เรียนรู้เกี่ยวกับ Ford-Fulkerson Algorithm และการใช้ COBOL ในการแก้ปัญหา

 

ทุกคนที่มีความสนใจในด้านการเขียนโปรแกรมย่อมรู้จักกับคำว่า "Algorithm" ซึ่งหมายถึงชุดขั้นตอนที่ใช้ในการแก้ปัญหาต่างๆ เมื่อพูดถึงการบริหารจัดการด้านข้อมูล, การหาเส้นทางที่ดีที่สุด, หรือการทำงานของโครงสร้างข้อมูล ระบบการขนส่ง หรือแม้กระทั่งการแบ่งสรรทรัพยากร Ford-Fulkerson Algorithm เป็นหนึ่งใน Algorithm ที่น่าสนใจและสามารถนำไปใช้แก้ปัญหาด้าน "การไหล" หรือ "Flow" ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

Ford-Fulkerson Algorithm คืออะไร?

Ford-Fulkerson Algorithm ถูกออกแบบมาเพื่อหาค่าสูงสุดของการไหลในกราฟที่มีน้ำหนัก (weighted graphs) โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกราฟที่เชื่อมต่อ (connected graphs) นี่คือวิธีการที่สามารถหา “Maximum Flow” จาก “Source” (จุดเริ่มต้น) ไปยัง “Sink” (จุดสิ้นสุด) โดยใช้แนวคิดของการเพิ่มความจุในเส้นทางผ่านกราฟ

Algorithm นี้มีความสำคัญในหลายๆ สถานการณ์ เช่น ในการขนส่งสินค้า, การแบ่งสรรทรัพยากรในระบบสารสนเทศ, และการจัดการทรัพยากรในองค์กรต่างๆ

ตัวอย่าง Use Case ในโลกจริง

เพื่อให้เห็นภาพการใช้งานที่ชัดเจน ขอยกตัวอย่างการใช้งานในระบบการจัดการน้ำในเมือง สมมุติว่าเราต้องการที่จะจัดการการจ่ายน้ำในเมืองที่มีท่อส่งน้ำหลายเส้น การใช้ Ford-Fulkerson Algorithm จะช่วยให้เราหาสายการจ่ายน้ำที่มีประสิทธิภาพในการจัดสรรน้ำให้กับพื้นที่ต่างๆ โดยเพิ่มความจุของท่อในแต่ละส่วน และให้แน่ใจว่าน้ำที่ถูกส่งยังไม่เกินขีดความสามารถของท่อ

การวิเคราะห์ Complexity

Complexity ของ Ford-Fulkerson Algorithm ขึ้นอยู่กับวิธีการที่ใช้ในการค้นหาเส้นทางนั่นก็คือการค้นหาเส้นทางในกราฟ เช่น ถ้าใช้ Depth-First Search (DFS) ความซับซ้อนของ Algorithm จะมีค่าเป็น O(maxFlow * E) โดยที่ maxFlow คือค่าสูงสุดในการไหลที่เราสามารถหาได้ และ E คือจำนวนของ edges ในกราฟ

##### ข้อดีของ Ford-Fulkerson Algorithm

1. ง่ายและเข้าใจได้ง่าย: หลักการพื้นฐานของมันสามารถเข้าใจได้ง่าย ทำให้เป็นสิ่งที่ดีสำหรับผู้เริ่มต้น 2. ยืดหยุ่น: สามารถปรับใช้กับปัญหาหลายประเภทได้ นอกจากการหาค่าสูงสุดในการไหล เช่น การแบ่งปันทรัพยากรที่มีจำกัด

##### ข้อเสียของ Ford-Fulkerson Algorithm

1. ความต้องการทรัพยากรสูง: ในบางกรณีสามารถใช้เวลานานและต้องการหน่วยความจำมาก 2. สามารถมี infinity loop: ถ้าใช้วิธีการที่ไม่ดี เช่น การ ค้นหาด้วย BFS ซึ่งอาจทำให้เกิดการวนลูปไม่สิ้นสุด หากทั่วไปไม่ใช้ Infinite Capacity

โปรแกรมตัวอย่างในภาษา COBOL

        IDENTIFICATION DIVISION.
       PROGRAM-ID. FordFulkerson.

       ENVIRONMENT DIVISION.
       CONFIGURATION SECTION.

       DATA DIVISION.
       WORKING-STORAGE SECTION.
       01  MAX-SIZE          PIC 9(4) VALUE 100.
       01  GRAPH.
           05 FLOWS OCCURS MAX-SIZE, MAX-SIZE INDEXED BY I, J PIC 9(4).
       01  SOURCE            PIC 9(4) VALUE 0.
       01  SINK              PIC 9(4) VALUE 1.
       01  MAX-FLOW          PIC 9(4).

       PROCEDURE DIVISION.
       MAIN-LOGIC.

           PERFORM INITIALIZE-GRAPH
           PERFORM FIND-FLOW
           DISPLAY 'Maximum Flow is: ' MAX-FLOW
           STOP RUN.

       INITIALIZE-GRAPH.
           MOVE 0 TO FLOWS(1,1).
           MOVE 16 TO FLOWS(1,2).
           MOVE 12 TO FLOWS(2,3).
           MOVE 12 TO FLOWS(3,4).
           MOVE 14 TO FLOWS(3,5).
           MOVE 0 TO FLOWS(0,0).

       FIND-FLOW.
           PERFORM UNTIL (FALSE)
               // Logic to find paths and update MAX_FLOW
               // Complete implementation would require more detail
           END-PERFORM.

       END PROGRAM FordFulkerson.

ตัวอย่างข้างต้นแสดงให้เห็นถึงโครงสร้างพื้นฐานในการเขียนโปรแกรม Ford-Fulkerson Algorithm ในภาษา COBOL ซึ่งแม้ว่าเป็นภาษาเก่าแต่ก็ยังมีคุณค่าในบางบริบท โดยโค้ดนี้จะใช้ที่เก็บข้อมูลแบบกำหนดจำนวนที่จำกัดและใช้สำหรับการหาค่าสูงสุดในการไหล สำหรับการประโยชน์ที่จะนำไปใช้จริง การประกอบโปรแกรมให้มีประสิทธิภาพคือต้องมีการจัดการกราฟให้ถูกต้อง

 

ท้ายที่สุด

Ford-Fulkerson Algorithm เป็นหนึ่งในเครื่องมือสำคัญในกลุ่ม Algorithm ที่เก่งในการจัดการการไหลข้อมูล โดยสามารถใช้ในหลายการใช้งานในชีวิตจริง สำหรับทุกคนที่สนใจในการเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับการเขียนโปรแกรมและ Algorithm และต้องการความรู้ลึกซึ้ง อย่าลืมว่าที่ EPT (Expert-Programming-Tutor) เราพร้อมสอนและให้คุณเรียนรู้ในทุกระดับ เพื่อพัฒนาทักษะการเขียนโปรแกรมของคุณให้ดียิ่งขึ้น!

มาร่วมเรียนรู้กับเราที่ EPT และก้าวไปสู่การเป็นโปรแกรมเมอร์ที่มีความเชี่ยวชาญกันเถอะ!

 

 

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