ขั้นตอนการเขียนโปรแกรมคอมพิวเตอร์คืออะไร

การออกแบบขั้นตอนการทำงานของโปรแกรมเป็นขั้นตอนที่ใช้ เป็นแนวทางในการลงรหัสโปรแกรม ผู้ออกแบบขั้นตอนการทำงานของโปรแกรมอาจใช้เครื่องมือต่างๆ ช่วยในการออกแบบ อาทิเช่น คำสั่งลำลอง (Pseudocode) หรือ ผังงาน (Flow chart) การออกแบบโปรแกรมนั้นไม่ต้องพะวงกับรูปแบบคำสั่งภาษาคอมพิวเตอร์ แต่ให้มุ่งความสนใจไปที่ลำดับขั้นตอนในการประมวลผลของโปรแกรมเท่านั้น

การเขียนโปรแกรมด้วยภาษาคอมพิวเตอร์

การเขียนโปรแกรมเป็นการนำเอาผลลัพธ์ของการออกแบบโปรแกรม มาเปลี่ยนเป็นโปรแกรมภาษาคอมพิวเตอร์ภาษาใดภาษาหนึ่ง ผู้เขียนโปรแกรมจะต้องให้ความสนใจต่อรูปแบบคำสั่งและกฎเกณฑ์ของภาษาที่ใช้ เพื่อให้การประมวลผลเป็นไปตามผลลัพธ์ที่ได้ออกแบบไว้ นอกจากนั้นผู้เขียนโปรแกรมควรแทรกคำอธิบายการทำงานต่างๆ ลงในโปรแกรมเพื่อให้โปรแกรมนั้นมีความกระจ่างชัดและง่ายต่อการตรวจสอบและ โปรแกรมนี้ยังใช้เป็นส่วนหนึ่งของเอกสารประกอบ

การทดสอบและแก้ไขโปรแกรม

การทดสอบโปรแกรมเป็นการนำโปรแกรมที่ลงรหัสแล้วเข้า คอมพิวเตอร์ เพื่อตรวจสอบรูปแบบกฎเกณฑ์ของภาษา และผลการทำงานของโปรแกรมนั้น ถ้าพบว่ายังไม่ถูกก็แก้ไขให้ถูกต้องต่อไป ขั้นตอนการทดสอบและแก้ไขโปรแกรม อาจแบ่งได้เป็น 3 ขั้น

1. สร้างแฟ้มเก็บโปรแกรมซึ่งส่วนใหญ่นิยมนำโปรแกรมเข้าผ่านทางแป้นพิมพ์โดยใช้โปรแกรมประมวลคำ
2. ใช้ตัวแปลภาษาคอมพิวเตอร์แปลโปรแกรมที่สร้างขึ้นเป็นภาษาเครื่อง โดยระหว่างการแปลจะมีการตรวจสอบความถูกต้องของรูปแบบและกฎเกณฑ์ในการใช้ภาษา ถ้าคำสั่งใดมีรูปแบบไม่ถูกต้องก็จะแสดงข้อผิดพลาดออกมาเพื่อให้ผู้เขียนนำไป แก้ไขต่อไป ถ้าไม่มีข้อผิดพลาด เราจะได้โปรแกรมภาษาเครื่องที่สามารถให้คอมพิวเตอร์ประมวลผลได้
3. ตรวจสอบความถูกต้องของการประมวลผลของโปรแกรม โปรแกรมที่ถูกต้องตามรูปแบบและกฎเกณฑ์ของภาษา แต่อาจให้ผลลัพธ์ของการประมวลผลไม่ถูกต้องก็ได้ ดังนั้นผู้เขียนโปรแกรมจำเป็นต้องตรวจสอบว่าโปรแกรมประมวลผลถูกต้องตามต้อง การหรือไม่ วิธีการหนึ่งก็คือ สมมติข้อมูลตัวแทนจากข้อมูลจริงนำไปให้โปรแกรมประมวลผลแล้วตรวจสอบผลลัพธ์ ว่าถูกต้องหรือไม่ ถ้าพบว่าไม่ถูกต้องก็ต้องดำเนินการแก้ไขโปรแกรมต่อไป การสมมติข้อมูลตัวแทนเพื่อการทดสอบเป็นสิ่งที่มีความสำคัญเป็นอย่างมาก ลักษณะของข้อมูลตัวแทนที่ดีควรจะสมมติทั้งข้อมูลที่ถูกต้องและข้อมูลที่ผิด พลาด เพื่อทดสอบว่าโปรแกรมที่พัฒนาขึ้นสามารถครอบคลุมการปฏิบัติงานในเงื่อนไข ต่างๆ ได้ครบถ้วน นอกจากนี้อาจตรวจสอบการทำงานของโปรแกรมด้วยการสมมติตัวเองเป็นคอมพิวเตอร์ที จะประมวลผล แล้วทำตามคำสั่งทีละคำสั่งของโปรแกรมนั้นๆ วิธีการนี้อาจทำได้ยากถ้าโปรแกรมมีขนาดใหญ่ หรือมีการประมวลผลที่ซับซ้อน

การทำเอกสารประกอบโปรแกรม

การทำเอกสารประกอบโปรแกรมเป็นงานที่สำคัญของการพัฒนา โปรแกรม เอกสารประกอบโปรแกรมช่วยให้ผู้ใช้โปรแกรมเข้าใจวัตถุประสงค์ ข้อมูลที่จะต้องใช้กับโปรแกรม ตลอดจนผลลัพธ์ที่จะได้จากโปรแกรม การทำโปรแกรมทุกโปรแกรมจึงควรต้องทำเอกสารกำกับ เพื่อใช้สำหรับการอ้างอิงเมื่อจะใช้งานโปรแกรมและเมื่อต้องการแก้ไขปรับปรุง โปรแกรม เอกสารประกอบโปรแกรมที่จัดทำ ควรประกอบด้วยหัวข้อต่อไปนี้

1. วัตถุประสงค์
2. ประเภทและชนิดของคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์ที่ใช้ในโปรแกรม
3. วิธีการใช้โปรแกรม
4. แนวคิดเกี่ยวกับการออกแบบโปรแกรม
5. รายละเอียดโปรแกรม
6. ข้อมูลตัวแทนที่ใช้ทดสอบ
7. ผลลัพธ์ของการทดสอบ

การบำรุงรักษาโปรแกรม

เมี่อโปรแกรมผ่านการตรวจสอบตามขั้นตอนเรียบร้อยแล้ว และถูกนำมาให้ผู้ใช้ได้ใช้งาน ในช่วงแรกผู้ใช้อาจจะยังไม่คุ้นเคยก็อาจทำให้เกิดปัญหาขึ้นมาบ้าง ดังนั้นจึงต้องมีผู้คอยควบคุมดูแลและคอยตรวจสอบการทำงาน การบำรุงรักษาโปรแกรมจึงเป็นขั้นตอนที่ผู้เขียนโปรแกรมต้องคอยเฝ้าดูและหา ข้อผิดพลาดของโปรแกรมในระหว่างที่ผู้ใช้ใช้งานโปรแกรม และปรับปรุงโปรแกรมเมื่อเกิดข้อผิดพลาดขึ้น หรือในการใช้งานโปรแกรมไปนานๆ ผู้ใช้อาจต้องการเปลี่ยนแปลงการทำงานของระบบงานเดิมเพื่อให้เหมาะกับ เหตุการณ์ นักเขียนโปรแกรมก็จะต้องคอยปรับปรุงแก้ไขโปรแกรมตามความต้องการของผู้ใช้ที่ เปลี่ยนแปลงไปนั่นเอง

ขั้นตอนนี้เป็นขั้นตอนแรกสุดที่นักเขียนโปรแกรม จะต้องทำก่อน ลงมือเขียนโปรแกรม เพื่อทำความเข้าใจกับปัญหาที่เกิดขึ้น และค้นหา จุดมุ่งหมาย หรือสิ่งที่ต้องการ ขั้นตอนนี้ถือว่าเป็นขั้นตอนที่สำคัญที่สุด ก่อนถึงขั้นตอนการวางแผนแก้ไขปัญหา และดำเนินการเขียนโปรแกรม โดยในขั้นวิเคราะห์ความต้องการจะใช้เทคนิค "การวิเคราะห์งาน" มาตรวจสอบและวิเคราะห์ความต้องการ ดังนี้

2. ขั้นวางแผนแก้ไขปัญหา หรือการออกแบบโปรแกรม (Algorithm Design)

ขั้นตอนการวางแผนแก้ไขปัญหา เป็นขั้นที่มีการใช้เครื่องมือมา ช่วยในการแก้ไขปัญหา จะทำให้ขั้นตอนการเขียนโปรแกรมมีความผิดพลาด น้อยลง ซึ่งเครื่องมือที่ใช้ในการตรวจสอบการทำงานของโปรแกรม นั้นจะ ทำให้ ทราบขั้นตอน การทำงานของโปรแกรมได้อย่างรวดเร็ว

ถ้าเราจะเปรียบเทียบการเขียนโปรแกรมเป็นการสร้างบ้านแล้ว ขั้นตอนการวางแผนแก้ไขปัญหานี้ เป็นเหมือนการออกแบบแปลนบ้าน ลงใน กระดาษ เพื่อจะได้นำไปสร้างบ้าน ในลำดับไป ซึ่งขั้นตอนการวางแผนแก้ไขปัญหานี้ ผู้ออกแบบการแก้ไขปัญหา สามารถนำเครื่องมือมาช่วยในการแก้ไขปัญหาได้ โดยมีอยู่หลายตัว ตามความถนัด หรือความชอบ ซึ่งเครื่องมือเหล่านี้ได้แก่

2.1 อัลกอริทึม (Algorithm) คือรูปแบบของการกำหนดการทำงานอย่างเป็นขั้นตอน ซึ่งผ่านการวิเคราะห์และแยกแยะ เพื่อการแก้ปัญหาต่าง ๆ ตามลำดับขั้น อาจเลือกใช้ภาษาไทยหรือภาษาอังกฤษตามความถนัด เพื่อนำเสนอขั้นตอนของกิจกรรมก็ได้

2.2 ผังงาน (Flowchart) คือแผนภาพที่ใช้แสดงลำดับขั้นตอนการทำงานของโปรแกรม ซึ่งจะใช้ภาพสัญลักษณ์สื่อความหมาย แต่ละขั้นตอนของการทำงาน และจะใช้ลูกศรสื่อถึงทิศทางการเดินทางของลำดับการทำงาน ซึ่งจะทำให้ทราบขั้นตอนและลำดับการทำงานของโปรแกรมได้อย่างถูกต้อง

2.3 รหัสจำลอง หรือรหัสเทียม (Pseudo-code)คือ การเขียนโปรแกรมในรูปแบบภาษาอังกฤษที่มีขั้นตอนและรูปแบบแน่นอนกะทัดรัด และมองดูคล้ายภาษาระดับสูงที่ใช้กับเครื่องคอมพิวเตอร์ ซึ่งรหัสเทียมนั้นจะไม่เจาะจงสำหรับภาษาใดภาษาหนึ่งโครงสร้างของรหัสเทียม จึงมีส่วนที่คล้ายคลึงกันกับการเขียนโปรแกรมมาก

3. ขั้นดำเนินการเขียนโปรแกรม (Program Coding)

ขั้นตอนนี้เป็นการเขียนโปรแกรมด้วยภาษาคอมพิวเตอร์ ภาษาใดภาษาหนึ่งขึ้นมา โดยเลือกใช้ภาษาที่เหมาะสมกับลักษณะ ประเภทของงาน และความถนัดของผู้เขียน เช่นถ้าเป็นงานทางด้าน ธุรกิจ ก็เลือกภาษาโคบอล ถ้าเป็นการพิมพ์รายงาน ก็เลือกภาษา อาร์พีจี หรือถ้าจะเขียนโปรแกรมบนเว็บก็จะใช้ภาษา ASP , PHP เป็นต้น

4. ขั้นทดสอบและแก้ไขโปรแกรม (Program Testing and Debugging)

ขั้นตอนนี้เป็นการตรวจสอบจุดผิดพลาดของโปรแกรม (Bugs) ที่เขียนขึ้น และดำเนินการแก้ไขข้อผิดพลาดนั้น เรียกกระบวนการนี้การ Debugs โปรแกรมที่ทำงานไม่ได้ตามวัตถุประสงค์ เรียกว่าโปรแกรมมี Error เกิดขึ้น Error ของโปรแกรมมักมีมาจาก 3 สาเหตุใหญ่ ๆ คือ
    4.1 ข้อผิดพลาดทางไวยากรณ์ของภาษา (Syntax Error)
    4.2 ข้อผิดพลาดที่เกิดจากตรรกะโปรแกรมผิด (Logical Error)
    4.3 ข้อผิดพลาดในระหว่างการรันโปรแกรม (Run-time Error)

5. ขั้นการเขียนเอกสารประกอบ (Documentation)

การทำเอกสารประกอบโปรแกรม คือ การอธิบายรายละเอียดของโปรแกรมว่า จุดประสงค์ของโปรแกรมคืออะไร สามารถทำงานอะไรได้บ้าง และมีขั้นตอนการทำงานของโปรแกรมเป็นอย่างไร ฯลฯ เครื่องมือที่ช่วยในการออกแบบโปรแกรมเช่น ผังงาน หรือ รหัสจำลอง ก็สามารถนำมาประกอบกันเป็นเอกสารประกอบโปรแกรมได้ ซึ่งเอกสารประกอบโปรแกรมโดยทั่วไปจะมีอยู่ ด้วยกัน 2 แบบคือ

5.1 เอกสารประกอบโปรแกรมสำหรับผู้ใช้ (User Documentation) จะเหมาะสำหรับผู้ใช้ที่ไม่ต้องเกี่ยวข้องกับการพัฒนาโปรแกรม แต่เป็นผู้ที่ใช้งานโปรแกรมอย่างเดียว จะเน้นการอธิบายเกี่ยวกับการใช้งานโปรแกรม เป็นหลัก ตัวอย่างเช่น

1. โปรแกรมนี้ทำอะไร ใช้งานในด้านไหน
2. ข้อมูลเข้ามีลักษณะอย่างไร
3. ข้อมูลออกหรือผลลัพธ์มีลักษณะอย่างไร
4. การเรียกใช้โปรแกรมทำอย่างไร
5. คำสั่ง หรือข้อมูล ที่จำเป็นให้โปรแกรมเริ่มทำงาน มีอะไรบ้าง
6. อธิบายเกี่ยวกับประสิทธิภาพ และความสามารถของโปรแกรม

5.2 เอกสารประกอบโปรแกรมสำหรับผู้เขียนโปรแกรม (Technical Documentation) จะเหมาะสำหรับผู้ใช้ที่ไม่ต้องเกี่ยวข้องกับการพัฒนาโปรแกรม แต่เป็นผู้ที่ใช้งานโปรแกรมอย่างเดียว จะเน้นการอธิบายเกี่ยวกับการใช้งานโปรแกรมเป็นหลัก ตัวอย่างเช่น

1. ส่วนที่เป็นคำอธิบายหรือหมายเหตุในโปรแกรมหรือเรียกอีกอย่างหนึ่งว่า คอมเมนท์ (Comment) ซึ่งส่วนใหญ่มักจะเขียนแทรกอยู่ในโปรแกรม อธิบายการทำงานของโปรแกรมเป็นส่วน ๆ
2. ส่วนอธิบายด้านเทคนิค ซึ่งส่วนนี้มักจะทำเป็นเอกสารแยกต่างหากจาก โปรแกรม จะอธิบายในรายละเอียดที่มากขึ้น เช่น ชื่อโปรแกรมย่อยต่าง ๆ อะไรบ้าง แต่ละโปรแกรมย่อยทำหน้าที่อะไร และคำอธิบายย่อ ๆ เกี่ยวกับ วัตถุประสงค์ของโปรแกรม เป็นต้น

6. ขั้นบำรุงรักษาโปรแกรม (Program Maintenance)

ขั้นตอนนี้คือขั้นตอนสุดท้ายเมื่อโปรแกรมผ่านการตรวจสอบตามขั้นตอนเรียบร้อยแล้ว และถูกนำมาให้ผู้ใช้ได้ใช้งาน ในช่วงแรกผู้ใช้อาจจะยังไม่คุ้นเคยก็อาจทำให้เกิดปัญหาขึ้นมาบ้าง ดังนั้นจึงต้องมีผู้คอยควบคุมดูแลและคอยตรวจสอบการทำงาน การบำรุงรักษาโปรแกรมจึงเป็นขั้นตอนที่ผู้เขียนโปรแกรม ต้องคอยเฝ้าดู และหาข้อผิดพลาด ของโปรแกรมในระหว่างที่ผู้ใช้ใช้งานโปรแกรมและปรับปรุงแก้ไขโปรแกรมเมื่อเกิดข้อผิดพลาดขึ้น

หรือในการใช้งานโปรแกรมไปนาน ๆ ผู้ใช้อาจต้องการ เปลี่ยนแปลงการทำงานของระบบเดิมเพื่อให้เหมาะสมกับเหตุการณ์ เช่น ต้องการเปลี่ยนแปลงหน้าตาของรายงาน มีการเพิ่มเติมข้อมูล หรือลบข้อมูลเดิมนักเขียนโปรแกรมก็จะต้องคอยปรับปรุงแก้ไขโปรแกรมตามความต้องการของผู้ใช้ที่เปลี่ยนแปลงไปนั้น