การแก้ปัญหาและขั้นตอนวิธี คือ

การแก้ไขปัญหาอย่างเป็นขั้นตอน จะทำให้มีการตัดสินใจได้อย่างดีขึ้น มีการมองปัญหาอย่างเป็นระบบขึ้น และมีหลักการในการแก้ไขปัญหาได้ดีกว่าเดิม ซึ่งแต่เดิมอาจจะแก้ไขปัญหาแบบไม่มีหลักการ ไม่มีการวิเคราะห์ปัญหา แยกแยะและทำความเข้าใจปัญหา ไม่มีการรวบรวมข้อมูลมาให้มากที่สุด ไม่มีการหาทางเลือกในการแก้ไขปัญหาไว้หลายๆทาง ไม่มีการตัดสินใจเลือกทางเลือกที่มีวิธีการที่ดีที่สุด ไม่มีการวางแผนเป็นขั้นเป็นตอนในการนำวิธีการไปใช้ และไม่มีการประเมินผล ติดตามความคืบหน้าอย่างใกล้ชิด โดยปกติมนุษย์มีกระบวนในการแก้ปัญหา ซึ่งประกอบด้วย 4 ขั้นตอนคือ

1. การวิเคราะห์และกำหนดรายละเอียดของปัญหา การทำความเข้าใจกับปัญหาเพื่อแยกให้ออกว่าข้อมูลที่กำหนดมาในปัญหาหรือเงื่อนไขของปัญหาคืออะไร กล่าวโดยสรุปมีองค์ประกอบในการวิเคราะห์ดังนี้

การระบุข้อมูลเข้า ได้แก่ การพิจารณาข้อมูลและเงื่อนไขที่กำหนดมาในปัญหา

การระบุข้อมูลออก ได้แก่ การพิจารณาเป้าหมายหรือสิ่งที่ต้องหาคำตอบ

การกำหนดวิธีประมวลผล ได้แก่ การพิจารณาขั้นตอนวิธีการได้มาซึ่งคำตอบหรือข้อมูลออก

2. การวางแผนในการแก้ปัญหา พิจารณาเงื่อนไขและข้อมูลที่มีอยู่ และสิ่งที่ต้องการหาในขั้นตอนที่ 1 แล้วเราสามารถคาดคะเนวิธีการที่จะใช้ในการแก้ปัญหา เริ่มจากการเลือกเครื่องมือที่ใช้ในการแก้ปัญหา โดยพิจารณาความเหมาะสมระหว่างเครื่องมือกับเงื่อนไขต่าง ๆ ของปัญหา การออกแบบขั้นตอนวิธีในการแก้ปัญหา ผู้แก้ปัญหาควรใช้แผนภาพหรือเครื่องมือในการแสดงขั้นตอนการทำงาน เพื่อให้ง่ายต่อความเข้าใจ เช่น ผังงาน (Flowchart) ที่จำลองวิธีขั้นตอนการแก้ปัญหาในรูปแบบสัญลักษณ์ รหัสจำลอง (Pseudo Code) ซึ่งเป็นการจำลองขั้นตอนวิธีการปัญหาในรูปแบบคำบรรยาย

3. การดำเนินการแก้ปัญหา ลงมือแก้ปัญหาโดยใช้เครื่องมือที่เลือกไว้

4. การตรวจสอบและปรับปรุง ตรวจสอบว่าขั้นตอนวิธีที่สร้างขึ้นสอดคล้องกับรายละเอียดของปัญหา และปรับปรุงวิธีการเพื่อให้การแก้ปัญหานี้ได้ผลลัพธ์ที่ดีที่สุด

ตัวอย่างต่อไปนี้จะพิจารณาการแก้ปัญหาแนวทางของการแก้ปัญหา แต่จะเน้นที่ขั้นตอนการทำความเข้าใจและการวางแผนซึ่งเป็นขั้นตอนที่สำคัญ

การหาค่ามากที่สุดของจำนวนสามจำนวนที่กำหนดให้

การแก้ปัญหามีขั้นตอนดังนี้

ขั้นตอนที่ 1 การวิเคราะห์และกำหนดรายละเอียดของปัญหา

           ข้อมูลเข้า จำนวนสามจำนวน ได้แก่ a, b และ c

           ข้อมูลออกหรือสิ่งที่ต้องการ ตัวเลขที่มีค่ามากที่สุดของเลขสามจำนวน

วิธีตรวจสอบความถูกต้อง ดำเนินการหาตัวเลขที่มากที่สุดด้วยตนเอง โดยกำหนดชุดตัวเลข 3 จำนวน เช่น 8, 7 และ 12 ในกรณีนี้ตัวเลขที่มีค่ามากที่สุด คือ 12

ขั้นตอนที่ 2 การวางแผนการแก้ปัญหา

2.1 เปรียบเทียบ a และ b เพื่อหาค่ามากกว่าระหว่างสองจำนวน

2.2 นำค่าที่ได้มาเปรียบเทียบกับ c เพื่อหาค่าที่มากกว่า

2.3 ค่าที่มากที่สุดคือ ผลลัพธ์ที่ได้จากขั้นตอนที่ 2.1

ขั้นตอนที่ 3 การดำเนินการแก้ปัญหา

ดำเนินการทดสอบตามขั้นตอนที่วางแผนไว้กับชุดตัวเลขที่กำหนด โดยสมมติ a, b และ c เป็น 8, 7 และ 12

3.1 เปรียบเทียบเพื่อหาค่าที่มากกว่าระหว่าง 8 และ 7 พบว่า 8 เป็นค่าที่มากกว่า

3.2 เปรียบเทียบเพื่อหาค่ามากกว่าระหว่าง 8 และ 12 พบว่า 12 เป็นค่าที่มากกว่า

3.3 ค่าที่มากที่สุดของ 8, 7 และ 12 คือ 12

ขั้นตอนที่ 4 การตรวจสอบและปรับปรุง

          เมื่อพิจารณาคำตอบที่ได้คือ 12 กับค่าที่เหลือซึ่งได้แก่ 8 และ 7 พบว่า 12 มีค่ามากกว่าค่าที่เหลือทั้งคู่ คำตอบนี้จึงเป็นคำตอบที่ถูกต้องตามข้อกำหนดของสิ่งที่ต้องการ

          แนวคิดข้างต้นใช้งานได้เนื่องจากว่าหากพิจารณาจำนวนสามจำนวนใด ๆ เมื่อ a > b และ b > c แล้ว a > c ด้วย

          จากตัวอย่างแม้ว่าเราจะไม่ได้นำค่า 12 มาเปรียบเทียบกับ 7 โดยตรง แต่เราได้นำมาเปรียบเทียบกับ 8 ซึ่ง 8 ถูกตรวจสอบมาก่อนหน้านี้แล้วว่ามากกว่า 7 เพราะฉะนั้น 12 จึงมากกว่า 7 ด้วย

อ้างอิง

นางสาวสุภตรา นามสกุล สะทู, “ขั้นตอนการแก้ปัญหาด้วยกระบวนการเทคโนโลยีสารสนเทศ” จากเว็บไซต์ https://gibjoy2927.wordpress.com สืบค้นเมื่อวันที่ 7 เมษายน 2563

นางสาววริณศิญา พงษ์เกษ, “การแก้ปัญหา” จากเว็บไซต์ http://krupicnic.patum.ac.th/kha-xthibay-raywicha/kar-kae-payha สืบค้นเมื่อวันที่ 7 เมษายน 2563

จากเนื้อหาในบทที่ 1 เรื่องแนวคิดเชิงนามธรรม เป็นเนื้อหาที่ให้นักเรียนได้รูปจักการคัดแยกปัญหา หาหาส่วนประกอบของปัญหา แต่ในบทที่ 2 นี้เป็นการแก้ปัญหาอย่างมีขั้นตอนวิธี ด้วยรูปแบบที่หลากหลาย ตั้งแต่วิธีการง่าย ๆ ไปจนถึงวิธีการที่มีความยากซับซ้อน

การแก้ปัญหาด้วยคอมพิวเตอร์ หมายถึงการนำคอมพิวเตอร์มาใช้เป็นเครื่องมือในการประมวลผลเพื่อให้ได้สารสนเทศ คอมพิวเตอร์ไม่ได้ประมวลผลได้แค่ข้อมูลที่เป็นตัวเลขเพียงเท่านั้น แต่ทุกวันนี้คอมพิวเตอร์สามารถประมวลผลข้อมูลต่าง ๆ ได้อย่างหลากหลาย ไม่ว่าจะอยู่ในรูปแบบของข้อความ ภาพ เสียง 

การแก้ปัญหาด้วยคอมพิวเตอร์ จะต้องมีส่วนประกอบสำคัญดังนี้

1.  ข้อมูล หากต้องการให้คอมพิวเตอร์ประมวลผลให้ได้ข้อมูลตรงตามที่เราต้องการ จำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องมีข้อมูลที่ละเอียด มีความตรงมาพอ เพื่อให้ได้สารสนเทศที่เราต้องการ
2.  เงื่อนไขที่ชัดเจน นั้นคือเราจะต้องตั้งเงื่อนไขที่มีความถูกต้อง เพื่อให้คอมพิวเตอร์ทำงานและสามารถแสดงสารสนเทศได้ตรงตามสิ่งที่เราต้องการ
3.  ขั้นตอนวิธีในการแก้ปัญหา 
4.  ตัวแปร คือชื่อที่ใช้ในการเรียกแทนข้อมูล เช่น a = 10 หมายความว่า ตัวแปร a มีค่าเท่ากับสิบ

อ้างอิง

สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี, “เทคโนโลยี(วิทยาการคำนวณ)”, โรงพิมพ์แห่งจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย, ศูนย์หนังสือแห่ง จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย, 2561