบบอลกอรทม❍ กรณศกษา

แนวคดเชงคำานวณ

1 จดประสงคของบทเรยน

เมอเรยนจบบทนแลว นกเรยนสามารถ❍ อธบายกระบวนการคดตามแนวคดเชงคำานวณ ซงประกอบไปดวย การแบงปญหาใหญเปนปญหายอย การพจารณารปแบบ การคดเชงนามธรรม และการออกแบบอลกอรทม❍ ออกแบบอลกอรทมเพอการแกปญหาโดยใชแนวคดเชงคำานวณ

Page 2: บทที่ แนวคิดเชิงคำานวณ 1 · 2019. 5. 21. · 1 แนวคิด ... แนวคิดเชิงนามธรรมเป็นองค์ประกอบหนึ่งของแนวคิด

การใชชวตประจำาวน นกเรยนอาจพบสถานการณทซบซอนและเปนปญหา ไมสามารถคดหาวธการ แกปญหาไดโดยงาย หากนกเรยนแบงปญหาทซบซอนใหเปนปญหายอยอาจทำาใหเขาใจปญหาและ สามารถออกแบบวธการแกปญหาไดงายขน เชน นกเรยนตองการจดหองเรยนทมส งของรก และกระจดกระจายอยเปนจำานวนมากใหเปนหองกจกรรม และบอกวธการจดหองใหกบเพอนชวย ทำางานตาง ๆ ไปพรอมกนใหสำาเรจอยางรวดเรว

บทท 1 แนวคดเชงคำานวณ

สถาบนสงเสรมการสอนวทยาศาสตรและเทคโนโลย

บทท 1 | แนวคดเชงคำานวณ

หนงสอเรยนรายวชาพนฐานวทยาศาสตร | เทคโนโลย (วทยาการคำานวณ)3

Page 3: บทที่ แนวคิดเชิงคำานวณ 1 · 2019. 5. 21. · 1 แนวคิด ... แนวคิดเชิงนามธรรมเป็นองค์ประกอบหนึ่งของแนวคิด

แนวคดเชงคำานวณ (computational thinking) เปนกระบวนการ วเคราะหปญหา เพอใหไดแนวทางการหาคำาตอบอยางเปนขนตอนทสามารถนำาไปปฏบตไดโดยบคคลหรอคอมพวเตอรอยางถกตองและแมนยำา ซงเรยกวา อลกอรทม ทกษะการใชแนวคดเชงคำานวณจงสำาคญตอการแกปญหา ชวยใหสามารถสอสารแนวคดกบผอนไดอยางมประสทธภาพ รวมถงชวยพฒนาพนฐานในการเขยนโปรแกรมคอมพวเตอรดวย

แนวคดเชงคำานวณมองคประกอบทสำาคญ 4 สวน ไดแก ❍ การแบงปญหาใหญเปนปญหายอย (decomposition) เปนการแตกปญหาทซบซอนใหเปนปญหายอย ทมขนาดเลกลงและซบซอนนอยลง เพอชวยใหการวเคราะหและออกแบบวธการแกปญหาทำาไดงายขน ❍ การพจารณารปแบบ (pattern recognition) เปนการวเคราะหหาความเหมอนหรอคลายคลงกนระหวาง ปญหายอยทแตกออกมา หรอความคลายคลงกบปญหาอน ๆ ทมผออกแบบวธการแกไขไวกอนแลว ❍ การคดเชงนามธรรม (abstraction) เปนการแยกรายละเอยดทสำาคญและจำาเปนตอการแกปญหาออกจาก รายละเอยดทไมจำาเปน ซงรวมไปถงการแทนกลมของปญหา ขนตอน หรอกระบวนการทมรายละเอยด ปลกยอยหลายขนตอนดวยขนตอนใหมเพยงขนตอนเดยว ❍ การออกแบบอลกอรทม (algorithm) เปนการพฒนากระบวนการหาคำาตอบใหเปนขนตอนทบคคล หรอคอมพวเตอรสามารถนำาไปปฏบตตามเพอแกปญหาได

สถาบนสงเสรมการสอนวทยาศาสตรและเทคโนโลย

บทท 1 | แนวคดเชงคำานวณ

หนงสอเรยนรายวชาพนฐานวทยาศาสตร | เทคโนโลย (วทยาการคำานวณ)4

ทบทวนความรกอนเรยน

เขยนเครองหมาย ✓ หนาขอความทถกตอง แนวคดเชงนามธรรมเปนองคประกอบหนงของแนวคดเชงคำานวณ แนวคดเชงนามธรรมเปนการคดแยกรายละเอยดทจำาเปนออกจากรายละเอยดทไมจำาเปน

ลองทำาด ใหนกเรยนอธบายการเดนทางจากบานไปโรงเรยน เพอใหนองเขาใจและเดนทางตามมาได ในภายหลง

Page 4: บทที่ แนวคิดเชิงคำานวณ 1 · 2019. 5. 21. · 1 แนวคิด ... แนวคิดเชิงนามธรรมเป็นองค์ประกอบหนึ่งของแนวคิด

1.1 การแบงปญหาใหญเปนปญหายอย

การแกปญหาทมความซบซอนทำาไดยาก การแบงปญหาใหญใหเปนปญหายอย ๆ ทำาใหความซบซอน ของปญหาลดลง ชวยใหการวเคราะหและพจารณารายละเอยดของปญหาทำาไดอยางถถวน สงผลใหสามารถ ออกแบบขนตอนการแกปญหายอยแตละปญหาไดงายยงขน

ลองพจารณาปญหาวาดภาพตามคำาบอก โดยใหเพอนของนกเรยนวาดภาพตามทนกเรยนบอก และไม แสดงภาพใหเพอนของนกเรยนเหน ดงตวอยางตอไปน

ตวอยางท 1.1 ภาพวาดหมบาน นกเรยนวาดภาพหมบานทคลายกบภาพดานลาง โดยไมตองเหมอนรปในตวอยาง โดย 1 ชองมขนาด 20 หนวย จดมมลางซายของตาราง คอ พกด (0, 0) แลวบอกใหเพอนของนกเรยนวาดภาพหมบานใหเหมอนกบ ภาพทนกเรยนวาดใหไดมากทสด โดยไมแสดงภาพใหเพอนเหน นกเรยนอาจวาดรปหมบานไดดงรป 1.1

รป 1.1 ตวอยางหมบาน

การอธบายรายละเอยดของภาพเพอใหเพอน ของนกเรยนวาดตามไดนนสามารถแบงออกเปน ปญหายอยไดดงน ❍ ในภาพมบานกหลง ❍ ขนตอนในการวาดบานหลงแรกเปนอยางไร และอยทตำาแหนงใด ❍ ขนตอนในการวาดบานหลงทสองเปน อยางไร และอยทตำาแหนงใด ❍ ขนตอนในการวาดบานหลงทสามเปน อยางไร และอยทตำาแหนงใด

ปญหาจากตวอยางท 1.1 นนคอนขางงายและชดเจนเนองจากมขอกำาหนดและผลลพธทแนนอน ปญหาในชวตประจำาวนมหลากหลาย เชน ในตอนนนกเรยนสามารถบวกเลขสองหลก 2 จำานวนเขาดวยกน ไดงายดวยตนเอง แตนอง ๆ ระดบอนบาลอาจบวกเลขไดเพยงหนงหลก นกเรยนจะมวธการสอนนองอยางไร ใหสามารถบวกเลขสองหลกได

สถาบนสงเสรมการสอนวทยาศาสตรและเทคโนโลย

บทท 1 | แนวคดเชงคำานวณ

หนงสอเรยนรายวชาพนฐานวทยาศาสตร | เทคโนโลย (วทยาการคำานวณ)5

Page 5: บทที่ แนวคิดเชิงคำานวณ 1 · 2019. 5. 21. · 1 แนวคิด ... แนวคิดเชิงนามธรรมเป็นองค์ประกอบหนึ่งของแนวคิด

1.2 การพจารณารปแบบ ปญหาบางประเภทสามารถแบงออกเปนปญหายอยทอาจจะมรปแบบเดยวกนหรอคลายกน นกเรยน สามารถนำารปแบบกระบวนการแกปญหายอยปญหาหนงไปประยกตใช กบการแกปญหายอยอน ๆ ได ทำาใหลดขนตอนในการออกแบบวธการแกปญหาได

ตวอยางท 1.2 รปแบบในภาพวาดหมบาน

ชวนคด “ราคารวมสนคาทงหมดกบาท” ตอน 1 ลองชวยแตกเปนปญหายอยในการคำานวณราคารวมสนคาทงหมด ใหหนอยสคะ

นกเรยนจะสามารถแบงปญหาใหญของการบวกเลขสองหลกเปนปญหายอยไดดงน ❍ บวกเลขหลกหนวยเขาดวยกนไดอยางไร ❍ บวกเลขหลกสบเขาดวยกนไดอยางไร

สถาบนสงเสรมการสอนวทยาศาสตรและเทคโนโลย

บทท 1 | แนวคดเชงคำานวณ

หนงสอเรยนรายวชาพนฐานวทยาศาสตร | เทคโนโลย (วทยาการคำานวณ)6

Page 6: บทที่ แนวคิดเชิงคำานวณ 1 · 2019. 5. 21. · 1 แนวคิด ... แนวคิดเชิงนามธรรมเป็นองค์ประกอบหนึ่งของแนวคิด

แมวากระบวนการขางตนสามารถ สอความไดครบถวน และผทนำาไปปฏบต ตามมแนวโนม ทจะวาดภาพหมบาน ไดใกลเคยงกบตนฉบบ แตเราสามารถทำา กระบวนการนใหกระชบขนไดโดยอาศย การพจารณารปแบบของบานทงสามหลง ทมองคประกอบคลายกน คอ มตวบาน หลงคา ตำาแหนงมมลางซาย และขนาด เปนองคประกอบหลก แตมสและคาท แตกตางกน ดงรป 1.2

รป 1.2 องคประกอบของบาน

หลงคา(สมวง สเทา สฟา ฯลฯ)

ตวบาน(สเหลอง สแดง สเขยว ฯลฯ)ขนาด

มมลางซายของบาน

สถาบนสงเสรมการสอนวทยาศาสตรและเทคโนโลย

บทท 1 | แนวคดเชงคำานวณ

หนงสอเรยนรายวชาพนฐานวทยาศาสตร | เทคโนโลย (วทยาการคำานวณ)7

จากปญหาภาพวาดในตวอยางท 1.1 นกเรยนอาจจะอธบายคำาตอบของปญหายอยไดดงน ปญหายอยท 1 ในภาพมบานกหลง คำาตอบ ในภาพมบาน 3 หลง

ปญหายอยท 2 ขนตอนในการวาดบานหลงแรกเปนอยางไร และอยทตำาแหนงใด คำาตอบ บานหลงแรกวาดตวบานดวยสเหลยมจตรสสเหลองขนาดดานละ 100 หนวย ตงอยตำาแหนง มมลางซายทพกด (0, 0) ดานบนสเหลยมวาดหลงคาดวยรปสามเหลยมดานเทาสมวงขนาดดานละ 100 หนวย

ปญหายอยท 3 ขนตอนในการวาดบานหลงทสองเปนอยางไร และอยทตำาแหนงใด คำาตอบ บานหลงทสองวาดตวบานดวยสเหลยมจตรสสแดงขนาดดานละ 50 หนวย ตงอยตำาแหนง มมลางซายทพกด (120, 90) ดานบนสเหลยมวาดหลงคาเปนรปสามเหลยมดานเทาสเทาขนาดดานละ 50 หนวย

ปญหายอยท 4 ขนตอนในการวาดบานหลงทสามเปนอยางไร และอยทตำาแหนงใด คำาตอบ บานหลงทสามวาดตวบานดวยสเหลยมจตรสสเขยวขนาดดานละ 80 หนวย ตงอยตำาแหนง มมลางซายทพกด (200, 10) ดานบนสเหลยมวาดหลงคาเปนรปสามเหลยมดานเทาสฟาขนาดดานละ 80 หนวย

Page 7: บทที่ แนวคิดเชิงคำานวณ 1 · 2019. 5. 21. · 1 แนวคิด ... แนวคิดเชิงนามธรรมเป็นองค์ประกอบหนึ่งของแนวคิด

1.3 การคดเชงนามธรรม ปญหาประกอบไปดวยรายละเอยดทหลากหลาย โดยมทงรายละเอยดทจำาเปนและไมจำาเปนตอการ แกปญหา การคดเชงนามธรรมเปนการคดแยกรายละเอยดทไมจำาเปนออกจากปญหาทพจารณาอย ทำาใหสามารถ เขาใจ วเคราะห และออกแบบวธการแกปญหาใน ภาพรวมไดงายขน การคดเชงนามธรรมยงรวมถงการซอนรายละเอยดโดยการแทนกลมของปญหา ขนตอน และกระบวนการ ทมรายละเอยดปลกยอยหลายขนตอนใหเปนขนตอนเดยว เพอใหสามารถอธบายวธการแกปญหาไดกระชบขน ดงตวอยางตอไปน

ตวอยางท 1.3 การซอนรายละเอยดในการวาด ภาพหมบาน

ชวนคด “ราคารวมสนคาทงหมดกบาท” ตอน 2 ลองพจารณาขอมลทจำาเปนตอการคำานวณตอไปน แลวทำาเครองหมายวงกลมลอมรอบขอความทปรากฏขน ซำา ๆ กนในทกรายการ ❍ จำานวนสบ x ราคาสบ ❍ จำานวนยาสระผม x ราคายาสระผม ❍ จำานวนหนงสอ x ราคาหนงสอ ❍ จำานวนแปรงสฟน x ราคาแปรงสฟน ❍ จำานวนแกว x ราคาแกว ❍ จำานวนไมบรรทด x ราคาไมบรรทด ❍ จำานวนกรรไกรแบบท 1 x ราคากรรไกรแบบท 1 ❍ จำานวนกรรไกรแบบท 2 x ราคากรรไกรแบบท 2

สถาบนสงเสรมการสอนวทยาศาสตรและเทคโนโลย

บทท 1 | แนวคดเชงคำานวณ

หนงสอเรยนรายวชาพนฐานวทยาศาสตร | เทคโนโลย (วทยาการคำานวณ)8

Page 8: บทที่ แนวคิดเชิงคำานวณ 1 · 2019. 5. 21. · 1 แนวคิด ... แนวคิดเชิงนามธรรมเป็นองค์ประกอบหนึ่งของแนวคิด

จากทไดวเคราะหรปแบบของบานในตวอยางท 1.2 บานแตละหลงมรปแบบคลายกน คอ มตวบาน และหลงคาทมสแตกตางกน การซอนรายละเอยดสามารถนำามาอธบายการวาดบานแตละหลงไดดงน

การอธบายปญหาโดยใชรายละเอยด บานหลงแรกวาดตวบานดวยสเหลยมจตรส สเหลองขนาดดานละ 100 หนวย ตงอยตำาแหนงมมลางซายทพกด (0, 0) ดานบน สเหลยมวาดหลงคาดวยรปสามเหลยมดานเทาสมวงขนาดดานละ 100 หนวย การอธบายปญหาแบบซอนรายละเอยด บานหลงแรกมขนาด 100 หนวย ตวบาน สเหลอง และหลงคาสมวง ตงอยทตำาแหนง (0, 0)

สงเกตวาในการซอนรายละเอยด นกเรยนไมตองระบวาตวบานเปนสเหลยมจตรส หลงคาเปนสามเหลยมดานเทา และตำาแหนงหมายถงพกดมมลางซาย ซงจดเปนลกษณะ ทวไปของบาน นกเรยนระบเพยงลกษณะเฉพาะของบานวามขนาดเทาใด ตวบานและ หลงคามสอะไร และตงอยทตำาแหนงใด

การอธบายปญหาโดยใชรายละเอยด บานหลงทสองวาดตวบานดวยสเหลยมจตรส สแดงขนาดดานละ 50 หนวย ตงอยตำาแหนงมมลางซายทพกด (120, 90) ดานบน ของสเหลยมวาดหลงคาเปนรปสามเหลยมดานเทาสเทาขนาดดานละ 50 หนวย

การอธบายปญหาแบบซอนรายละเอยด บานหลงทสองมขนาด 50 หนวย ตวบาน สแดง หลงคาสเทา ตงอยทตำาแหนง (120, 90)

การอธบายปญหาโดยใชรายละเอยด บานหลงทสามวาดตวบานดวยสเหลยมจตรส สเขยวขนาดดานละ 80 หนวย ตงอยตำาแหนงมมลางซายทพกด (200, 10) ดานบนสเหลยมวาดหลงคาเปนรปสามเหลยมดานเทาสฟาขนาดดานละ 80 หนวย

การอธบายปญหาแบบซอนรายละเอยด บานหลงทสามมขนาด 80 หนวย ตวบาน สเขยว หลงคาสฟา ตงอยทตำาแหนง (200, 10)

สถาบนสงเสรมการสอนวทยาศาสตรและเทคโนโลย

บทท 1 | แนวคดเชงคำานวณ

หนงสอเรยนรายวชาพนฐานวทยาศาสตร | เทคโนโลย (วทยาการคำานวณ)9

Page 9: บทที่ แนวคิดเชิงคำานวณ 1 · 2019. 5. 21. · 1 แนวคิด ... แนวคิดเชิงนามธรรมเป็นองค์ประกอบหนึ่งของแนวคิด

ชวนคด “ราคารวมสนคาทงหมดกบาท” ตอน 3 ลองเขยนสงทเหมอนกนจาก ชวนคด “ราคารวมสนคาทงหมดกบาท” ตอน 2 แลวขดเสนสวนทไมเหมอนกน

1.4 การออกแบบอลกอรทม

อลกอรทม หมายถง รายการคำาสงทอธบายขนตอนในการ แกปญหา โดยแตละคำาส งนนตองเ ปนคำาส งท ใหผ อนนำาไป ปฏบตตามไดโดยไมมความกำากวม ซงมกอยในรปของรหสลำาลอง (pseudo code) หรอผงงาน (flowchart) ในกรณทใชคอมพวเตอรเปนเครองมอในการแกปญหา อลกอรทมจะตองถกแปลงใหอย ในรปของภาษาโปรแกรมกอนเพอใหคอมพวเตอรสามารถ ปฏบตตามได ดงนนการออกแบบรายละเอยดในอลกอร ทม จงขนอยกบคนหรอคอมพวเตอรทจะนำาอลกอรทมไปปฏบต

ตวอยางท 1.4 อลกอรทมวาดภาพหมบาน สำาหรบคนนำาไปวาด

ขนตอนหลก

1. วาดรปบานขนาด 100 หนวย ทตำาแหนง (0, 0)

2. วาดรปบานขนาด 50 หนวย ทตำาแหนง (120, 90)

3. วาดรปบานขนาด 80 หนวย ทตำาแหนง (200, 10)

ขนตอนยอย การวาดรปบานขนาด s หนวย ทตำาแหนง (x, y)

1. วาดรปสเหลยมจตรสความยาวดานละ s หนวย ใหมมมลางซายอยทพกด (x, y)

2. วาดรปสามเหลยมดานเทาขนาด s หนวยไวบนสเหลยมจตรส

สถาบนสงเสรมการสอนวทยาศาสตรและเทคโนโลย

บทท 1 | แนวคดเชงคำานวณ

หนงสอเรยนรายวชาพนฐานวทยาศาสตร | เทคโนโลย (วทยาการคำานวณ)10

Page 10: บทที่ แนวคิดเชิงคำานวณ 1 · 2019. 5. 21. · 1 แนวคิด ... แนวคิดเชิงนามธรรมเป็นองค์ประกอบหนึ่งของแนวคิด

ตวอยางท 1.5 อลกอรทมวาดภาพหมบาน สำาหรบสรางเปนโปรแกรมคอมพวเตอร

ขนตอนหลก

1. วาดรปบานขนาด 100 หนวย ทตำาแหนง (0, 0)

2. วาดรปบานขนาด 50 หนวย ทตำาแหนง (120, 90)

3. วาดรปบานขนาด 80 หนวย ทตำาแหนง (200, 10)

ขนตอนยอย 1 การวาดรปสเหลยมจตรสขนาด s หนวย

1. ทำาคำาสงตอไปนซำา 4 รอบ

1.1 เดนหนา s หนวย

1.2 หนซาย 90 องศา

ขนตอนยอย 2 การวาดรปสามเหลยมดานเทาขนาด s หนวย

1. ทำาคำาสงตอไปนซำา 3 รอบ

1.1 เดนหนา s หนวย

1.2 หนซาย 120 องศา

ขนตอนยอย 3 การวาดรปบานขนาด s หนวย ทตำาแหนง (x, y)

1. ยกปากกา

2. เคลอนทไปยงตำาแหนง (x, y)

3. วางปากกา

4. กำาหนดทศทางไปดานขวา

5. วาดรปสเหลยมจตรสขนาด s หนวย

6. หนซาย 90 องศา

7. เดนหนา s หนวย

8. หนขวา 90 องศา

9. วาดรปสามเหลยมดานเทาขนาด s หนวย

สถาบนสงเสรมการสอนวทยาศาสตรและเทคโนโลย

บทท 1 | แนวคดเชงคำานวณ

หนงสอเรยนรายวชาพนฐานวทยาศาสตร | เทคโนโลย (วทยาการคำานวณ)11

Page 11: บทที่ แนวคิดเชิงคำานวณ 1 · 2019. 5. 21. · 1 แนวคิด ... แนวคิดเชิงนามธรรมเป็นองค์ประกอบหนึ่งของแนวคิด

กจกรรมท 1.1

ใหนกเรยนปฏบตตามคำาสงตอไปน 1. วาดภาพหมบานลงในตาราง โดย 1 ชองตารางมขนาด 20 หนวย มมลางซายของตาราง คอ พกด (0, 0) โดยไมใหเพอนเหนรปตนฉบบ

2. เขยนอลกอรทมเพอวาดภาพในขอ 1 แลวสงใหเพอนวาดตาม 3. ตรวจสอบผลลพธทเพอนวาด

ชวนคด “ราคารวมสนคาทงหมดกบาท” ตอน 4 อลกอรทมในการคำานวณราคารวมสนคาทงหมดเปนอยางไร

สถาบนสงเสรมการสอนวทยาศาสตรและเทคโนโลย

บทท 1 | แนวคดเชงคำานวณ

หนงสอเรยนรายวชาพนฐานวทยาศาสตร | เทคโนโลย (วทยาการคำานวณ)12

Page 12: บทที่ แนวคิดเชิงคำานวณ 1 · 2019. 5. 21. · 1 แนวคิด ... แนวคิดเชิงนามธรรมเป็นองค์ประกอบหนึ่งของแนวคิด

1.5 กรณศกษา ตวอยางตอไปนจะใชแนวคดเชงคำานวณในการแกปญหาบางปญหา อาจไมไดใชครบทกองคประกอบ ขนอยกบลกษณะของปญหา แตทกปญหา จะตองไดอลกอรทมในการแกปญหาทถกตอง รวดเรว และมประสทธภาพ

ตวอยางท 1.6 สอนนองจดหนงสอ

การแบงปญหาใหญเปนปญหายอย การพยายามจดหนงสอกองใหญทงกองนนอาจเกดความยงยาก การแบงปญหาใหญเปนปญหายอยชวยทำาใหการออกแบบขนตอนการแกปญหาทำาไดเปนระบบมากขน โดยอาจจะแบงเปนปญหายอยไดดงตอไปน ❍ หนงสอเลมใดควรจดไวเปนลำาดบแรก ❍ ในกองหนงสอทเหลอ หนงสอเลมใดควรเลอกออกมาเปนหนงสอทวางอยในลำาดบทสอง ❍ ในกองหนงสอทเหลอ หนงสอเลมใดควรเลอกออกมาเปนหนงสอทวางอยในลำาดบทสาม ❍ ⁝

จะเหนไดวาปญหาในการจดหนงสอทงกองสามารถแบงเปนปญหายอยไดโดยคดเลอกหนงสอเลมทสง ทสดออกจากกองใหญ (สมมตวากองใหญม n เลม) ทำาใหขนาดของกองหนงสอลดลงเหลอ n-1 เลม ปญหายอย ในทนคอการจดเรยงหนงสอในกองทม n-1 เลม ซงเปนปญหาในรปแบบเดมทมความซบซอนนอยลง

สมมตวานกเรยนตองการสอนนองใหรจกวธการจดเรยงหนงสอตามลำาดบความสงใหเปนระเบยบเพอให มความสวยงามและงายตอการคนหา นกเรยนตองคดกระบวนการเปนขนตอนออกมา เพอใหนองสามารถปฏบตตามไดงาย ไมวาจะมหนงสอกเลมและมลำาดบเรมตนแบบใดกได นกเรยนจะมขนตอนในการจดเรยงอยางไร

สถาบนสงเสรมการสอนวทยาศาสตรและเทคโนโลย

บทท 1 | แนวคดเชงคำานวณ

หนงสอเรยนรายวชาพนฐานวทยาศาสตร | เทคโนโลย (วทยาการคำานวณ)13

Page 13: บทที่ แนวคิดเชิงคำานวณ 1 · 2019. 5. 21. · 1 แนวคิด ... แนวคิดเชิงนามธรรมเป็นองค์ประกอบหนึ่งของแนวคิด

การแตกปญหาในตวอยาง “สอนนองจดหนงสอ” ไดผลลพธเปนปญหายอยดงน ปญหายอยท 1 หนงสอเลมใดควรจดไวเปนลำาดบแรก ปญหายอยท 2 ในกองหนงสอทเหลอ หนงสอเลมใดควรเลอกออกมาเปนหนงสอทวางอยในลำาดบทสอง ปญหายอยท 3 ในกองหนงสอทเหลอ หนงสอเลมใดควรเลอกออกมาเปนหนงสอทวางอยในลำาดบทสาม ⁝ การพจารณารปแบบในการสอนนองจดหนงสอ

จากการแตกปญหาในตวอยาง “สอนนองจดหนงสอ” นกเรยนอาจจะอธบายคำาตอบของปญหายอยไดดงน ปญหายอยท 1 หนงสอเลมใดควรจดไวเปนลำาดบแรก คำาตอบ หนงสอเลมทมความสงมากทสด

ปญหายอยท 2 ในกองหนงสอทเหลอ หนงสอเลมใดควรเลอกออกมาเปนหนงสอทวางอยในลำาดบทสอง คำาตอบ หนงสอเลมทมความสงมากทสดในกองทเหลอ

ปญหายอยท 3 ในกองหนงสอทเหลอ หนงสอเลมใดควรเลอกออกมาเปนหนงสอทวางอยในลำาดบทสาม คำาตอบ หนงสอเลมทมความสงมากทสดในกองทเหลอ ⁝ ปญหายอยสดทายทมขนาด 1 เหนไดวาแตละปญหายอยนนตางกมรปแบบเดยวกน และมงหาคำาตอบในลกษณะเดยวกนคอ ปญหายอย ในกองหนงสอทเหลอ หนงสอเลมใดควรเลอกออกมาเปนหนงสอ ทวางอยในลำาดบถดไป คำาตอบ หนงสอเลมทมความสงมากทสดในกองหนงสอทเหลออย

สถาบนสงเสรมการสอนวทยาศาสตรและเทคโนโลย

บทท 1 | แนวคดเชงคำานวณ

หนงสอเรยนรายวชาพนฐานวทยาศาสตร | เทคโนโลย (วทยาการคำานวณ)14

12

Page 14: บทที่ แนวคิดเชิงคำานวณ 1 · 2019. 5. 21. · 1 แนวคิด ... แนวคิดเชิงนามธรรมเป็นองค์ประกอบหนึ่งของแนวคิด

การคดเชงนามธรรมในปญหาสอนนองจดหนงสอ เนองจากขนตอนทนำาไปปฏบตตามตองการเพยงการจดเรยงหนงสอตามลำาดบจากสงไปตำา รายละเอยด ทจำาเปนเพอใชในการตดสนใจเลอกหนงสอจงมเพยงความสงของหนงสอแตละเลม ในขณะทสและความหนา ของหนงสอนนถอเปนรายละเอยดทไมจำาเปน จงสามารถตดออกไปไดในการออกแบบกระบวนการแกปญหา

ถานกเรยนตองการใชเพยงความสงของหนงสอแตละเลมเพอใชพจารณาในการจดเรยง นกเรยนสามารถ ใชตวเลขหนงจำานวนแทนความสงของหนงสอแตละเลม เพอใชในการออกแบบอลกอรทม โดยจากปญหายอย ทเคยตงเอาไวกอนหนานวา

ในกองหนงสอทมอย หนงสอเลมใดควรคดออกมาเปนหนงสอทวางไวในลำาดบถดไป

มกระบวนการแกปญหาแบบเดยวกนกบปญหาทระบวา

ในชดจำานวนทพจารณาอย จำานวนใดมคามากทสด

อลกอรทมสำาหรบสอนนองจดหนงสอ กระบวนการทผานมาสามารถนำามาออกแบบเปนอลกอรทมสำาหรบใหนองปฏบตตามไดดงน

4 8 6 7 5 ...(ความสงของหนงสอ)

ขนตอนหลก

1. ทำาขนตอนตอไปนซำาจนกระทงไมมหนงสอเหลออยในกอง

1.1 เลอกหนงสอทมความสงมากทสดในกอง

1.2 นำาหนงสอทเลอกจากขนตอน 1.1 จดเรยงไวบนโตะ โดยวางไวถดจากแถวหนงสอ

ทจดไวแลวกอนหนาน ถายงไมมหนงสอในแถวใหวางหนงสอเลมนไวเปนเลมแรก

สถาบนสงเสรมการสอนวทยาศาสตรและเทคโนโลย

บทท 1 | แนวคดเชงคำานวณ

หนงสอเรยนรายวชาพนฐานวทยาศาสตร | เทคโนโลย (วทยาการคำานวณ)15