Konsep asas pemikiran komputasional

1.1Pembangunan atur cara

Pemikiran komputasional membantu kita menyelesaikan masalah secara sistematik. Dalam bab ini, kamu menggunakannya untuk membina sebuah atur cara aritmetik (atur cara yang membuat pengiraan), dari masalah sehingga dokumentasi.

Pembangunan atur cara terdiri daripada lima fasa. Algoritma (pseudokod dan carta alir) digunakan dalam fasa reka bentuk atur cara. Orang yang terlibat dalam semua fasa ini ialah pembangun perisian (software developer).

1. Fasa analisis masalah
2. Fasa reka bentuk atur cara
3. Fasa pengekodan
4. Fasa pengujian dan penyahpepijatan
5. Fasa dokumentasi

Empat teknik pemikiran komputasional

Empat teknik ini digunakan dalam setiap fasa (dipelajari di Tingkatan 1). Dua teknik lain, penaakulan logik dan penilaian, juga wujud tetapi tidak digunakan dalam contoh bab ini.

1.1.1 Menggunakan konsep pemikiran komputasional dalam pembangunan atur cara

Masalah yang dibincangkan dalam buku teks: bina atur cara mudah untuk mengira luas dan perimeter sebuah padang bola berbentuk segi empat tepat.

Buku teks Asas Sains Komputer Tingkatan 3, ms. 2-3.

(i) Fasa analisis masalah

Dalam fasa ini, pengatur cara akan:

• mengenal pasti masalah, keperluan sistem dan perisian serta sasaran pengguna;
• mengenal pasti input, proses dan output bagi atur cara;
• menemu bual, membuat soal selidik dan pemerhatian untuk mengetahui keperluan pelanggan.

(ii) Fasa reka bentuk atur cara

Dalam fasa ini, pengatur cara akan menulis pseudokod, melukis carta alir dan mereka bentuk antara muka pengguna. Tiga teknik digunakan:

Formula yang diperlukan:

1Luas padang bola = panjang × lebar
2Perimeter padang bola = (panjang + lebar) × 2

Pseudokod bagi masalah ini (Rajah 1.5):

1Mula
2Masukkan panjang, lebar
3Kira
     3.1 luas padang bola = panjang × lebar
     3.2 perimeter padang bola = (panjang + lebar) × 2
4Papar luas padang bola, perimeter padang bola
5Tamat

Carta alir bagi masalah yang sama (Rajah 1.6). Penggunaan simbol yang betul penting kerana setiap simbol mempunyai fungsi tertentu.

(iii) Fasa pengekodan

Dalam fasa ini, pengatur cara akan memilih bahasa pengaturcaraan (contoh: Python) dan perisian pengaturcaraan (contoh: Pyscripter, IDLE), kemudian mengekod atur cara berdasarkan pseudokod dan carta alir.

1# Atur cara bagi mengira luas dan perimeter sebuah padang bola
2
3# Pengisytiharan pemboleh ubah dan pemalar
4# Input
5panjang = float(input("\nMasukkan panjang: "))
6lebar = float(input("Masukkan lebar: "))
7
8# Proses
9luas = panjang * lebar
10perimeter = (panjang + lebar) * 2
11
12# Output
13print("\n\nLuas padang bola ialah", luas)
14print("Perimeter padang bola ialah", perimeter)

Python melaksanakan kod sebaris demi sebaris bermula dari kod input.

(iv) Fasa pengujian dan penyahpepijatan

Pengatur cara menguji atur cara untuk mengesan dan membetulkan ralat. Penyahpepijatan ialah proses mencari dan membaiki ralat yang berlaku. Terdapat tiga jenis ralat:

Contoh penyahpepijatan langkah demi langkah

Langkah 1: ralat sintaks. Kod mempunyai satu tanda kurung kurang pada baris input. Python memaparkan invalid syntax. Baris yang ditandakan merah ialah baris selepas ralat yang sebenar.

Buku teks Asas Sains Komputer Tingkatan 3, ms. 10.

1panjang = float(input("\nMasukkan panjang: ")      # salah: kurang ")"
2panjang = float(input("\nMasukkan panjang: "))     # betul

Langkah 2: ralat masa larian. Selepas input 2 dan 3 dimasukkan, atur cara terhenti dengan TypeError: must be str, not float pada baris 13. Simbol + mencantumkan dua string, tetapi luas ialah float.

Buku teks Asas Sains Komputer Tingkatan 3, ms. 10.

1print("\n\nLuas padang bola ialah" + luas)      # salah: + dengan float
2print("\n\nLuas padang bola ialah", luas)       # betul: koma pemisah

Langkah 3: ralat logik. Atur cara berjalan, tetapi untuk panjang 2 dan lebar 3 perimeter ialah 8.0 (salah). Semakan manual (Jadual 1.5):

Selepas semua ralat dibaiki, output yang betul ialah:

Masukkan panjang: 2
Masukkan lebar: 3

Luas padang bola ialah 6.0
Perimeter padang bola ialah 10.0

(v) Fasa dokumentasi

Pengatur cara menyediakan dokumentasi dalaman dan dokumentasi luaran.

1# Komen tunggal (satu baris)
2"""Komen berbilang baris,
3lebih daripada satu baris"""

Ringkasan: teknik bagi setiap fasa

1.2Pelaporan penggunaan teknik pemikiran komputasional (1.1.2)

Format laporan dalam buku teks: untuk setiap fasa, tulis teknik yang digunakan dan hasilnya. Contoh ringkas untuk padang bola (ms. 19-22):

Contoh Aktiviti 1.1 dan 1.2: bil elektrik (jawapan contoh)

Masalah (ms. 18): kadar RM0.218 untuk 1-200 kWj sebulan dan RM0.492 untuk 201 kWj ke atas. Andaian (buku tidak menjelaskan sama ada kadar dikenakan secara berperingkat): 200 kWj pertama dikenakan RM0.218 dan baki dikenakan RM0.492. Carta alir dan semakan di bawah hanyalah contoh berdasarkan andaian ini; soalan latihan tidak bergantung padanya.

• Leraian: kira kos 200 kWj pertama; kira kos baki kWj.
• Pengecaman corak: kedua-dua kos = kWj × kadar.
• Peniskalaan: kWj dan dua kadar; abaikan perkara lain.
• Pengitlakan: carta alir di bawah, boleh digunakan untuk kadar lain.

Semakan: 350 kWj = 200 × 0.218 + 150 × 0.492 = 43.60 + 73.80 = RM117.40.

1.3Projek mini berkumpulan (1.1.3)

Projek pembangunan atur cara biasanya dilakukan secara berkumpulan. Aktiviti 1.3 (ms. 24): bina atur cara untuk mengira jumlah luas permukaan dan isi padu sebuah tangki air berbentuk silinder. Langkah projek:

1. Kaji pernyataan masalah.
2. Bincang teknik pemikiran komputasional bagi setiap fasa.
3. Hasilkan pelaporan lengkap.
4. Tampalkan pelaporan di dinding kelas; kumpulan lain menulis komen (Gallery Walk).
5. Bina atur cara dalam Python, laksanakan dan baiki ralat.
6. Hasilkan dokumen pustaka, panduan pengguna dan pelaporan, kemudian cetak.

Contoh jawapan ringkas

1Mula
2Masukkan jejari, tinggi
3Kira
     3.1 luas permukaan = 2 × 3.142 × jejari × (jejari + tinggi)
     3.2 isi padu = 3.142 × jejari × jejari × tinggi
4Papar luas permukaan, isi padu
5Tamat

1# Atur cara bagi mengira luas permukaan dan isi padu tangki air silinder
2
3# Pengisytiharan pemboleh ubah dan pemalar
4pi = 3.142
5# Input
6jejari = float(input("Masukkan jejari: "))
7tinggi = float(input("Masukkan tinggi: "))
8
9# Proses
10luas = 2 * pi * jejari * (jejari + tinggi)
11isi_padu = pi * jejari * jejari * tinggi
12
13# Output
14print("Luas permukaan tangki ialah", luas)
15print("Isi padu tangki ialah", isi_padu)

Ujian manual untuk jejari 7 dan tinggi 10: luas = 2 × 3.142 × 7 × 17 = 747.796; isi padu = 3.142 × 7 × 7 × 10 = 1539.58. Output Python mesti sama.