เครื่องมือที่ใช้ในการออกแบบและขั้นตอนวิธีในการแก้ปัญหา

การออกแบบวิธีในการแก้ปัญหาเป็นกระบวนการที่ต้องอาศัยประสบการณ์ ความรู้ความเข้าใจในปัญหา และความคิดอย่างมรเหตุผลและเป็นขั้นตอนแล้ว ยังต้องอาศัยเครื่องมือที่จะช่วยถ่ายทอดความคิดออกมาเป็นลายลักษณ์อักษร หรือเป็นแผนภาพซึ้งจะช่วยให้สามารถแก้ปัญหาได้ดีโดยเพาะปัญหาที่ยุ่งยากซับซ้อนอีกทั้งยังเป็นแนวทางให้ผู้ที่เกี่ยวข้องหรือผู้ดำเนินการปรับปรุงในอนาคตเข้าในวิธีแก้ปัญหาที่เราพัฒนาขึ้นได้ง่าย เครื่องมือที่ใช้ในการอกแบบวิธีแก้ปัญหามี 2 ลักษณะคือ

1 รหัสลำลอง

รหัสลำลองเป็นการใช้คำบรรยายเพื่ออธิบายขั้นตองวิธีในการแก็ปัญหา การเขียนรหังลำลองไม่มีรูปแบบที่แน่นอน ขึ้นอยู่กับประสบการณ์และความถนัดของผู้เขียน ซึ่งอาจจะเขียนอย่างละเอียดหรือย่อ และในบางครั้งที่อาจอธิบายในลักษณะคล้ายคำพูด หรืออาจจะเขียนในรูปแบบคล้ายภาโปรแกรมก็ได้เช่นกัน การใช้รหัสลำลองในการออกแบบวิธีแก้ปัญหามีข้อดีคือ เขียนง่ายผู้เขียนคำนึงถึงเพียงแต่วิธีแก้ปัญหา โดยไม่ต้องกังวลว่าจะเขียนผิดรูปแบบหรือไม่และถ้าผู้เขียนมีความชำนาญแล้ว การเขียนรหัสลำลองในรูปแบบคล้ายกับภาษาโปรแกรมจะทำให้สามารดัดแปลงไปเป็นโปรแกรมคอมพิวเตอร์ได้โดยง่าย แสดงถึงการใช้รหังลำลองในการถ่ายทอดความคิดเพื่อแก้ปัญหาทั่งไป และปัญหาทางคณิตศาสตร์

2. ผังงาน

ผังงานเป็นการอธิบายขั้นตอนวิธีการแก้ปัญหาโดยใช้รูปสัญลักษณ์มาเรียงต่อกันสัญลักษณ์แต่ละแบบจะมีถึงความหมายถึงกระบวนการที่แตกต่างกัน โดยจะมีคำอธิบายสั้นๆเพิ่มเติมในสัญลักษณ์ ความหมายของสัญลักษณ์ต่างๆ ที่ใช้ในผังงานที่ถูกกำหนดโดยสถาบันมาตรฐานแห่งชาติอเมริกา (The American National Standard Institute : ANSI) เพื่อให้สามารถสื่อความหมายได้ตรงกัน ซึ่งมีรายละเอียดของสัญลักษณ์และความหมายที่ควรทราบ ตามตารางที่ 1

ตารางที่ 1 สัญลักษณ์และความหมายของผังงาน

ในการเขียนผังงานมีหลักการ คือ ให้เลือกสัยลักษณ์แทนกนะบวนการที่ถูกต้อง และเขียนข้อความสั้นๆ แทนสิ่งที่ต้องกระทำลงในรูปสัญลักษณ์ แล้วนำมาเรียงต่อกัน เชื่อมแต่ละสัญลักษณ์ด้วยลูกศร โดยทั่วไปแล้ว จะเรียงลำดับของสัญลักษณ์ไว้จากบนลงล่าง ตามลำดับชองการทำงาน หรือ อาจจะใช้หัวลูกศรระบุลำดับก่อนหลังของการทำงานก็ได้

การเชื่อมต่อสัญลักษณ์ต่างๆ ของผังงาน อาจทำให้มีการตัดกันของเส้นลุกศรจนอาจเกิดความสับสนได้ ผู้เขียนจึงควรเลือกใช้สัญลักษณ์จุดเชื่อมต่อในหน้าเดีวกัน โดยระบุตัวอักษรเดียวกันเพื่อหมายถึงการเชื่อมสองจุดของผังงานเข้าด้วยกัน แต่ถ้าผังงานใหญ่เกินหน้ากระดาษ ให้เลือกใช้สัญลักษณ์จุดเชื่อมต่อหน้ากระดาษ เพื่อเชื่อมระหว่างสองจุดของผังงานที่ข้ามไปอยู่คนละหน้ากัน

ในการคิดค้นหาวิธีแก้ปัญหาหรือประมวลด้วยคอมพิวเตอร์ อาจมีความจำเป็นต้องบันทึกหรือพักข้อไว้ที่ใดที่หนึ่ง เพื่อให้สามารถใช้อ้างอิงได้ในภายหลัง ตัวอย่างเช่น การนับว่ามีการรับตัวเลขเข้ามาเพื่อคำนวณครบ 5 ตัวหรือยัง จะต้องมีการเก็บค่าที่ใช้นับจำนวนเอาไว้ ซึ่งจะเก็บอยู่ใน "ตัวแปร" (variable)ที่มีลักษณะคล้านคลึงกับตัวแปรทางคณิตศาสตร์ จะต้องมีการตั้งชื่อให้กับตัวแปร มีการกำเนิดค่าให้กับตัวแปรและค่าของตัวแปรอาจถูกเปลี่ยนแปลงไปได้ระหว่างที่ทำการประมวลผล หรือระหว่างการทำงานของโปรแกรมคอมพิวเตอร์ในการเขียนรหัสลำลองหรือผังงานเพื่อจำลองความคิดขั้นตอนการแก้ปัญหา เราจะกำหนดชื่อตัวแปรขึ้นมาใช้งานได้อย่างอิสระ เมื่อต้องการกำหนดค่าให้กับตัวแปร ให้ใช้สัญลักษณ์กำหนดค่า ซึ่งเป็นเครื่องหมายลูกศรชี้จากขวามาซ้าย โดยมีรูปแบบดังนี้

เช่น

เป็นการกำหนดตัวแปรชื่อ age ให้มีค่าเป็น 16 ซึ่งถ้าตัวแปร age เคยถูกกำหนดค่าไว้ก่อนแล้ว ค่าดั้งเดิมจะถูกแทนที่ด้วยค่าที่กำหนดให้ใหม่ทันที และค่านี้จะคงอยู่ไปจนกว่าจะถูกเปลี่ยนแปลงอีกครั้งหนึ่ง