บทที่ 4 ภาษาคอมพิวเตอร์และการพัฒนาโปรแกรม

             เครื่องคอมพิวเตอร์เป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ประเภทหนึ่ง การใช้เครื่องคอมพิวเตอร์ทำงานได้นั้นจะต้องป้อนคำสั่งให้กับมันและต้องเป็นคำสั่งที่เครื่องคอมพิวเตอร์เข้าใจ การนำคำสั่งมาเรียงต่อกันให้ทำงานอย่างใดอย่างหนึ่ง เรียกว่า โปรแกรม เมื่อโปรแกรมถูกป้อนเข้าไปในเครื่องคอมพิวเตอร์แล้วมันจะทำงานทีละคำสั่ง ภาษาที่คอมพิวเตอร์เข้าใจ เรียกว่า ภาษาเครื่อง ซึ่งเป็นรหัสเลขฐานสองเมื่อมีการป้อนภาษานี้เข้าไปในเครื่องคอมพิวเตอร์ รหัสเลขฐานสองจะถูกเปลี่ยนเป็นสัญญาณทางไฟฟ้าที่คอมพิวเตอร์เข้าใจ 

4.1 โปรแกรมภาษา 

                ในการเขียนโปรแกรมคอมพิวเตอร์ไม่ว่าจะเขียนด้วยภาษาระดับสูงหรือภาษาระดับต่ำ เราจะต้องแปลงภาษาเหล่านั้นให้เป็นรหัสภาษาเครื่องที่คอมพิวเตอร์เข้าใจเสียก่อน คอมพิวเตอร์จึงจะทำงานได้ การเขียนคำสั่งนี้ไม่ว่าจะเขียนด้วยภาษาอะไรจะเรียกว่า โปรแกรมต้นฉบับ

                การเขียนโปรแกรมด้วยภาษาแอสเซมบลีจะต้องใช้ตัวแปลภาษาให้เป็นภาษาเครื่อง ตัวแปลนี้เรียกว่า แอสเซมเบอร์

                ภาษาระดับสูงเป็นภาษาที่สร้างขึ้นเพื่อช่วยอำนวยความสะดวกในการเขียนโปรแกรม กล่าวคือ ลักษณะของคำสั่งจะประกอบด้วยคำต่างๆ ในภาษาอังกฤษ ซึ่งผู้อ่านสามารถเข้าใจความหมายได้ทันที ผู้เขียนโปรแกรมจึงเขียนโปรแกรมด้วยภาษาระดับสูงได้ง่ายกว่าเขียนด้วยภาษาแอสแซมบลี หรือภาษาเครื่อง ภาษาระดับสูงมีมากมายหลายภาษา อาทิเช่น ภาษาฟอร์แทรน (FORTRAN) ภาษาโคบอล ภาษาปาสคาล (Pascal) ภาษาเบสิก (BASIC) ภาษาวิชวลเบสิก (Visual Basic) ภาษาซี (C) และภาษาจาวา (Java) เป็นต้น โปรแกรมที่เขียนด้วยภาษาระดับสูงแต่ละภาษาจะต้องมีโปรแกรมที่ทำหน้าที่แปลภาษาระดับสูงให้เป็นภาษาเครื่อง เช่น โปรแกรมแปลภาษาฟอร์แทรนเป็นภาษาเครื่อง โปรแกรมแปลภาษาปาสคาลเป็นภาษาเครื่อง คำสั่งหนึ่งคำสั่งในภาษาระดับสูงจะถูกแปลเป็นภาษาเครื่องหลายคำสั่ง 

4.2 ประเภทของโปรแกรม 

                โปรแกรมที่ใช้สั่งให้คอมพิวเตอร์ทำงานนั้น สามารถแบ่งตามประเภทการใช้งาน ได้ดังนี้ 

โปรแกรมระบบปฏิบัติการ 

                ระบบปฏิบัติการหรือโอเอส โปรแกรมประเภทนี้จะทำหน้าที่คอยดูแลระบบ รวมทั้งติดต่อกับฮาร์ดแวร์ส่วนต่าง ๆ ควบคุมการทำงานของคีย์บอร์ด จอภาพ ระบบอ่านและบันทึกข้อมูล ทำให้ผู้ใช้และผู้พัฒนาโปรแกรมต่าง ๆ ไม่ต้องเขียนโปรแกรมติดต่อกับระบบเอง 

โปรแกรมเอนกประสงค์ 

                โปรแกรมประเภทนี้จะช่วยอำนวยความสะดวกให้กับผู้ใช้คอมพิวเตอร์ โดยมีโปรแกรมที่ทำงานหลายประเภท เช่น โปรแกรมตรวจหาไวรัส โปรแกรมตรวจสอบตัวเครื่อง เป็นต้น 

โปรแกรมประยุกต์ 

                โปรแกรมประเภทนี้บางครั้งจะเรียกว่าโปรแกรมสำเร็จรูป และโปรแกรมที่พัฒนาขึ้นมาสำหรับงานเฉพาะด้าน มีการทำงานแตกต่างกัน เช่น โปรแกรมเกม โปรแกรมบัญชี เป็นต้น 

4.3 ภาษาคอมพิวเตอร์สำหรับพัฒนาโปรแกรม 

                ในปัจจุบันมีภาษาคอมพิวเตอร์ที่ใช้สำหรับพัฒนาโปรแกรมมากมาย บางภาษาแม้จะมีมานานแล้วแต่ก็ได้รับความนิยมอยู่ เนื่องจากมีการพัฒนามอย่างยาวนาน จึงมีเครื่องมือช่วยให้เขียนโปรแกรมได้ง่ายขึ้นมากมาย ภาษาคอมพิวเตอร์ที่นิยมใช้ในการเขียนโปรแกรม ได้แก่ 

ภาษาเบสิก 

                ภาษาเบสิกเป็นภาษาคอมพิวเตอร์ระดับสูง เกิดขึ้นเมื่อปี ค.ศ. 1963 ที่มหาวิทยาลัย DartmouthCollege คำว่า Basic ย่อมาจากคำว่า Beginner’s all purpose Symbolic Instruction Code ภาษานี้เหมาะสำหรับผู้เริ่มต้นเขียนโปรแกรมเนื่องจากเป็นรูปแบบสำสั่งที่ง่าย แต่ความสามารถน้อยกว่าภาษาอื่น 

ภาษาฟอร์แทรน 

                เป็นภาษาระดับสู.ที่เกิดขึ้นเมื่อปี ค.ศ. 1950 คำว่า FORTRAN ย่อมาจากคำว่า FORmular TRANslator ภาษานี้เป็นภาษาที่มีประสิทธิภาพสูงในการคำนวณ เหมาะสำหรับเขียนโปรแกรมประยุกต์ทางคณิตศาสตร์ที่ทำงาบนเครื่องเมนเฟรม 

ภาษาโคบอล 

                ภาษานี้เกิดจากความร่วมมือของรัฐบาลสหรัฐกับองค์ธุรกิจ และมหาวิทยาลัยต่าง ๆ ถูกประกาศใช้อย่างเป็นทางการเมื่อปี ค.ศ. 1960 เป็นภาษาที่เขียนโปรแกรมแบบโครงสร้าง เหมาะสำหรับการพัฒนาโปรแกรมประยุกต์ทางธุรกิจ การจัดเก็บข้อมูล งานทางด้านบัญชี เป็นต้น 

ภาษาปาสคาล 

                ภาษานี้เป็นภาษาระดับสูงที่ใช้เขียนโปรแกรมเชิงโครงสร้างได้ ตัวแปลภาษาที่ได้รับความนิยมอย่างมากคือ โปรแกรมเทอร์โบปาสคาล ของบริษัทบอร์แลนด์

ภาษาซี 

                ภาษานี้พัฒนาข้นในห้องปฏิบัติการเบลล์ ของบริษัท เอทีแอนด์ที ในปี ค.ศ. 1970 เพื่อใช้บนระบบปฏิบัติการยูนิกซ์ต่อมาได้มีตัวแปลภาษาออกมาหลายตัวและได้ถูกใช้อย่างแพร่หลายบนเครื่องคอมพิวเตอร์ทั่วไป ภาษานี้เป็นภาษาที่มีความยืดหยุ่นสูง สามารถทำงานบนระบบปฏิบัติการต่าง ๆ ได้เป็นอย่างดี 

ภาษาซีพลัสพลัส 

                ภาษานี้พัฒนาต่อมาจากภาษาซี โดยเพิ่มการเขียนโปรแกรมแบบ Class เข้าไป ทำให้ภาษาซีมีความสามารถในการทำงานสูงขึ้น สามารถนำมาเขียนโปรแกรมเชิงวัตถุได้ ทำให้ภาษานี้ได้รับความนิยมอย่างสูง แต่ไม่เหมาะสมสำหรับผู้เริ่มต้นเขียนโปรแกรมเนื่องจากโครงสร้างของภาษามีความซับซ้อนมากขึ้น 

วิชวลเบสิก

                ภาษานี้พัฒนาขึ้นโดยบริษัทไมโครซอฟต์ ชุดคำสั่งต่าง ๆ คล้ายกับภาษาเบสิกเดิม และเป็นภาษาที่ได้รับความนิยมอย่างมากในการเขียนโปรแกรมบนระบบปฏิบัติการวินโดว์ 

ภาษาจาวา 

                ภาษานี้สามารถทำงานได้บนเครื่องคอมพิวเตอร์ทุกระบบ เนื่องจากเวลาคอมไพล์ออกมาแล้วจะได้ข้อมูลแบบ ไบต์โค้ด  ปัจจุบันภาษานี้ได้ถูกพัฒนามาหลายรูปแบบ มีทั้งการเขียนโปรแกรมบนระบบเครือข่าย การเขียนโปรแกรมบนโทรศัพท์มือถือ เป็นต้น 

4.4 ขั้นตอนการพัฒนาโปรแกรม 

                การเขียนโปรแกรมคอมพิวเตอร์ให้ทำงานตามที่เราต้องการนั้น ผู้เขียนโปรแกรมจะต้องรู้ว่าจะให้โปรแกรมทำอะไร มีข้อมูลอะไรที่ต้องให้กับโปรแกรมบ้าง และต้องการเอาต์พุตอย่างไรจากโปรแกรม รวมทั้งรูปแบบการแสดงผลด้วย ผู้ที่ทำการเขียนโปรแกรมจะต้องทราบถึงขั้นตอนวิธีการแก้ปัญหาของโปรแกรมด้วยว่าจะต้องทำอย่างไร โดยเขียนเป็นลำดับขั้นตอนขึ้นมาก่อนแล้วจดบันทึกเอาไว้ จากนั้นจึงนำลำดับขั้นตอนมาพัฒนาเป็นโปรแกรม โดยทั่วไปแล้วขั้นตอนการพัฒนาโปรแกรมแบ่งได้ดังนี้ 

                1. การกำหนดและวิเคราะห์ปัญหา 

                2. เขียนผังงานและซูโดโค้ด 

                3. เขียนโปรแกรม 

                4. ทดสอบและแก้ไขโปรแกรม 

                5. ทำเอกสารและบำรุงรักษาโปรแกรม 

การกำหนดและวิเคราะห์ปัญหา 

                ขั้นตอนนี้เป็นขั้นตอนแรกสุดที่นักเขียนโปรแกรมจะต้องทำ การให้คอมพิวเตอร์แก้ปัญหาต่าง ๆ ให้เรานั้น เราจะต้องมีแนวทางที่แก้ไขปัญหาที่เหมาะสมให้กับคอมพิวเตอร์ เพื่อให้การทำงานเป็นไปอย่างมีประสิทธิภาพ การกำหนดและวิเคราะห์ปัญหามีขั้นตอนย่อย ๆ ดังต่อไปนี้ 

                1. กำหนดขอบเขตของปัญหา

                2. กำหนดลักษณะของข้อมูลเข้าและออกจากระบบ 

                3. กำหนดวิธีการประมวลผล 

การเขียนผังงานและซูโดโค้ด 

                หลังจากที่ได้วิเคราะห์ปัญหาแล้ว ขั้นตอนต่อไปจะต้องใช้เครื่องมือช่วยในการออกแบบโปรแกรม ซึ่งยังไม่ได้เขียนเป็นโปรแกรมจริง ๆ แต่จะช่วยให้เขียนโปรแกรมได้ง่ายขึ้น โดยเขียนเป็นลำดับขั้นตอนการทำงานของโปรแกรมที่เรียกว่า อัลกอรึทึม โดยอัลกอรึทึมนั้นอาจเขียนให้อยู่ในรูปของรหัสจำลองหรือซูโดโค้ด หรือเขียนเป็นผังงาน ก็ได้

การเขียนโปรแกรม 

                หลังจากที่ผ่านขั้นตอนทั้งสองแล้ว ขั้นตอนต่อไปจะต้องเขียนเป็นโปรแกรมเพื่อให้คอมพิวเตอร์สามารถประมวลผลได้ โดยเปลี่ยนขั้นตอนการทำงานให้อยู่ในรูปรหัสภาษาคอมพิวเตอร์ การเขียนโปรแกรมจะต้องเขียนตามภาษาที่คอมพิวเตอร์เข้าใจโดยอาจใช้ภาษาระดับสูง หรือระดับต่ำ ซึ่งสามารถเลือกได้หลายภาษาจะต้องทำตามหลักไวยากรณ์

การทดสอบและแก้ไขโปรแกรม 

                หลักจากเขียนโปรแกรมจะต้องตรวจสอบความถูกต้องของโปรแกรมที่เขียนขึ้นโดยทั่วไปแล้วข้อผิดพลาดจากการเขียนโปรแกรมจะมี 2 ประเภทคือ 

1.การเขียนคำสั่งไม่ถูกต้องตามหลักการเขียนโปรแกรมภาษานั้น ๆ

2.ข้อผิดพลาดทางตรรก เป็นข้อผิดพลาดที่โปรแกรมทำงานได้ แต่ผลลัพธ์ออกมาไม่ถูกต้อง 

ทำเอกสารและบำรุงโปรแกรม 

                ขั้นตอนนี้จะทำให้ผู้ใช้สามารถใช้งานได้อย่างมีประสิทธิภาพ และสะดวกในการตรวจสอบข้อผิดพลาด แบ่งออกเป็น 2ประเภท คือ 

                1. คู่มือการใช้ ซึ่งจะอธิบายการใช้โปรแกรม

                2.คู่มือโปรแกรมเมอร์ ซึ่งจะอำนวยความสะดวกในการแก้ไขโปรแกรมและพัฒนาโปรแกรมในอนาคต 

                ส่วนการบำรุงรักษาโปรแกรม เป็นการที่ผู้เขียนโปรแกรมจะต้องคอยตรวจสอบการใช้โปรแกรมจริง เพื่อแก้ไขข้อผิดพลาดซึ่งอาจจะเกิดขึ้นภายหลัง 

สรุปท้ายบท 

                คอมพิวเตอร์เป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ การป้อนคำสั่งที่ทำให้คอมพิวเตอร์ประมวลผลตามที่เราต้องการนั้นจะต้องอยู่ในรูปแบบที่เครื่องคอมพิวเตอร์เข้าใจ นั่นคือ คำสั่งในรูปของเลขฐานสองที่เรียกกันว่าภาษาเครื่อง 

                คำสั่งที่นำมาเรียงต่อกันเพื่อสั่งให้คอมพิวเตอร์ทำงานอย่างใดอย่างหนึ่งนั้น เราเรียกว่าโปรแกรม ดังนั้น โปรแกรมที่เขียนขึ้นมาจาภาษาคอมพิวเตอร์จะต้อง๔กแปลงให้เป็นภาษาเครื่องก่อน การเขียนโปรแกรมคอมพิวเตอร์ให้ทำงานตามที่เราต้องการนั้น ผู้เขียนโปรแกรมจะต้องรู้ว่าจะให้โปรแกรมทำอะไร มีข้อมูลอะไรที่ต้องให้กับโปรแกรมบ้าง