โปรแกรมภาษาซี    การพัฒนาโปรแกรมคอมพิวเตอร์ บางคนก็ว่ายาก บางคนก็ว่าเป็นเรื่องสนุก หลายคนบอกว่า ขอเป็นแค่ผู้ใช้สนุกที่สุด แต่จะมีซักกี่คนที่จะมีใจรักที่จะก้าวไปบนถนนแห่งการพัฒนาฝีมือและฝึกฝนการ เขียนโปรแกรมด้วยตัวเอง เพื่อให้มีผู้ที่สนใจนำไปใช้งาน และเพิ่มประสิทธิ์ภาพในการทำงาน และ ความสะดวกสบายๆ ต่างๆมากขึ้น ว่าไปแล้วนักโปรแกรมเมอร์เหล่านี้ ก็ไม่แตกต่างจากผู้ที่ปิดทองหลังพระมากนัก เพราะหลายๆ โปรแกรมที่มีให้ใช้งานกันในปัจจุบัน จะมีใครทราบบ้างไหมว่า ผู้เขียนโปรแกรมเหล่านั้นมีใครกันบ้าง ดังนั้น ผู้ที่คิดจะก้าวมาเป็นนักพัฒนาโปรแกรมมืออาชีพ คงต้องอาศัยใจรักที่จะอยากจะพัฒนา และฝึกฝนฝืมือในการเป็นโปรแกมเมอร์มืออาชีพมาเป็นอันดับหนึ่ง สำหรับบทความนี้จะเริ่มต้นด้วยการสอนให้เข้าใจในหลักการพื้นฐานของการการ พัฒนาโปรแกรมในภาษาC ความรู้และความเข้าใจที่จำเป็นต่อการเป็นโปรแกรมเมอร์มืออาชีพในอนาคต เราลองเริ่มมาเรียนรู้กันอย่างคร่าวๆ กันเลยล่ะกัน โดยผู้เขียนจะอธิบายเป็นตอนๆ ทั้งหมด 8 ตอนด้วยกันได้แก่1. พื้นฐานโปรแกรมภาษา C (Introduction to C Programming)
2. การเขียนโปรแกรมทางเลือก (Selection Structures)
3. การเขียนโปรแกรมแบบ วนซ้ำ (Repetition & Loop)
4. ฟังก์ชัน และการเขียนโปรแกรมแยกเป็นโมดูล (Functions & Modular Programming)
5. ตารางอาเรย์ (Arrays)
6. ตัวแปรพอยเตอร์ (Pointers)
7. ตัวแปรสตริง (String)
8. โครงสร้างสตักเจอร์ (Structure)
1. พื้นฐานโปรแกรมภาษา C (Introduction to C Programming)
ก่อนอื่นของแนะนำพื้นฐานเกี่ยวกับคอมพิวเตอร์กันซักนิด ก่อนที่จะเริ่มเรียนรู้ภาษา C กัน หน่วยสำคัญที่สุดของคอมพิวเตอร์ก็คือ หน่วยประมวลผลหรือที่เรียกกันว่า CPU โดยปกติ CPU จะมีภาษาของตัวเองที่เรียกว่า ภาษาเครื่อง (Machine Language) ซึ่งจะเป็นภาษาที่ประกอบไปด้วยเลขฐานสองมากมาย ดังนั้นการที่จะเขียนโปรแกรมควบคุมการทำงานของคอมพิวเตอร์ โดยใช้ภาษาเครื่องโดยตรงนั้นจึงทำได้ยาก จึงได้มีการพัฒนาตัวแปรภาษาเครื่องที่เรียกว่า โปรแกรมภาษาระดับสูงขึ้นมา หรือที่เรียกว่า High Level Languagesโดยภาษาในระดับสูงเหล่านี้ จะมีลักษณะรูปแบบการเขียน (Syntax) ที่ทำให้เข้าใจได้ง่ายต่อการสื่อสารกับผู้พัฒนา และถูกออกแบบมาให้ง่ายต่อการใช้งาน และจะเปลี่ยนคำสั่งจากผู้ใช้งาน ไปเป็นเป็นภาษาเครื่อง เพื่อที่จะควบคุมการทำงานของคอมพิวเตอร์ต่อไป ตัวอย่างของโปรแกรมภาษาระดับสูง ได้แก่ COBOL ใช้กันมากสำหรับโปรแกรมทางด้านธุรกิจ, Fortran ใช้กันมากสำหรับการพัฒนาโปรแกรมด้านวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมศาสตร์ เพราะง่ายต่อการคำนวณ, Pascal มีใช้กันทั่วไป แต่เน้นสำหรับการพัฒนาเครื่องมือสำหรับการเรียนการสอน, C & C++ ใช้ทั่วไป ปัจจุบันมีผู้เลือกที่จะใช้กันอย่างแพร่หลาย, PROLOG เน้นหนักไปทางด้านงานประเภท AI และ JAVA ใช้ได้ทั่วไป ปัจจุบันเริ่มมีผู้หันมาสนใจกันมากและเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วคราวนี้เราลองมาเตรียมตัวกันซักนิก ก่อนที่จะลงมือพัฒนาโปรแกรมคอมพิวเตอร์ ขั้นแรก เราต้องศึกษารูปแบบความต้องการของโปรแกรมที่จะพัฒนา จากนั้นก็วิเคราะห์ถึงปัญหาตลอดจนวิธีการแก้ปัญหา จากนั้นจึงนำเอาความคิดในการแก้ปัญหาอย่างเป็นขั้นตอน ไปเขียนในรูปแบบของโปรแกรมภาษาในระดับสูง ซึ่งจะอยู่ในรูปแบบของ Source Program หรือ Source Codeจากนั้นเราก็จะใช้ Complier ของภาษาที่เราเลือก มาทำการ Compile Source code หรือกล่าวง่ายๆ คือแปลงSource code ของเราให้เป็นภาษาเครื่องนั่นเอง ซึ่งในขั้นตอนนี้ ผลที่ได้ เราจะเรียกว่า Object code จากนั้นComplier ก็จะทำการ Link หรือเชื่อม Object code เข้ากับฟังก์ชันการทำงานใน Libraries ต่างๆ ที่จำเป็นต่อการใช้งาน แล้วนำไปไว้ในหน่วยความจำ แล้วเราก็จะสามารถ Run เพื่อดูผลของการทำงานโปรแกรมได้ หากโปรแกรมมีข้อผิดพลาด เราก็จะทำการแก้ หรือที่เรียกกันในภาษาคอมพิวเตอร์ว่า การ Debug นั่นเองภาษา C เป็นโปรแกรมภาษาระดับสูง ถูกพัฒนาขึ้นในปี 1972 ที่ AT&T Bell Lab เราสามารถใช้ภาษา C มาเขียนเป็นคำสั่งต่างๆ ที่คอมพิวเตอร์สามารถเข้าใจได้ และกลุ่มของคำสั่งเหล่านี้ เราก็เรียกกันว่า อัลกอริธึม ได้มีผู้ให้คำจำกัดความของคำว่า อัลกอริธึม ว่าเป็น “A precise description of a step-by-step process that is guaranteed to terminate after a finite number of steps with a correct answer for every particular instance of an algorithmic problem that may occur.” สำหรับCompiler ภาษา C ที่มีในปัจจุบัน มี 2 ค่ายใหญ่ๆ ที่มีผู้คนสนใจใช้กันมากได้แก่ Microsoft และ Borlandการใช้งาน Compiler ทั้งสองตัวนี้ สามารถเรียนรู้ได้ไม่ยากนัก เราจึงจะมาเริ่มต้นที่การเขียนโปรแกรมในภาษาC กันเลย เราลองมาเริ่มจากตัวอย่างการเขียน ภาษา Cแบบ ง่ายๆ กันก่อนกับโปรแกรม Hello World
#include
main()
{
printf("Hello World  !! ");
}
บรรทัดแรก #include เป็นการบอกว่าให้ทำการรวมHeader file ที่ชื่อว่า stdio.h (.h = header) ซึ่งเป็น headerที่เกี่ยวข้องกับการรับและให้ข้อมูล (Standard Input Output) นอกจาก stdio.h แล้ว ก็ยังมี Header อื่นๆ ที่ผู้พัฒนาสามารถที่จะเรียกใช้งาน Function ที่จำเป็นจากHeader นั้นๆ ได้ อาทิเช่นรู้จัก Header File กันไปล่ะ คราวนี้ เราลองมาดูบรรทัดถัดไปกัน ก็คือ ฟังก์ชัน main() จะเป็นจุดเริ่มต้นของโปรแกรม และโปรแกรมทุกโปรแกรมในภาษา C จะต้องมี Function main() นี้ โดยส่วนมาก เราจะใช้Function main() ในการกำหนดค่าเริ่มต้นต่างๆ ของโปรแกรม จากนั้นจึงเข้าสู่ Function ต่างๆ ที่ผู้พัฒนา ได้กำหนดขึ้นไว้บรรทัดถัดมาจะเป็นเครื่องหมาย { ซึ่งเป็นเครื่องหมายบ่งบอกขอบเขตของ Function โดยขอบเขตของฟังก์ชัน จะเปิดและปิดโดยใช้เครื่องหมายเปิด { และเครื่องหมายปิด } ตามลำดับ ภายใน Function main()จะมีคำสั่ง (Statement) printf("Hello World !! "); ซึ่งprintf เป็น Function ในภาษา C ทำหน้าที่ให้โปรแกรม ทำการแสดงผลออกทางหน้าจอว่า Hello World  !! และทุกครั้ง ผู้พัฒนาจะต้องทำการจบคำสั่งหรือ Statementด้วยเครื่องหมาย semi-colon ;
ดังนั้นรูปแบบของการเขียนโปรแกรม จึงเขียนออกมาในรูปแบบดังนี้// ข้อความที่อยู่ข้างหลังเครื่องหมาย // จะเป็นคำอธิบายโปรแกรม#include
void main()
{
constant declarations; // การกำหนดค่าคงที่ต่างๆvariable declarations; // การกำหนดตัวแปรต่างๆexecutable statements; // คำสั่งการทำงานของโปรแกรม}
การอ่านข้อมูลและการแสดงผล (Input & Output)
รูปแบบการใช้งานฟังก์ชัน printf จะทำการพิมพ์ในรูปแบบที่ เริ่มต้นด้วย Format ที่ต้องการจะพิมพ์ และตามด้วยตัวแปรที่ต้องการพิมพ์ ดังนี้printf( const char *format [, argument]... );
สำหรับการนำข้อมูลเข้าก็เช่นกัน จะใช้ฟังก์ชัน scanfซึ่งจะเป็นฟังก์ชันสำหรับอ่านข้อมูลจากคีย์บอร์ด และจะนำข้อมูลที่ User ทำการพิมพ์ไปเก็บไว้ใน argumentโดยแต่ละ argument จะต้องเป็นตัวแปรที่เรียกว่าpointer (รายละเอียดจะได้กล่าวต่อไป) และมีชนิดที่ตัวแปรที่สัมพันธ์กับที่ได้กำหนดไว้ใน Format รูปแบบการใช้งานของฟังก์ชัน scanf สามารถเขียนได้ดังนี้scanf( const char *format [,argument]... );
  7.2  การพัฒนาโปรแกรม     โปรแกรม หมายถึงชุดของคำสั่งที่ใช้สำหรับสั่งให้เครื่องคอมพิวเตอร์ทำงาน เพื่อให้ได้ผลลัพธ์ตามที่ต้องการ โดยอาศัยข้อมูลที่กำหนดให้
7.2 ขั้นตอนการพัฒนาโปรแกรมหลังจากที่ได้ออกแบบวิธีในการแก้ปัญหาซึ่งอยู่ในรูปแบบของรหัสลำลองหรือผังงานแล้ว ขั้นตอนต่อไป คือ การพัฒนาโปรแกรมตามผังงานดังกล่าว ซึ่งถ้านักเรียนเขียนโปรแกรมมีความรู้ความชำนาญในการเขียนโปรแกรมภาษาหนึ่งภาษาใดอยู่แล้ว จะสามารถทำได้โดยง่าย อย่างไรก็ตามนักเขียนโปรแกรมก็ยังต้องทำการตรวจสอบว่าโปรแกรมที่ได้พัฒนาขึ้น ทำงานได้ถูกต้อง และให้ผลลัพธ์ที่ไม่ผิดพลาดสำหรับทุกกรณี จึงจะสามารถนำโปรแกรมดังกล่าวไปใช้งานได้ นอกจากนี้นักเขียนโปรแกรมยังควรที่จะจัดทำเอกสาร ประกอบการพัฒนาโปรแกรม ซึ่งจะเป็นเครื่องมือให้ผู้ที่จะมาพัฒนาโปรแกรมต่อไปในอนาคต ทำความเข้าใจกับโปรแกรมที่จัดทำขึ้นได้สะดวกรวดเร็ว รวมถึงให้ผู้ใช้โปรแกรมเข้าใจวิธีการใช้งานโปรแกรมอย่างรวดเร็ว
7.2.1 การวิเคราะห์และออกแบบโปรแกรมในการพัฒนาโปรแกรมคอมพิวเตอร์ให้กับระบบงานขนาดใหญ่ที่มีการแบ่งงานวิเคราะห์ระบบและงานเขียนโปรแกรมออกจากกันนั้น โดยทั่วไปการมอบหมายงานให้นักเขียนโปรแกรม จะเป็นการกำหนดความต้องการของโปรแกรมในภาพรวม แต่ไม่ได้ระบุรายละเอียดขั้นเป็นรหัสลำลองหรือผังงานที่ละเอียด นักเขียนโปรแกรมจึงต้องศึกษาถึงความต้องการของงานที่ได้รับมอบหมาย ข้อมูลนำเข้า ข้อมูลส่งออก และกระบวนการในการแก้ปัญหาอย่างละเอียดเพื่อพัฒนาขึ้นเป็นขั้นตอนวิธีในการแก้ปัญหาซึ่งอยู่ในรูปแบบของผังงานอย่างละเอียด ซึ่งขั้นตอนดังกล่าวนี้ คือ การออกแบบผังงานดังได้กล่าวแล้วในบทที่ 6
7.2.2 การเขียนโปรแกรมจากรหัสลำลองหรือผังงานโดยทั่วไปการเขียนโปรแกรมจากรหัสลำลองหรือผังงานที่ได้ออกแบบไว้อย่างดีแล้ว นักเขียนโปรแกรมสามารถทำได้โดยง่ายและรวดเร็ว ซึ่งจะเป็นการแปลงจากแต่ละสัญลักษณ์ของผังงาน ไปเป็นคำสั่งที่สอดคล้องกันในภาษาโปรแกรมที่เลือกใช้ โดยโปรแกรมที่ดีจะต้องมีการตรวจสอบและแจ้งข้อผิดพลาดให้แก่ผู้ใช้งานโปรแกรมทราบ โดยที่การทำงานของโปรแกรมไม่สะดุดลง ตัวอย่างเช่น ในการพัฒนาโปรแกรมเพื่อหาค่าของผลหารถ้าหากว่ามีการรับข้อมูลนำเข้าเป็นตัวหาร แต่ผู้ใช้ป้อนข้อมูลตัวหารเป็นศูนย์ โปรแกรมจะเกิดข้อผิดพลาดในการทำงานเป็นชิ้น ดังนั้นโปรแกรมควรต้องทำการตรวจสอบว่า ถ้าตัวหารเป็นศูนย์ต้องแจ้งข้อความผิดพลาดให้ผู้ใช้ทราบ
7.2.3 การเตรียมข้อมูลสำหรับทดสอบโปรแกรมในระหว่างขั้นตอนการออกแบบวิธีการแก้ปัญหาให้อยู่ในรูปของรหัสลำลองหรือผังงานนั้นนักเขียนโปรแกรมควรพิจารณาถึงข้อมูลที่จะนำมาใช้ในการทดสอบโปรแกรมที่จะเขียนขึ้นด้วยความสมบูรณ์ของข้อมูลที่ใช้ในการทดสอบโปรแกรมมีความสำคัญมาก เนื่องจากจะเป็นสิ่งบ่งบอกถึงความถูกต้องของโปรแกรมที่พัฒนาขึ้น ว่ามีความถูกต้องครอบคลุมข้อมูลนำเข้าทุกรูปแบบ โดยตรวจสอบว่ามีข้อมูลนำเข้ารูปแบบใดที่โปรแกรมไม่สามารถรองรับได้ เช่น ข้อมูลไม่อยู่ในช่วงที่ถูกต้อง และข้อมูลที่รับเข้าเป็นตัวเลขแต่ผู้ใช้ป้อนค่าเป็นตัวอักษร
7.2.4 การทดสอบโปรแกรมหลังจากได้เขียนโปรแกรมและเตรียมข้อมูลสำหรับทดสอบอย่างครบถ้วนแล้ว ขั้นตอนทดสอบโปรแกรมก็จะสามารถดำเนินการได้ ถ้าหากว่าโปรแกรมที่พัฒนาขึ้นมีความซับซ้อนไม่มากนัก นักเขียนโปรแกรมสามารถทำการทดสอบโดยรับโปรแกรม ป้อนข้อมูลทีละชุด และตรวจสอบความถูกต้องของผลลัพธ์ที่ได้ ซึ่งเป็นวิธีที่ง่านและเหมาะสำหรับผู้เริ่มต้นฝึกหัดการเขียนโปรแกรม เนื่องจากสามารถทดสอบโปรแกรมได้อย่างรวดเร็ว ในบางครั้งนักเขียนโปรแกรมอาจต้องใช้โปรแกรมเฉพาะเพื่อทำการรันโปรแกรมที่พัฒนาขึ้น และทดสอบกับชุดข้อมูลทดสอบอย่างอัตโนมัติ
7.2.5 การจัดทำเอกสารประกอบโปรแกรมขั้นตอนสุดท้ายหลังจากที่ได้ทดสอบจนแน่ใจว่าโปรแกรมทำงานได้ถูกต้องกับชุดข้อมูลทดสอบทั้งหมดแล้ว คือการจัดทำเอกสารประกอบ ในขั้นตอนนี้นักเขียนโปรแกรมจะต้องรวบรวมรายละเอียดทั้งหมดในระหว่างการพัฒนาโปรแกรม เช่น รายละเอียดของปัญหาที่ได้ทำการวิเคราะห์ไว้ ข้อมูลออกที่ต้องการ ข้อมูลเข้าที่เป็นไปได้ทั้งหมด วิธีการประมวลผลเพื่อแก้ปัญหารหัสลำลองหรือผังงานที่ได้รับการปรับปรุงแล้ว และสอดคล้องกับโปรแกรมที่ได้พัฒนาขึ้น ภาษาที่ใช้คุณลักษณะของเครื่องคอมพิวเตอร์ และรุ่นของระบบปฏิบัติการที่โปรแกรมทำงานด้วย ชุดข้อมูลทดสอบ และผลการทดสอบโปรแกรม โดยนำรายละเอียดทั้งหมดนี้ มาจัดทำเป็นรายงานหรือเอกสาร เพื่อจัดเก็บควบคู่กับตัวโปรแกรมต้นฉบับที่พัฒนาขึ้น สำหรับใช้อ้างอิงในอนาคตเมื่อต้องการแก้ไข หรือพัฒนาโปรแกรมต่อไป นอกจากนี้ควรมีการจัดทำคู่มือสำหรับผู้ใช้ ซึ่งอธิบายขั้นตอนในการใช้งานโปรแกรม เพื่อให้ผู้ใช้เข้าใจวิธีใช้งานอย่างถูกต้องและรวดเร็ว    ในบทนี้จะได้อธิบายถึงรายละเอียดในขั้นตอนการเขียนโปรแกรม จากรหัสลำลองหรือผังงาน และภาษาโปรแกรมคอมพิวเตอร์ต่างๆต่อไป
  -ภาษาโปรแกรมคอมพิวเตอร์การแก้ปัญหาด้วยคอมพิวเตอร์นั้น หลังจากที่ได้วิเคราะห์ปัญหาจนได้ขั้นตอนวิธีในการแก้ปัญหา ซึ่งอาจจะอยู่ในรูปแบบรหัสลำลอง หรือผังงาน ขั้นตอนต่อไปคือการเขียนโปรแกรมคอมพิวเตอร์ขึ้นเพื่อแก้ปัญหาตามขั้นตอนที่ได้วางแผนไว้ แต่เนื่องจากคอมพิวเตอร์จะรับรู้คำสั่งที่เป็นภาษาเครื่องเท่านั้นและมนุษย์ไม่สามารถเขียนโปรแกรมภาษาเครื่องได้โดยตรง เนื่องจากไม่สะดวก ยากต่อการทำความเข้า จึงได้มีการสร้างภาษาคอมพิวเตอร์ระดับสูงขึ้นมาเพื่อให้ง่ายต่อการเขียนโปรแกรม ผู้เขียนโปรแกรมไม่จำเป็นต้องเรียนรู้การทำงาน และโครงสร้างภายในของเครื่องคอมพิวเตอร์ ก็สามารถเขียนโปรแกรมได้โดยต้องผ่านการแปลให้เป็นภาษาเครื่องก่อนที่จะใช้สั่งงานคอมพิวเตอร์ได้