การทำความเข้าใจ Backtracking ในภาษา COBOL

 

 

Backtracking คืออะไร?

Backtracking เป็นแนวทางทางคอมพิวเตอร์ที่ใช้ในการค้นหาเงื่อนไขที่รองรับในปัญหาที่มีความเป็นไปได้หลายทาง โดยเฉพาะในการแก้ปัญหาที่เกี่ยวข้องกับการเลือก เช่น การหาผลลัพธ์ที่ถูกต้องจากชุดข้อมูลที่ใหญ่ การเขียนโปรแกรมด้วย Backtracking จะมีลักษณะคล้ายกับการสำรวจทุกทางเลือกจนเจอผลลัพธ์ที่ถูกต้องหรือจนไม่มีทางเลือกให้สำรวจอีกต่อไป

Backtracking เกิดขึ้นเมื่อพบว่าชุดข้อมูลหรือตัวเลือกบางส่วนไม่สามารถเป็นส่วนหนึ่งของผลลัพธ์ได้ จึงย้อนกลับไปและพยายามเลือกทางเลือกต่อไป ซึ่งจะทำให้เราสามารถหาทางออกที่ถูกต้องได้ในที่สุด

 

การประยุกต์ใช้ Backtracking

Backtracking ถูกนำไปใช้ในหลายลักษณะ เช่น:

- การแก้ปัญหาปริศนาที่ซับซ้อน เช่น Sudoku หรือ N-Queens

- การค้นหาว่าต้องเคลื่อนในสนามที่มีอุปสรรคอย่างไร เช่น การวางตุ๊กตา Chess

- การจำแนกรูปแบบ เช่น ปัญหาการจัดเรียง

 

ตัวอย่าง Code Backtracking ในภาษา COBOL

ต่อไปนี้เป็นตัวอย่างการใช้งาน Backtracking เพื่อแก้ปัญหา N-Queens ซึ่งเป็นปัญหาในการวางเรียงตำแหน่งราชินีในกระดานหมากรุกที่ไม่มีการขัดแย้งกัน

        IDENTIFICATION DIVISION.
       PROGRAM-ID. N-Queens.

       DATA DIVISION.
       WORKING-STORAGE SECTION.
       01  SIZE         PIC 9(2) VALUE 4.
       01  BOARD.
           05  ROWS OCCURS 4 TIMES.
               10  COLS OCCURS 4 TIMES PIC X VALUE '.'.
       01  RESULT       PIC X VALUE 'No Solution'.

       PROCEDURE DIVISION.
       MAIN-LOGIC.
           PERFORM INITIALIZE-BOARD
           PERFORM N-QUEENS 1
           DISPLAY RESULT
           STOP RUN.

       INITIALIZE-BOARD.
           MOVE '.' TO BOARD.

       N-QUEENS (POSITION).
           IF POSITION > SIZE
               MOVE 'Solution Found' TO RESULT
               DISPLAY BOARD
               EXIT PROGRAM
           END-IF

           PERFORM VARYING COL FROM 1 BY 1 UNTIL COL > SIZE
               IF IS-VALID POSITION COL
                   MOVE 'Q' TO BOARD(POSITION, COL)
                   PERFORM N-QUEENS POSITION + 1
                   MOVE '.' TO BOARD(POSITION, COL)
               END-IF
           END-PERFORM.

       IS-VALID (POSITION, COL) RETURNING VALID.
           PERFORM VARYING I FROM 1 BY 1 UNTIL I = POSITION
               IF BOARD(I, COL) = 'Q' OR
                  BOARD(I, COL - (POSITION - I)) = 'Q' OR
                  BOARD(I, COL + (POSITION - I)) = 'Q'
                  MOVE 'false' TO VALID
                  EXIT PERFORM
               END-IF
           END-PERFORM.
           MOVE 'true' TO VALID.
       END PROGRAM N-Queens.

ในตัวอย่างนี้ เราสร้างฟังก์ชัน `N-QUEENS` ที่ทำหน้าที่ในการวางตำแหน่งราชินีในแต่ละตำแหน่ง จากนั้นทำการตรวจสอบว่าตำแหน่งที่เลือกนั้นถูกต้องหรือไม่ด้วยฟังก์ชัน `IS-VALID` ที่เช็คไม่ให้เกิดการขัดแย้งกันในแถวหรือแนวทแยง

 

การวิเคราะห์ Complexity

Backtracking มีความซับซ้อนในลักษณะเลขชี้กำลัง O(N!) ซึ่งการทำงานจะซับซ้อนในทุกการเลือกถ้าไม่มีการสร้างเงื่อนไขในการตัดสินใจให้มีประสิทธิภาพ โดยการสร้างลูปซ้ำมากเกินไปจะส่งผลให้ใช้เวลานาน

 

ข้อดีของ Backtracking

1. ความชัดเจน: Backtracking ง่ายต่อการเข้าใจและอ่านได้ดีที่สุดในปัญหาที่มีการเลือกหลายแบบ 2. นวัตกรรม: มันช่วยให้แก้ปัญหาที่ซับซ้อนโดยไม่ต้องใช้การคำนวณที่มาก 3. ความยืดหยุ่น: สามารถประยุกต์ใช้กับหลายปัญหาที่หลากหลายแม้กระทั่ง “เวลา” อาจไม่เพียงพอ

 

ข้อเสียของ Backtracking

1. ความช้า: สำหรับปัญหาที่มีตัวเลือกมากเกินไป การค้นหาอาจใช้เวลานาน 2. การใช้พื้นที่: ต้องการหน่วยความจำสูงในกรณีที่มีการย้อนกลับหลายครั้ง 3. ไม่มีประสิทธิภาพ: อาจไม่เหมาะสำหรับปัญหาที่สามารถแก้ไขด้วย Algorithm อื่น ๆ ที่มีประสิทธิภาพมากกว่า

 

สรุป

Backtracking เป็นเครื่องมือที่มีคุณค่ามากในการเขียนโปรแกรมและสามารถประยุกต์ใช้ในหลากหลายอุตสาหกรรมทั่วโลก เช่น การค้นหาผลลัพธ์ที่ดีที่สุดในปัญหาต่าง ๆ การควบคุมระบบอัตโนมัติและการสร้างแบบทดสอบที่สลับซับซ้อน สิ่งสำคัญคือการเข้าใจลักษณะปัญหาที่คุณต้องการจัดการ

หากคุณต้องการพัฒนาทักษะในการเขียนโปรแกรมและเข้าใจแนวทางต่าง ๆ อย่าง Backtracking พร้อมกับการเรียนรู้ที่จะประยุกต์ให้เหมาะสมกับปัญหาของคุณ เรายินดีต้อนรับคุณสู่วิทยาลัย EPT (Expert-Programming-Tutor) ที่นี่เรามีหลักสูตรและการสอนที่ปรับให้เหมาะกับทุกระดับอายุและความรู้ขั้นพื้นฐาน พร้อมอาจารย์ผู้เชี่ยวชาญที่สามารถแนะนำคุณได้อย่างใกล้ชิด!

การเรียนรู้โปรแกรมไม่ใช่แค่เรื่องของการเขียนโค้ดเพียงอย่างเดียว แต่คือการมีมุมมองใหม่ ๆ ในการแก้ไขปัญหาที่คุณเผชิญอยู่!

 

 

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