อัลกอริทึ่ม

อัลกอริธึม (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 ออกมาให้เห็นอย่างชัดเจนAlgorithm คืออะไร

          ขั้นตอนวิธี หรือ algorithm (ภาษาไทย : อัลกอริทึม) 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

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

โครงสร้างข้อมูล (Data Structure) คืออะไร

คือ รูปแบบของการจัดระเบียบของข้อมูล ซึ่งมีอยู่หลายรูปแบบ เช่น เขตข้อมูล(Field), แถวลำดับ(Array), ระเบียน(Record), ต้นไม้(Tree), ลิงค์ลิสต์(Link List) เป็นต้น (ทักษิณา สวนานนท์, 2544, หน้า 161) [4]p.12

คือ รูปแบบวิธีการจัดระเบียบของข้อมูลที่ได้จากการดำเนินการทางคณิตศาสตร์(Operations) เพื่อให้สามารถจัดการกับข้อมูลที่ใช้กับระบบคอมพิวเตอร์ได้ [4]p.12

คือ การรวบรวมข้อมูลเป็นกลุ่มอย่างมีรูปแบบ เพื่อให้การนำข้อมูลกลับมาใช้ หรือประมวลผลอย่างมีประสิทธิภาพ ด้วยขั้นตอนวิธีที่หลากหลาย แล้วนำเสนอได้อย่างถูกต้องรวดเร็วตามลักษณะงานที่ต้องการ

คือ การนำกลุ่มของข้อมูลขนาดใหญ่มาจัดรูปแบบ เพื่อให้เครื่องประมวลผลและแสดงผลอย่างมีขั้นตอน โดยเริ่มจากการรวบรวม เพิ่ม ลบ หรือเข้าถึงข้อมูลแต่ละรายการ