ทำความรู้จักกับ Brute Force Algorithm ในภาษา Fortran

 

 

บทนำ

ในโลกของการเขียนโปรแกรมและคอมพิวเตอร์ คำว่า “Brute Force” มักเป็นคำที่ได้ยินบ่อยในวงการวิทยาการคอมพิวเตอร์ จริงๆ แล้วมันคือเทคนิคหรือวิธีการที่ใช้ในการแก้ไขปัญหาแบบง่ายๆ โดยการพยายามทดสอบทุกวิธีที่เป็นไปได้ จนกว่าจะได้ผลลัพธ์ที่ถูกต้อง ในบทความนี้ เราจะมาทำความรู้จักกับ Brute Force มากขึ้น รวมถึงความสามารถในการนำไปใช้จริง ตัวอย่างโค้ดในภาษา Fortran ความซับซ้อนของอัลกอริธึมนี้ และที่สำคัญคือข้อดีและข้อเสียของการใช้ Brute Force

 

Brute Force Algorithm คืออะไร?

Brute Force Algorithm สามารถอธิบายได้ว่าเป็นแนวทางการค้นหาคำตอบที่ไม่สนใจถึงประสิทธิภาพหรือวิธีการที่ซับซ้อน ในช่วงหลายปีที่ผ่านมา นักพัฒนาซอฟต์แวร์ได้ใช้วิธีนี้เพื่อค้นหาผลลัพธ์ที่สนใจ ไม่ว่าจะเป็นการแก้ปัญหาน้อยใหญ่ โดยการสุ่มหรือค้นหาคำตอบจนกว่าจะได้ผลลัพธ์ที่ต้องการ

ในทางทฤษฎี ตลอดจนในภาคปฏิบัติ Brute Force มักถูกใช้อย่างกว้างขวางในการแก้ปัญหาหลายรูปแบบ เช่น การค้นหาค่าในพจนานุกรม, การคำนวณค่าขอบเขตของฟังก์ชัน, หรือแม้แต่การสร้างรหัสผ่านในความปลอดภัยของข้อมูล

 

การใช้ Brute Force ในการแก้ปัญหา

สมมติว่าเราต้องค้นหารหัสผ่านของผู้ใช้ในระบบที่กำหนด ซึ่งรหัสผ่านนี้มีความยาวไม่เกิน 4 ตัวอักษร โดยใช้ตัวอักษรทั้งหมด 26 ตัว (แบบพิมพ์เล็ก) กลยุทธ์ Brute Force คือการสร้างทุกความเป็นไปได้ของรหัสผ่าน 4 ตัวอักษร

ตัวอย่างโค้ดในภาษา Fortran

 program brute_force_password
    implicit none
    integer :: i, j, k, l
    character(len=4) :: password
    character(len=4) :: target

    ! รหัสผ่านที่เราต้องการค้นหา
    target = 'abcd'

    do i = 97, 122   ! ตัวอักษร a - z
        do j = 97, 122
            do k = 97, 122
                do l = 97, 122
                    password(1:1) = char(i)
                    password(2:2) = char(j)
                    password(3:3) = char(k)
                    password(4:4) = char(l)

                    if (password == target) then
                        print *, "พบรหัสผ่าน: ", password
                        stop
                    end if
                end do
            end do
        end do
    end do
end program brute_force_password

ในโค้ดด้านบน เราได้สร้างทุกการรวมกันของตัวอักษรทั้ง 4 ตัวจาก ‘a’ ถึง ‘z’ โดยการใช้วนลูปซ้อนที่ทำหน้าที่ในการสร้างรหัสผ่านและตรวจสอบว่ารหัสผ่านนั้นตรงกับรหัสผ่านที่เราต้องการหรือไม่

Use Case ในโลกจริง

Brute Force Algorithm ถูกนำมาใช้ในหลายบริบท เช่น:

1. การทำเข้าสู่ระบบ - นักพัฒนาเว็บอาจใช้ Brute Force ในการทดสอบรหัสผ่านเพื่อความปลอดภัย โดยการใช้เทคนิคนี้สามารถประหยัดเวลาสำหรับการค้นหารหัสผ่านที่ถูกต้องหากพวกเขารู้สึกว่ามีผู้พยายามแฮ็กระบบ 2. การถอดรหัสข้อมูล - ในทางวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ Brute Force สามารถใช้ในการถอดรหัสหรือการเจาะระบบที่มีการเข้ารหัสข้อมูล 3. การค้นหาคำตอบของปัญหาแบบ NP-complete - เช่น ปัญหาการเข้าเมือง (Traveling Salesman Problem) นักวิจัยสามารถใช้ Brute Force ในการค้นหาวิธีที่สั้นที่สุด ถึงแม้ว่าจะมีวิธีอื่นที่มีประสิทธิภาพมากกว่า

 

การวิเคราะห์ Complexity

Brute Force Algorithm มีความซับซ้อนของเวลา (Time Complexity) เป็น O(n^m) ซึ่ง n คือจำนวนตัวเลือกที่เป็นไปได้ที่เราสามารถเลือกได้ในแต่ละตำแหน่ง และ m คือลำดับความยาว ดังนั้นหากเราต้องการค้นหาหรือถอดรหัสรหัสผ่านที่มีความยาวมากขึ้น เวลาในการประมวลผลจะสูงขึ้นอย่างรวดเร็ว

ข้อดี

1. ความง่าย - วิธีนี้เรียบง่ายและเข้าใจง่าย สำหรับมือใหม่ การทำตามแนวทางนี้ถือเป็นการเริ่มต้นที่ดีในการเรียนรู้การเขียนโปรแกรม 2. ความแม่นยำ - เนื่องจากเป็นการทดสอบทุกความเป็นไปได้ จึงมีความมั่นใจว่าผลลัพธ์ที่ได้จะถูกต้องเสมอ

ข้อเสีย

1. ประสิทธิภาพต่ำ - การพึ่งพา Brute Force อาจใช้เวลาและทรัพยากรระบบมาก เมื่อขนาดของปัญหาใหญ่ขึ้น 2. ไม่สามารถปรับขนาดได้ - Brute Force อาจไม่สามารถจัดการกับปัญหาขนาดใหญ่ได้อย่างมีประสิทธิภาพ นักพัฒนาอาจต้องค้นหาวิธีอื่นที่มีประสิทธิภาพมากกว่า

 

สรุป

Brute Force Algorithm อาจดูเหมือนวิธีการที่โบราณและไม่มีประสิทธิภาพ แต่ก็มักใช้งานได้ในหลายกรณี ยิ่งไปกว่านั้นมันยังเป็นวิธีการสอนที่ดีสำหรับนักเรียนและผู้เริ่มต้น เนื่องจากสามารถช่วยให้เข้าใจแนวคิดพื้นฐานของการแก้ปัญหาด้วยการเขียนโปรแกรม

หากคุณกำลังมองหาการศึกษาในด้านการเขียนโปรแกรมให้มีประสิทธิภาพมากขึ้น เข้าลงทะเบียนเรียนที่ EPT (Expert-Programming-Tutor) ที่นี่เรามีหลักสูตรที่หลากหลายที่จะช่วยให้คุณเข้าใจวิทยาศาสตร์การคอมพิวเตอร์ รวมถึงเทคนิคอัลกอริธึมที่ไม่เพียงแต่ Brute Force แต่ยังรวมถึงวิธีการที่ซับซ้อนและมีประสิทธิภาพอื่น ๆ ที่จะช่วยเสริมสร้างทักษะการเขียนโปรแกรมของคุณให้ดีขึ้น!

มาเรียนรู้การเขียนโปรแกรมกับ EPT กันเถอะ!

 

 

หมายเหตุ: ข้อมูลในบทความนี้อาจจะผิด โปรดตรวจสอบความถูกต้องของบทความอีกครั้งหนึ่ง บทความนี้ไม่สามารถนำไปใช้อ้างอิงใด ๆ ได้ ทาง EPT ไม่ขอยืนยันความถูกต้อง และไม่ขอรับผิดชอบต่อความเสียหายใดที่เกิดจากบทความชุดนี้ทั้งทางทรัพย์สิน ร่างกาย หรือจิตใจของผู้อ่านและผู้เกี่ยวข้อง