Μάθημα : Β' ΤΑΞΗ - Εισαγωγή στην επιστήμη των Η/Υ

Προβλήματα αντιμετωπίζουμε και καθημερινά στη ζωή μας όπως, για παράδειγμα, πώς θα πάω στο σχολείο, τί θα φάω σήμερα, πού θα πάω βόλτα με τους φίλους μου, πώς θα τακτοποιήσω το δωμάτιο μου.

Τα προβλήματα είναι καταστάσεις που πρέπει να αντιμετωπιστούν αλλά δε γνωρίζουμε το πώς. Προβλήματα προκύπτουν όταν ένα εμπόδιο δυσκολεύει την επίτευξη ενός στόχου.

Πρόβλημα είναι μια κατάσταση που απαιτεί λύση αλλά η λύση της δεν είναι γνωστή ούτε προφανής.

Κατηγορίες προβλημάτων

Επιλύσιμα. Χαρακτηρίζονται τα προβλήματα των οποίων η λύση έχει διατυπωθεί ή η συνάφειά τους με άλλα, ήδη λυμένα, μας επιτρέπει να θεωρούμε βέβαιη την δυνατότητα επίλυσής τους. Παραδείγματα τέτοιων προβλημάτων είναι η επίλυση δευτεροβάθμιων εξισώσεων, ο
υπολογισμός του ρεύματος σε ένα κύκλωμα, η κατασκευή μιας γέφυρας, η εξοικονόμηση ενέργειας, η οργάνωση μιας βιβλιοθήκης.
Ανοικτά. Χαρακτηρίζονται τα προβλήματα των οποίων η λύση δεν έχει ακόμα βρεθεί, ούτε έχει αποδειχθεί ότι δεν επιδέχονται λύση. Ως ανοικτά προβλήματα μπορούμε να αναφέρουμε την ανακάλυψη ζωής σε άλλους πλανήτες, τη θεραπεία του καρκίνου, την πρόβλεψη των
σεισμών.
Μη επιλύσιμα. Χαρακτηρίζονται τα προβλήματα για τα οποία έχουμε καταλήξει στην παραδοχή ότι δεν μπορούν να λυθούν. Τέτοια προβλήματα είναι ο τετραγωνισμός του κύκλου, το ταξίδι στο παρελθόν, η γήρανση του ανθρώπου.

Στα υπολογιστικά προβλήματα ζητούμε να βρούμε την απάντηση που ικανοποιεί τα δεδομένα του προβλήματος, έχουμε τα προβλήματα Απόφασης που είναι ένα πρόβλημα στο οποίο η απάντηση είναι ένα ναι ή ένα όχι. (Για παράδειγμα, δεδομένου ότι ο καιρός είναι άστατος, να πάω στο σχολείο με το ποδήλατο;) και τα Βελτιστοποίησης είναι ένα πρόβλημα στο οποίο αναζητούμε την απάντηση που ικανοποιεί κατά τον καλύτερο τρόπο τα δεδομένα του. (Για παράδειγμα, δεδομένου ότι διαθέτω 100 ευρώ, ποιο είναι το καλύτερο κινητό που μπορώ να αγοράσω;)

Δεδομένο προβλήματος ονομάζεται ένα γνωστό ή αποδεκτό στοιχείο το οποίο χρησιμοποιείται ως βάση ή προϋπόθεση για την επίλυση του προβλήματος.

Ζητούμενο προβλήματος είναι αυτό που ψάχνουμε για να βγούμε από τη δύσκολη κατάσταση στην οποία βρισκόμαστε.

τα δεδομένα και τα ζητούμενα πρέπει να έχουν τρεις (3) σημαντικές ιδιότητες: ορθότητα, πληρότητα και σαφήνεια.

Η ορθότητα είναι αναγκαίο να ελέγχεται κάθε φορά που επιδιώκεται η επίλυση ενός προβλήματος. Για παράδειγμα, έστω ότι σας ζητείται να ταξινομήσετε σε αλφαβητική σειρά τα επίθετα των συμμαθητών σας. Αν σας τα έχουν δώσει με ορθογραφικά λάθη, η ταξινόμηση που θα προκύψει θα είναι λανθασμένη. Πριν ξεκινήσουμε την προσπάθεια επίλυσης ενός προβλήματος πρέπει να ελέγξουμε την ορθότητα των δεδομένων.
Η πληρότητα πρέπει κι αυτή να ελέγχεται κάθε φορά που επιδιώκεται η επίλυση ενός προβλήματος. Έστω ότι στο παραπάνω παράδειγμα μας ζητάνε να ταξινομηθούν οι συμμαθητές μας με βάση την ημερομηνία γέννησης και δεν έχουμε όλα τα στοιχεία τότε τα δεδομένα είναι ελλιπή και δεν μπορούμε να επιλύσουμε το πρόβλημα.
Η σαφήνεια είναι ενας σημαντικός παράγοντας για την ορθή επίλυση ενός προβλήματος. Τα δεδομένα αλλά και τα ζητούμενα, πρέπει να είναι σαφή, δηλαδή δεν πρέπει να υπάρχουν περιθώρια για παρερμηνείες. Οι διαθέσιμες επιλογές πρέπει να είναι συγκεκριμένες, έτσι ώστε να μην απαιτούνται διευκρινιστικές ερωτήσεις από το πρόσωπο που καλείται να λύσει το πρόβλημα.

Η επίλυση περιλαμβάνει την ανάλυση, μοντελοποίηση, σχεδίαση, και υλοποίηση μίας κατάλληλης λύσης του προβλήματος με τον υπολογιστή.

Βασικές έννοιες στην επίλυση προβλημάτων είναι η δομή, η ανάλυση και η σύνθεση. Δηλαδή με ποιο τρόπο τα επιμέρους στοιχεία σχετίζονται και συνδέονται μεταξύ τους, πως γίνεται ο διαχωρισμός και πως η Σύνθεση των στοιχείων αυτών, έτσι ώστε να δημιουργείται ένα σύνολο.

Όταν το ενιαίο σύνολο είναι το πρόβλημα, τα επιμέρους στοιχεία είναι τα μικρότερα προβλήματα στα οποία χωρίζεται, τα υποπροβλήματα.

Αναλυτική (Top Down problem solving) είναι η μεθοδολογία επίλυσης προβλημάτων που βασίζεται στη σχεδίαση από το γενικό στο ειδικό.

Συνθετική (bottom up problem solving) είναι η μεθοδολογία επίλυσης προβλημάτων που βασίζεται στη σχεδίαση από το ειδικό στο γενικό με τη σύνδεση των δεδομένων.

Μεικτή (mixed), είναι η μεθοδολογία επίλυσης προβλημάτων που συνδυάζει την αναλυτική και τη συνθετική μέθοδο. Σύμφωνα με τη μεικτή μεθοδολογία, κάποια από τα υποπροβλήματα

Αξιολόγηση της λύσης. Το στάδιο αξιολόγησης της λύσης είναι πολύ σημαντικό. Για να ελέγξουμε εάν έχουμε επιλύσει σωστά ένα πρόβλημα, αρχικά καταγράφουμε υποθετικά δεδομένα σύμφωνα με τις απαιτήσεις του προβλήματος. Στη συνέχεια, εφαρμόζουμε τα βήματα επίλυσης για να εξάγουμε τα αποτελέσματα. Τέλος, συγκρίνουμε τα αποτελέσματα που πήραμε με τα ζητούμενα του προβλήματος. Εάν διαπιστώσουμε λάθος, εντοπίζουμε το τμήμα της λύσης που εκτελεί τη λανθασμένη λειτουργία, το διορθώνουμε και επαναλαμβάνουμε τη διαδικασία ελέγχου, έως ότου τα αποτελέσματα να μη διαφέρουν από τα ζητούμενα