หน่วยที่ 5 องค์ประกอบพื้นฐานของภาษา C

หน่วยที่ 5 
องค์ประกอบพื้นฐานของภาษา C

หัวข้อเรื่อง Topics

5.1  โครงสร้างของโปรเเกรมภาษา  C

5.2  ชนิดของข้อมูล Data Type

5.3  ตัวเเปร Variable

5.4  การเเสดงผลข้อมูล

5.5  การรับข้อมูล

5.6  ค่าคงที่ Constant

5.7  ตัวดำเนินการ Operator

5.8  นิพจน์ Expression

เเนวคิดสำคัญ Main ldea

         ภาษาคอมพิวเตอร์ หมายถึง ภาษาที่ใช้สื่อสารกับคอมพิวเตอร์หรือสื่อสารกับคอมพิวเตอร์ด้วยกัน

 และสั่งงานให้เครื่องคอมพิวเตอร์ทำงานตามนั้นได้ ภาษาคอมพิวเตอร์สามารถเเบ่งออกเป็น 2กลุ่มคือ ภาษารับสูง High Level  และภาษาระดับต่ำ Low Level โปรเเกรมที่เขียนถูกต้องตามกฎเกณฑ์และ

ไวยากรณ์ของภาษาจะถูกเเปลไปเป็นภาษาระดับต่ำเพื่อให้คอมพิวเตอร์สามารถนำไปใช้งานหรือปฏิบัติตามคำสั่งได้ต่อไป โปรเเกรมคอมพิวเตอร์ส่วนใหญ่เขียนด้วยภาษาสูง แล้วเเปลไปเป็นออบเจกต์โค้ด 

Object Code และให้เปลี่ยนเป็นชุดคำสั่งในภาษาเครื่องอีกทีหนึ่ง ซึ่งภาษา C จัดเป็นภาษาโปรเเกรมที่ถือว่าเป็นทั้งภาษาระดับสูงและระดับต่ำ ทั้งนี้เนื่องจากภาษา C มีวิธีใช้ข้อมูลและมีโครงสร้างการควบคุมการทำงานของดปรเเกรมเเบบเดียวกับภาษาโปรเเกรมภาษาระดับสูงอื่น ๆ และยังสามารถควบคุมฮาร์ดเเวร์ได้เช่นเดรยวกับภาษาระดับต่ำ

         การเขียนโปรเเกรมจะได้มาซึ่ง Source Code ของโปรเเกรมนั้น ๆ โดยปกติเเล้วจะอยู่ในรูปแบบของ Plain Text ซึ่งไม่สามารถนำไปใช้งานได้จะต้องผ่านการเเปล Source Code นั้นให้เป็นภาษาเครื่องเสียก่อนจึงจะได้เป็นโปรเเกรมที่พร้อมใช้งาน

         โครงสร้างโปรเเกรมภาษา C ประกอบด้วยส่วนสำคัญ ส่วนของตัวโปรเเกรม และส่วนของคำอธิบายโปรเเกรม ดังมีรายล่ะเอียดจะกล่าวถึงในบทต่อไปนี้

          ภาษา C เป็นภาษาระดับสูงที่สนับสุนุนการเขียนโปรเเกรมเเบบโครงสร้าง ลักษณะของภาษามีโครงสร้างง่ายต่อการทำความเข้าใจ เหมาะสำหรับนักเรียน นักศึกษา หรือผู้ที่ที่ต้องศึกษาการเขียนโปรเเกรมนอกจากนั้นภาษา  C ยังมีบทบาทต่อวงการธุรกิจ เนื่องจากองค์กรธุรกิจนำภาษา C ไปเขียนเป็นโปรเเกรมเพื่อควบคุมอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ต่าง ๆ 

เนื้อหาหน่วยการเรียนนี้จะกล่าวถึงโครงสร้างภาษาคอมพิวเตอรื โดยจะอ้างอิงภาษา C ซึ่งเป็นภาษาเชิงโครงสร้าง มีหลักการทำงานไม่ซับซ้อน เข้าใจง่าย เหมาะสำหรับผู้เริ่มต้นเรียนรู้การเขียนโปรเเกรม

         

 สมรรถนะย่อย Element of Competency

1.  เเสดงความรู้เกี่ยวกับองค์ประกอบพื้นฐานของภาษา C

2.  เขียนโปรเเกรมโดยใช้องค์ประกอบพื้นฐานของภาษา C

จุดประสงค์เชิงพฤติกรรม Behavioral Objectives

1.  บอกลักษณะโครงสร้างโปรเเกรมภาษา C ได้ถูกต้อง

2.  บอกชนิดข้อมูล Data Type ได้ถูกต้อง

3.  ประกาศตัวเเปรเพื่อใช้ในการเขียนโปรเเกรมได้ถูกต้อง 

4.  ใช้คำสั่งเพื่อการเเสดงผลข้อมูลได้ถูกต้อง

5.  ใช้คำสั่งเพื่อการรับข้อมูลเข้าทางเเป้นพิมพ์ได้ถูกต้อง 

6.  ประกาศตัวเเปรกำหนดค่าคงที่ได้ถูกต้อง

7.  เขียนคำสั่งโดยใช้ตัวดำเนินการเพื่อการกำหนดค่าได้ถูกต้อง

8.  เขียนคำาั่งโดยใช้ตัวดำเนินการทางคณิตศาสตร์ได้ถูกต้อง

9.  เขียนคำสั่งโดยใช้ตัวดำเนินการเปรียบเทียบได้ถูกต้อง

10.เขียนพจน์เพื่อเเก้ปัญหาโปรเเกรมได้ถูกต้อง

โครงสร้างของโปรเเกรมภาษา  C

โครงสร้างของโปรแกรมภาษาซีแบ่งออกเป็น 3 ส่วน

1. ส่วนหัวของโปรแกรม

ส่วนหัวของโปรแกรมนี้เรียกว่า Preprocessing Directive ใช้ระบุเพื่อบอกให้คอมไพเลอร์กระทำการ ใด ๆ ก่อนการแปลผลโปรแกรม ในที่นี่คำสั่ง #include <stdio.h> ใช้บอกกับคอมไพเลอร์ให้นำเฮดเดอร์ไฟล์ที่ระบุ คือ stdio.h เข้าร่วมในการแปลโปรแกรมด้วย โดยการกำหนด preprocessing directives นี้จะต้องขึ้นต้นด้วยเครื่องหมาย # เสมอคำสั่งที่ใช้ระบุให้คอมไพเลอร์นำเฮดเดอร์ไฟล์เข้าร่วมในการแปลโปรแกรม สามารถเขียนได้ 2 รูปแบบ คือ

- #include <ชื่อเฮดเดอร์ไฟล์> คอมไพเลอร์จะทำการค้นหาเฮดเดอร์ไฟล์ที่ระบุจากไดเรกทอรีที่ใช้สำหรับเก็บเฮดเดอร์ไฟล์โดยเฉพาะ (ปกติคือไดเรกทอรีชื่อ include)

- #include “ชื่อเฮดเดอร์ไฟล์” คอมไพเลอร์จะทำการค้นหาเฮดเดอร์ไฟที่ระบุ จากไดเร็คทอรีเดียวกันกับไฟล์ source code นั้น แต้ถ้าไม่พบก็จะไปค้นหาไดเร็คทอรีที่ใช้เก็บเฮดเดอร์ไฟล์โดยเฉพาะ

2. ส่วนของฟังก์ชั่นหลัก

ฟังก์ชั่นหลักของภาษาซี คือ ฟังก์ชั่น main() ซึ่งโปรแกรมภาษาซีทุกโปรแกรมจะต้องมีฟังก์ชั่นนี้อยู่ในโปรแกรมเสมอ จะเห็นได้จากชื่อฟังก์ชั่นคือ main แปลว่า “หลัก” ดังนั้น การเขียนโปรแกรมภาษซีจึงขาดฟังก์ชั่นนี้ไปไม่ได้ โดยขอบเขตของฟังก์ชั่นจะถูกกำหนดด้วยเครื่องหมาย { และ } กล่าวคือ การทำงานของฟังก์ชั่นจะเริ่มต้นที่เครื่องหมาย { และจะสิ้นสุดที่เครื่องหมาย } ฟังก์ชั่น main() สามารถเขียนในรูปแบบของ void main(void) ก็ได้ มีความหมายเหมือนกัน คือ หมายความว่า ฟังก์ชั่น main() จะไม่มีอาร์กิวเมนต์ (argument) คือไม่มีการรับค่าใด ๆ เข้ามาประมวลผลภายในฟังก์ชั่น และจะไม่มีการคืนค่าใด ๆ กลับออกไปจากฟังก์ชั่นด้วย

 3. ส่วนรายละเอียดของโปรแกรม

เป็นส่วนของการเขียนคำสั่ง เพื่อให้โปรแกรมทำงานตามที่ได้ออกแบบไว้คอมเมนต์ในภาษาซี

คอมเมนต์ (comment) คือส่วนที่เป็นหมายเหตุของโปรแกรม มีไว้เพื่อให้ผู้เขียนโปรแกรมใส่ข้อความอธิบายกำกับลงไปใน source code ซึ่งคอมไพเลอร์จะข้ามาการแปลผลในส่วนที่เป็นคอมเมนต์นี้ คอมเมนต์ในภาษาซีมี 2 แบบคือ

¨ คอมเมนต์แบบบรรทัดเดียว ใช้เครื่องหมาย //

¨ คอมเมนต์แบบหลายบรรทัด ใช้เครื่องหมาย /* และ */

 ชนิดของข้อมูล Data Type

    ภาษาซีเป็นอีกภาษาหนึ่งที่มีชนิดของข้อมูลให้ใช้งานหลายอย่างด้วยกัน ซึ่งชนิดของข้อมูลแต่ละอย่างขนาดเนื้อที่ที่ใช้ในหน่วยความจำที่แตกต่างกัน และเนื่องจากการที่มีขนาดที่แตกต่างกันนั้นเอง ทำให้ความสามารถในการจัดเก็บข้อมูลแต่ละประเภทแตกต่างกันไป ดังนั้นในการเลือกงานประเภทข้อมูลควรจะคำนึงถึงความจำเป็นในการใช้งานด้วย สำหรับประเภทของข้อมูลมีดังนี้คือ

1. ข้อมูลชนิดตัวอักษร (Character) คือ ข้อมูลที่เป็นรหัสแทนตัวอักษรหรือค่าจำนวนเต็ม ได้แก่ ตัวอักษร ตัวเลขและกลุ่มตัวอักขระพิเศษใช้พื้นที่ในการเก็บข้อมูล 1 ไบต ์

2. ข้อมูลชนิดจำนวนเต็ม (Integer) คือ ข้อมูลที่เป็นเลขจำนวนเต็ม ได้แก่ จำนวนเต็มบวก จำนวนเต็มลบ และศูนย์ ข้อมูลชนิดจำนวนเต็มใช้พื้นที่ในการเก็บข้อมูล ขนาด 2 ไบต์

3. ข้อมูลชนิดจำนวนเต็มที่มีขนาด 2 เท่า (Long Integer)  คือ ข้อมูลที่เป็นเลขจำนวนเต็ม ใช้พื้นที่ในการเก็บเป็น 2 เท่าของ Integer คือมีขนาด 4 ไบต ์

4. ข้อมูลชนิดเลขทศนิยม (Float) คือ ข้อมูลที่เป็นเลขทศนิยม ขนาด 4 ไบต์

5. ข้อมูลชนิดเลขทศนิยมอย่างละเอียด (Double)  คือ ข้อมูลที่เป็นเลขทศนิยม ใช้พื้นที่ในการเก็บข้อมูลเป็น 2 เท่าของ float คือมีขนาด 8 ไบต์

ตัวเเปร Variable

      คุณสมบัติหรือลักษณะเฉพาะของสิ่งใด ๆ ที่ผู้วิจัยกำลังศึกษา โดยคุณลักษณะดังกล่าว สามารถแปรค่าไปในด้านปริมาณ เช่น ความสูง อายุ น้ำหนัก ความเร็ว เป็นต้น หรืออาจเป็นไปทางด้านคุณภาพ เช่น เพศ เชื้อชาติ ศาสนา เป็นต้น

การเเสดงผลข้อมูล

1.      1. การรับรู้ข้อมูลของคนเราสามารถรับรู้ข้อมูลประเภทต่างๆ ผ่านอวัยวะรับสัมผัสที่ 5 ดังนี้ 2. การมองเห็น จะได้รับ  การได้ยิน จะได้รับ ข้อมูล ภาพ ผ่านดวงตา ข้อมูล เสียง ผ่านหู โดยการมอง โดยการฟัง 4. การรู้รสชาติต่างๆ 3. การได้กลิ่น จะได้รับ จะได้รับข้อมูล รสชาติ ข้อมูล กลิ่น ผ่านจมูก ผ่านลิ้น โดยการชิม โดยการดม อาหารหรือรับประทาน อาหาร 5. ความรู้สึกต่างๆ จะ ได้รับข้อมูล ความรู้สึก ผ่านผิวหนังโดยการสัมผัส

1.      2. การรับรู้ขอมูลของอุปกรณ์เทคโนโลยีสารสนเทศ ้ อุปกรณ์เทคโนโลยีสารสนเทศสามารถรับรู้ข้อมูลได้ 3 ประเภท ดังนี้1. การรับรู้ข้อมูลตัวอักษร จะได้รับข้อมูลตัวอักษร ผ่าน แผงแป้นอักขระ โดยการพิมพ์ข้อความหรือตัวเลข แป้นอักขระ2. การรับรู้ข้อมูลภาพ จะได้รับข้อมูลภาพ ผ่าน กล้องดิจิตอลหรือสแกนเนอร์โดยการถ่ายภาพหรือสแกนภาพ เครื่องสแกน กล้องดิจิตอล

1.      3. การรับรู้ขอมูลของอุปกรณ์เทคโนโลยีสารสนเทศ การรับรู้ข้อมูลเสียง จะได้รับข้อมูลเสียง ผ่าน ไมโครโฟน โดยการพูดผ่านไมโครโฟน ไมโครโฟน

1.      4. การรับข้อมูลของคนกับการรับข้อมูลของอุปกรณ์เทคโนโลยีสารสนเทศยังมีความแตกต่างกัน ดังนี้ การรับรู้ข้อมูลของคน การรับรู้ข้อมูลของ อุปกรณ์เทคโนโลยี สารสนเทศ 1. รับรู้ข้อมูลโดยอัตโนมัติ ทั้งข้อมูล 1. รับรู้ข้อมูลโดยการสั่งงานจากคน ที่ต้องการ เช่น ภาพ เสียงเพลง เท่านั้น ไม่สามารถรับข้อมูลได้เอง ต่างๆ เป็นต้น และข้อมูลที่ไม่ ต้องการ เช่น กลิ่นเหม็นของควัน รถยนต์ หรือเสียงรถยนต์บนท้อง ถนน เป็นต้น

1.      ค่าคงที่ Constant

1.           เป็นตัวแปรประเภทหนึ่งที่ไม่สามารถเปลี่ยนแปลงค่าได้ในขณะที่โปรแกรมทำงาน นี่หมายความว่าเราจะต้องกำหนดค่าให้ตัวแปรในเวลาที่คอมไพเลอร์ทำงานหรือในตอนแรกที่เราสร้างตัวแปรแบบค่าคงที่ขึ้นมา ค่าคงที่ที่เราใช้กันบ่อยๆ นั้นเรียกว่า literal ซึ่ง literal สามารถแบ่งแยกได้เป็น integer, floating-point, characters, strings, Boolean, pointers และที่ผู้ใช้สร้างขึ้นเอง

1.      ตัวดำเนินการ Operator

2.      ในการเขียนโปรแกรมภาษาซี มีอยู่ 3 ประเภทใหญ่ ๆ ดังนี้

             1)  ตัวคำนวณทางคณิตศาสตร์ (arithmetic operators)

                2)  ตัวดำเนินการทางตรรกะ (logical operator)               

                3)  ตัวดำเนินการเปรียบเทียบ (relational operator) ซึ่งการดำเนินการแต่ละประเภทจะมีเครื่องหมายที่ต้องใช้เพื่อเขียนคำสั่ง สำหรับการดำเนินการประเภทนั้น ๆ 

นิพจน์ Expression

       กลุ่มของข้อมูลซึ่งอาจจะอยู่ในรูปของค่าคงที่หรือตัวแปรมาดำเนินการโดยใช้เครื่องหมายต่าง ๆ 

ไม่ว่าจะเป็นเครื่องหมายทางคณิตศาสตร์ เครื่องหมายการเปรียบเทียบ หรือ เครื่องหมายทางตรรกศาสตร์ ตัวอย่าง นิพจน์ทางคณิตศาสตร์ เช่น    (b * b – 4 * a + c) / (2 * a) หรือ 3y + 50 = 100 นิพจน์ทางตรรกศาสตร์ เช่น (c>100) && (a <= b) เป็นต้น

ดังนั้นในการเขียนผังงานหรือการเขียนโปรแกรมแต่ละระบบ อาจมีการใช้เครื่องหมายหรือ ตัวดำเนินการในการคำนวณหลายอย่าง และมีการใช้เครื่องหมายหลายประเภท มีการเปรียบเทียบ หลายเงื่อนไข หรือมีนิพจน์ที่ซับซ้อนนั่นเอง

แบบฝึกหัด