6.1 หลักการเเก้ปัญหา ในชีวิตประจำวันทุกคนต้องเคยพบกับปัญหาต่างๆ ไม่ว่าจะเป็นปัญหาด้านการเรียน การงานการเงิน หรือแม้แต่ในการเล่นเกม จนอาจกล่าวได้ว่าการแก้ปัญหาเป็นกิจกรรมพื้นฐานอย่างหนึ่งของมนุษย์ เมื่อพบกับปัญหาแต่ละคนมีวิธีที่จะจัดการหรือแก้ปัญหาเหล่านั้นแตกต่างกันไป ซึ่งแตละวิธีการอาจเหมือนหรือแตกต่างกัน ทั้งนี้ขึ้นอยู้กับความรู้ ความสามารถ และประสบการณ์ของแต่ละบุคคลอย่างไรก็ตาม เมื่อได้มีการนำวิธีการแก้ปัญหาต่างๆ มาวิเคราะห์ จะพบว่าวิธีการเหล่านี้สามารถสรุปเป็นทฤษฎีซึ่งมีรูปแบบที่แน่นอนได้ และปัญหาบางลักษณะอาจต้องอาศัยความรู้ในระดับสูงเพื่อแก็ไขได้อย่างสมบูรณ์แบบ ในบทนี้ผู้เรียนจะได้ศ฿กษาเกี่ยวกับหลักและวิธีการแก้ปัญหาด้วยคอมพิวเตอร์ และการนำภาษาโปรแกรมคอมพิวเตอร์และเครื่องมือต่างๆ มาช่วยในการแก้ปัญหา โดยทั่งไปการแก้ปัญหาหนึ่งอาจทำได้หลายวิธี ตัวอย่างเช่น ปัญหาจากการเล่นเกมทายใจก็สามารถแก้ได้หลายวิธีเช่นกัน เพียงแต่ว่าแต่ละวิธีที่แตกต่างกันจะทำให้ผู้เล่นเกมแก้ปัญหาได้ช้าเร็วไม่เท่ากัน
วิธีการเหล่านี้ล้วนมีขั้นตอนหลักที่คล้ายคลึงกัน ซึ่งประกอบด้วย 4 ขั้นตอน
1.การวิเคราะห์และกำหนดรายละเอียดของปัญหา
ขั้นตอนแรกของการแก้ปัญหาใดๆ ก็ตาม จะต้องเริ่มต้นด้วยการทำความเข้าใจกับปัญหาให้ถ่องแท้ เพื่อวิเคราะห์เงื่อนไขของปัญหาให้ชัดเจน รวมไปถึงข้อมุลที่จำเป็นในการแก้ปัญหาและรูปแบบหรือลักษณะของผลลัพะหรือคำตอบที่ต้องการโดยเหล่านี้จะเป็นประโยชน์ในการเลือกวิธีการแก้ปัญหาต่อไปกล่าวดดยสรุป การวิเคราะห์และกำหนดรายละเอียดของปัญหามีองค์ประกอบดังนี้
1.1 การระบุข้อมูลออก
1.2 การระบุข้อมูลเข้า
1.3 ราบละเอียดของปัญหา
1.1 การระบุข้อมูลออก
ข้อมูลออกหรือคำตอบ คือสิ่งที่โจทย์ต้องการในการแก้ปัญหาด้วยคอมพิวเตอร์จำเป็นต้องระบุให้ชัดเจนว่าสิ่งที่ต้องการให้เป้นผลลัพธ์ของปัญหาคืออะไร และต้องการให้แสดงออกในรูปแบบใด เช่น การประมวลผลข้อมูลการเบิกถอนเงินจากเครื่องเอทีเอ็ม ต้อมีการแสดงข้อมูลออกเป็นจำนวนเงินที่ถอนไป และจำนวนเงินคงเหลือในบัญชี อีกทั้งยังต้องออกแบบการจัดวางข้อมูลเหล่านี้เพื่อพิมพ์ลงในใบบันทึกรายการด้วย
1.2 การระบุข้อมูลเข้า
ข้อมูลเข้าคือ ข้อมูลเริ่มต้นหรือเงื่อนไขที่โจทย์กำหนดมาให้ตั้งแต่แรก ในการแก้ปัญหา ผู้แก้ปัญหาจะต้องใช้ข้อมูลเหล่านี้ในการประมวลผู้เพื่อให้ได้ผลลัพธ์ตามที่ต้องการ ตัวอย่างเช่น การเบิกถอนเงินด้วยบัตรเอทีเอ็มข้างต้น ผู้ถอนเงินต้องมีข้อมูลระบุตัวตนว่าเป็นเจ้าของบัญชีตัวจริง ได้แก่ บัตรเอทีเอ็ม และรหัสประจะตัว 4 หลักและยังต้องระบุข้อมูลให้ครบถ้วนว่าต้องการเบิกถอนจากบัญชีใดเป็นจำนวนเงินเท่าใด เป็นต้น
1.3 รายละเอียดของปัญหา
รายละเอียดของปัญหา คือ การพิจารณาความต้องการของปัญหา ให้แสดงการวิเคราะห์และกำหนดรายละเอียดของการหาค่าเฉลี่ยนของจำนวนเต็ม 5 จำนวนองค์ประกอบของขั้นตอนการวิเคราะห์และกำหนดรายละเอียดของปัญหา
2. การเลือกเครื่องมือและวิธีออกแบบขั้นตอนวิธีในการแก้ปัญหา
3. การดำเนินการแก้ปัญหา
4. การตรวจสอบและปรับปรุงวิธีการ
ในขั้นตอนเป็นการตรวจสอบเพื่อให้แน่นใจว่าวิธีการแก้ปัญหารวมโปรแกรมที่พัฒนาขึ้นให้ผลลัพธ์ถูกต้อง โดยต้องตรวจสอบว่าขั้นตอนวิธีที่สร้างขึ้นสอดคล้องกับรายละเอียดของปัญหาวึ่งได้แก่ข้อมูลเข้า และข้อมูลออกที่ได้ระบุไว้ อีกทั้งยังสามารถรองรับข้อมูลเข้าอื่นๆ ที่มีลักษณะเดียวกันได้หลังจากที่ดปรอกรมทำงานได้ผลตามที่ต้องการแล้วอาจต้องมีการปรับปรุงให้วิธีการในการแก้ปัญหามีประสิทธิภาพที่สุด โดยยังคงความถูกต้องของผลลัพธ์เช่นเดิม ในขั้นตอนการปรับปรุงนี้ ควรจะมีทั้งการปรับปรุงขั้นตอนการทำงานของวิธีแก้ปัญหาให้ดีขึ้น และปรับโปรแกรมที่เขียนขึ้นให้มีเทคนิคการประมวลผลที่มีประสิทธิภาพขึ้น การดำเนินการแก้ปัญหา เป็นขั้นตอนการใช้โปรแกรมประยุกต์หรือเขียนโปรแกรมขึ้นเองโดยใช้ภาษาคอมพิวเตอร์ ซึ่งต้องอาศัยความเชี่ยวชาญเฉพาะในการใช้โปรแกรมหรือภาคอมพิวเตอร์นั้นๆ ข้นตอนนี้จะเสร็จได้เร็วหรืช้าขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย เช่น ความชัดเจนและถูกต้องของวิธีแก้ปัญหาที่ได้ออกแบบไว้ และสามารถในการเขียนหรือใช้งานโปรแกรมหรือภาษาคอมพิวเตอร์ที่เลือ ในขั้นตอนนี้ผู้พัฒนาควรคำนึงถึงความยืดหยุ่นของดปรแกรมที่ได้ออกแบบขึ้นด้วย เพื่อให้สามารถรองรับการเปลี่ยนแปลงที่อาจเกิดขึ้นในอนาคต เช่น การเปลี่ยนแปลงข้อมูลเข้า การเปลี่ยนรูปแบบของข้อมูลออกหรือวิธีการประมวลผลที่เปลี่ยนไป นอกจากนี้โปรแกรมควรต้องรองรับการขยายตัวในอนาคตได้อีกด้วย เมื่อได้รายละเอียดเบื้องหลังของปัญหา รามทั้งวิธีการประมวลผลแล้ว ขั้นตอนต่อไปเป็นการตัดสินใจว่าจะใช้เครื่องมือใดในการแก้ปัญหา ถ้าหากเป็นปัญหาทั่งไปในชีวิตประจะวันหรือปัญหาทางคณิตศาสตร์ง่ายๆ อาจไม่ต้องใช้เครื่องมือพิเศษในการแก้ปัญหา แต่ใช้เพียงการคำนวนด้วยกระดาษทด หรือเครื่องคิดเลขก็สามารหาคำตอบได้แล้ว

6.2 เครื่องมือที่ใช้ในการออกเเบบเเละขั้นตอนวิธีการเเก้ปัญหา
6.2.1 รหัสลำลอง
รหัสลำลองเป็นการใช้คำบรรยายเพื่ออธิบายขั้นตองวิธีในการแก็ปัญหา การเขียนรหังลำลองไม่มีรูปแบบที่แน่นอน ขึ้นอยู่กับประสบการณ์และความถนัดของผู้เขียน ซึ่งอาจจะเขียนอย่างละเอียดหรือย่อ และในบางครั้งที่อาจอธิบายในลักษณะคล้ายคำพูด หรืออาจจะเขียนในรูปแบบคล้ายภาโปรแกรมก็ได้เช่นกัน การใช้รหัสลำลองในการออกแบบวิธีแก้ปัญหามีข้อดีคือ เขียนง่ายผู้เขียนคำนึงถึงเพียงแต่วิธีแก้ปัญหา โดยไม่ต้องกังวลว่าจะเขียนผิดรูปแบบหรือไม่และถ้าผู้เขียนมีความชำนาญแล้ว การเขียนรหัสลำลองในรูปแบบคล้ายกับภาษาโปรแกรมจะทำให้สามารดัดแปลงไปเป็นโปรแกรมคอมพิวเตอร์ได้โดยง่าย แสดงถึงการใช้รหังลำลองในการถ่ายทอดความคิดเพื่อแก้ปัญหาทั่งไป และปัญหาทางคณิตศาสตร์
6.2.2 ผังงาน
ผังงานเป็นการอธิบายขั้นตอนวิธีการแก้ปัญหาโดยใช้รูปสัญลักษณ์มาเรียงต่อกันสัญลักษณ์แต่ละแบบจะมีถึงความหมายถึงกระบวนการที่แตกต่างกัน โดยจะมีคำอธิบายสั้นๆเพิ่มเติมในสัญลักษณ์ ความหมายของสัญลักษณ์ต่างๆ ที่ใช้ในผังงานที่ถูกกำหนดโดยสถาบันมาตรฐานแห่งชาติอเมริกา (The American National Standard Institute : ANSI)เพื่อให้สามารถสื่อความหมายได้ตรงกัน

6.3 โครงสร้างการโปรเเกรม
6.3.1 โครงสร้างแบบลำดับ ( sequential structure )
โปรแกรมที่ทำงานเป็นขั้นตอนเพื่อแก้ปัญหาจะทำงานตามคำสั่งที่เขียนไว้ตามลำดับ ตั้งแต่คำสั่งแรกไปจนถึงคำสั่งสุดท้าย โดยที่คำสั่งในที่นี้อาจเป็นคำสั่งเดี่ยวๆ หรือเป็นคำสั่งเชิงซ้อนทีมีหลายคำสั่งย่อยประกอบกันในลักษณะเป็นโครงสร้างแบบทางเลือกหรือแบบวนซ้ำก็ได้
6.3.2 โครงสร้างแบบทางเลือก (selection structure)
ปัญหาบางอย่างต้องการการตัดสินใจ เพื่อเลือกว่าจะใช้วิธีการใด โดยต้องมีการตรวจสอบว่าเงื่อนไขที่ใช้ในการตัดสินใจว่าเป็นจริงหรือเท็จ ถ้าเป็นจริงจะไปเลือกทำคำสั่งชุดหนึ่ง แต่ถ้าเป็นเท็จจะไปเลือกทำคำสั่งอีกชุดหนึ่ง ซึ่งชุดคำสั่งเหล่านี้จะประกอบด้วยโครงสร้างแบบลำดับนั่นเอง
6.3.3 โครงสร้างแบบวนซ้ำ (repetition structure)
ในการแก้ปัญหาบางอย่างอาจต้องมีการทำงานในบางคำสั่งหรือชุดของคำสั่งซ้ำกันมากกว่าหนึ่งรอบขึ้นไป โครงสร้างแบบมีการวนซ้ำนี้ต้องมีการตัดสินใจร่วมอยู่ด้วยเสมอ เพื่อเป็นเงื่อนไขที่ตัดสินใจว่าเมื่อใดจะวนซ้ำ หรือเมื่อไรจะถึงเวลาหยุดวนซ้ำโดยทั่วไปผังงานของการวนซ้ำ