เมธอด และขอบเขตของตัวแปร

1. เมธอด และขอบเขตของตัวแปร 01204111 คอมพิวเตอร์และการโปรแกรม

2. เนื้อหา • แนะนำเมธอด • การประกาศและใช้งานเมธอด • ขอบเขตของตัวแปร

3. แนะนำเมธอด

4. การแบ่งงานเป็นส่วน ๆ • ใน Python เราสามารถแบ่งโปรแกรมที่เขียนเป็นฟังก์ชันย่อย ๆ เพื่อลดทั้งความซ้ำซ้อนและความซับซ้อน • ใน C# เราก็ทำได้เช่นเดียวกัน โดยใช้เมธอด

5. ฟังก์ชัน vs เมธอด • เมธอดกับฟังก์ชันเป็นชื่อที่ใช้เรียกส่วนของโปรแกรมที่เขียนเป็นส่วนย่อย ๆ เช่นเดียวกัน • อย่างไรก็ตาม เมธอด (method) นั้นมีความหมายที่เฉพาะเจาะจงกว่าในภาษาโปรแกรมเชิงวัตถุ • อย่างไรก็ตาม ก่อนที่เราจะได้ศึกษาการโปรแกรมเชิงวัตถุ เราจะใช้เมธอดในลักษณะเดียวกับฟังก์ชันในภาษา Python

6. แนวคิด • เราจะเริ่มโดยการยกตัวอย่างการใช้เมธอดในการออกแบบโปรแกรม • ในส่วนนี้จะคล้ายกับเนื้อหาที่เคยพิจารณามาแล้วในส่วนของภาษาไพธอน แต่งานที่ทำจะซับซ้อนขึ้น • ในตอนแรกนี้ นิสิตอาจจะยังไม่เข้าใจไวยากรณ์ในการนิยามเมธอด แต่ขอให้พยายามทำความเข้าใจกับภาพรวมและการนำไปใช้ก่อน

7. ตัวอย่าง จงเขียนโปรแกรมที่รับจำนวนเต็ม N จากผู้ใช้ แล้วพิมพ์รูปสี่เหลี่ยมขนาด N คอลัมน์ คูณ N บรรทัด ที่ประกอบด้วยตัวอักขระ * Enter N: 3 ****** *** Enter N: 4 ******** **** **** Enter N: 6 ************ ****** ****** ****** ******

8. วางแผน: ขั้นตอนคร่าว ๆ • รับค่า N • พิมพ์ทีละบรรทัด จำนวน N ครั้ง • แต่ละบรรทัด พิมพ์ * จำนวน N ครั้งแล้วขึ้นบรรทัดใหม่ ************ ****** ****** ****** ******

9. วางแผน: ภาพรวมของงานที่ต้องทำ โปรแกรมพิมพ์สี่เหลี่ยม รับค่า N พิมพ์สี่เหลี่ยม ขนาด N x N พิมพ์ดาวเป็นแถว ความยาว N ตัวอักษร

10. เริ่มต้นเขียน: โปรแกรมหลัก โปรแกรมพิมพ์สี่เหลี่ยม • สำหรับงานย่อย ๆ แต่ละงาน เราจะสมมติว่าเรามีคำสั่งสำหรับงานนั้นอยู่แล้ว (แต่จริง ๆ ยังไม่มี) รับค่า N พิมพ์สี่เหลี่ยม ขนาด N x N static void Main() { int n = int.Parse(Console.ReadLine()); PrintSquare(n); Console.ReadLine(); } คำสั่งนี้ยังไม่มีจริงเราต้องเขียนขึ้นมาเอง

11. เมธอดแสดงสี่เหลี่ยม • เมธอดดังกล่าวจะเรียกใช้เมธอด PrintLineที่ยังไม่มีอยู่จริงเช่นกัน static void PrintSquare(int n) { int i = 0; while(i < n) { PrintLine(n); i++; } } พิมพ์สี่เหลี่ยม ขนาด N x N พิมพ์ดาวเป็นแถว ความยาว N ตัวอักษร คำสั่งนี้ยังไม่มีจริงเราต้องเขียนขึ้นมาเองเช่นกัน

12. เมธอด PrintLine • สุดท้ายเราจะเขียนเมธอด PrintLine ที่พิมพ์เส้นความยาว n ด้วยดวงดาว static void PrintLine(int n) { int i = 0; while(i < n) { Console.Write("*"); i++; } Console.WriteLine(); }

13. โปรแกรมทั้งหมด using System;namespace box1{  class Program  {    static void PrintLine(int n)    {int i = 0;while(i < n)      {Console.Write("*");        i++;      }Console.WriteLine();    }     static void PrintSquare(int n)    {int i = 0;while(i < n)      {PrintLine(n);        i++;      }    } public static void Main(string[] args)    {int n = int.Parse(Console.ReadLine());PrintSquare(n);Console.ReadLine();    }  }} • โปรแกรมทั้งหมดดูยาวพอสมควร แต่ถ้าเราพิจารณาและทำความเข้าใจกับโปรแกรมเป็นส่วนย่อยไปก่อน เราจะสามารถปะติดปะต่อการทำงานทั้งหมดได้โดยไม่ยากนัก เมธอด PrintLine เมธอด Main เมธอด PrintSquare

14. การประกาศและใช้งานเมธอดการประกาศและใช้งานเมธอด

15. รูปแบบการประกาศเมธอด • ไวยากรณ์ในการประกาศเมธอดเป็นดังนี้ static แบบชนิดข้อมูลที่คืนค่าชื่อเมธอด( รายการพารามิเตอร์) { // โปรแกรมของเมธอด } • จากตัวอย่างที่ผ่านมา เราสามารถเขียนเมธอดที่คำนวณแล้วส่งค่ากลับมายังโปรแกรมส่วนที่เรียกใช้ได้ เราต้องระบุแบบชนิดของข้อมูลที่จะคืนค่ากลับนี้เมื่อประกาศเมธอดด้วย • เราจะส่งข้อมูลให้กับเมธอดผ่านทางพารามิเตอร์

16. คำหลัก static • ในส่วนนี้เราจะเห็นคำว่า staticเมื่อตอนที่เราประกาศเมธอด รวมถึงในตอนหลังที่ใช้ในการประกาศตัวแปรครอบคลุม • เราจะเข้าใจความหมายของคำหลักดังกล่าวมากขึ้นเมื่อได้ศึกษาการโปรแกรมเชิงวัตถุแล้ว ในขั้นนี้ให้ใช้ตามที่ระบุไปก่อน

17. ตัวอย่างการประกาศ • เมธอดที่คำนวณค่าของพหุนามกำลังสอง ax2 + bx + c static double Poly(double a, double b, double c, double x) { return a*x*x + b*x + c; } รับพารามิเตอร์ a, b, c และ x คืนค่าเป็น double เมธอดชื่อ poly

18. ตำแหน่งที่ประกาศ using System;namespace met_examples{  class Program  {    static doublePoly(double a,  double b,  double c,double x)    {     return a*x*x + b*x + c;    }public static void Main()    {    }  }} • ประกาศเมธอดภายในคลาส • ภายนอกเมธอด Main • ไม่สามารถประกาศเมธอดภายในเมธอดได้

19. การประกาศเมธอด • การประกาศเมธอดนั้นมีส่วนสำคัญสองส่วนคือ 1. ส่วนหัวของเมธอด (header) static double Poly(double a, double b, double c, double x) { return a*x*x + b*x + c; } 2. ส่วนตัวของเมธอด (body)

20. ส่วนหัวของเมธอด (method header) static double Poly(double a, double b, double c, double x) • ส่วนหัวของเมธอดเป็นการประกาศต่อสาธารณะว่ารูปแบบในการใช้งานของเมธอดนี้เป็นอย่างไร • นอกจากนี้ยังเป็นการระบุอย่างไม่เป็นทางการถึงข้อตกลงว่าเมธอดนี้จะทำงานอะไร เช่นในตัวอย่างนี้: เมธอด Poly(double a, double b, double c, double x) คำนวณค่าพนุนามกำลังสอง ax2 + bx + c

21. ส่วนตัวของเมธอด (method body) • ส่วนหัวของเมธอดเป็นการระบุสัญญาต่อสาธารณะ • ส่วนตัว (body) ของเมธอดระบุโปรแกรมที่ทำงานตามที่สัญญาไว้ --- เป็นรายละเอียดภายในของเมธอด เมธอดอื่น ๆ เมธอด Poly การทำงานจริง ๆ ระบุที่ส่วนตัวของเมธอด เรียกใช้งานตามที่ระบุไว้ ในส่วนหัวของเมธอด

22. การนำเมธอดไปใช้ • เราสามารถเรียกใช้เมธอดที่นิยามได้จากเมธอดต่าง ๆ ในคลาส public static void Main(string[] args)    { double k = 3;double y = Poly(1,2,4,k);Console.WriteLine(y);Console.ReadLine();    }

23. ความหมายของการเรียกใช้งานเมธอดความหมายของการเรียกใช้งานเมธอด ข้อตกลงของเมธอด การเรียกใช้งาน double y = Poly(1,2,4,k); เมธอด Poly(a, b, c, x) คำนวณค่าพนุนามกำลังสอง ax2 + bx + c ให้ y มีค่าเท่ากับ "ผลการคำนวณค่าพนุนามกำลังสอง 1.k2 + 2.k + 4." ความหมายของการเรียกใช้งานนี้

24. ตัวอย่างการเรียกใช้งานเมธอด (1) โปรแกรมของเรามี 2 เมธอด คือ Poly ซึ่งเป็นเมธอดย่อย และ Main ซึ่งเป็นโปรแกรมหลัก using System;namespacemet_examples{  class Program  {    static doublePoly(double a, double b, double c,double x)    {     return a*x*x + b*x + c;    }public static void Main()    { double k = 3; double y = Poly(1,2,4,k);Console.WriteLine(y);Console.ReadLine();    }  }} เรียกใช้เมธอด Poly ที่นี่ โปรแกรมเริ่มทำงานที่นี่

25. ตัวอย่างการเรียกใช้งานเมธอด (2) using System;namespacemet_examples{  class Program  {    static doublePoly(double a, double b, double c,double x)    {     return a*x*x + b*x + c;    }public static void Main()    { double k = 3; double y = Poly(1,2,4,k);Console.WriteLine(y);Console.ReadLine();    }  }} ค่าของพารามิเตอร์จากจุดที่เรียก ถูกส่งให้กับเมธอด 19 a 1 b 2 k 3 c 4 y 19 x 3 ผลลัพธ์: 19

26. การส่งพารามิเตอร์ (1) using System;namespacemet_examples{  class Program  {    static doublePoly(double a, double b, double c,double x)    {     return a*x*x + b*x + c;    }public static void Main()    { double k = 3; double y = Poly(1,2,4,k);Console.WriteLine(y);Console.ReadLine();    }  }} ขั้นตอนที่สำคัญมากในการเรียกใช้งานเมธอด ก็คือขั้นตอนการส่งพารามิเตอร์

27. การส่งพารามิเตอร์ (2)     static doublePoly(double a, double b, double c,double x) double y = Poly(1,2,4,k); • ในขั้นตอนนี้ พารามิเตอร์ที่เราส่งให้กับเมธอด จะถูก "จับคู่" กับพารามิเตอร์ที่ประกาศไว้ในส่วนหัวของเมธอด

28. การส่งพารามิเตอร์ (3)     static doublePoly(double a, double b, double c,double x) double y = Poly(1,2,4,k); • พารามิเตอร์ทางการ (Formal parameters)คือพารามิเตอร์ที่ประกาศไว้ที่ส่วนหัวของเมธอด • พารามิเตอร์จริง (Actual parameters)คือพารามิเตอร์ที่ส่งให้กับเมธอดจริง ๆ

29. การส่งพารามิเตอร์ (4)     static doublePoly(double a, double b, double c,double x) double y = Poly(1,2,4,k); • ในตัวอย่างข้างต้นนี้ เมื่อมีการเรียกใช้เมธอด สิ่งที่เกิดขึ้นก็คือ ระบบจะคำนวณค่าของพารามิเตอร์จริงทุกตัวให้เสร็จสิ้น จากนั้นจะส่งค่าที่คำนวณได้ให้กับ พารามิเตอร์ทางการในเมธอด

30. การเรียกใช้งานเมธอด: แบบฝึกหัด 1 using System;namespacemet_examples{  class Program  {    static doublePoly(double a, double b, double c,double x)    {     return a*x*x + b*x + c;    }public static void Main()    { double k = 3;       double y = Poly(2,k,k+3,2);Console.WriteLine(y);Console.ReadLine();    }  }} ผลลัพธ์ของโปรแกรมนี้คืออะไร? 20

31. การส่งค่า: เฉลย using System;namespacemet_examples{  class Program  {    static doublePoly(double a, double b, double c,double x)    {     return a*x*x + b*x + c;    }public static void Main()    { double k = 3;       double y = Poly(2,k,k+3,2);Console.WriteLine(y);Console.ReadLine();    }  }} 2 3 6 2

32. การส่งพารามิเตอร์แบบ Pass by value • รูปแบบของการส่งพารามิเตอร์ในตัวอย่างข้างต้น ซึ่งเป็นรูปแบบมาตรฐานของ C# เรียกว่าการส่งค่าแบบ Pass by value • นั่นคือ เป็นการส่งพารามิเตอร์ที่ส่งเฉพาะค่า (value) ของพารามิเตอร์จริงให้กับเมธอด • ยังมีรูปแบบอื่น ๆ ในการส่งค่าอีก ซึ่งเราจะได้พิจารณาถัด ๆ ไป

33. การเรียกใช้งานเมธอด: แบบฝึกหัด 2 using System;namespacemet_examples{  class Program  {    static doublePoly(double a, double b, double c,double x)    { /* ละไว้ */}    public static void Main()    { double k = 3;       double y = Poly(2,k,k+3,2);Console.WriteLine(y);      y = Poly(1,1,1,10);Console.WriteLine(y);Console.WriteLine(Poly(1,2,3,2));Console.ReadLine();    }  }} ผลลัพธ์ของโปรแกรมนี้คืออะไร? 20111 11

34. คำสั่ง return(1) static int Min(int x, int y) { if(x < y) return x; return y; } static void Main(string [] args) { int a = int.Parse( Console.ReadLine()); int b = int.Parse( Console.ReadLine()); Console.WriteLine(Min(a,b)); } • รูปแบบ: returnค่า; • คำสั่ง return จะคืนค่ากลับไปยังจุดที่เรียกทันที แม้ว่าจะไม่ใช่คำสั่งสุดท้ายก็ตาม

35. คำสั่ง return (2) static int Min(int x, int y) { if(x < y) return x; return y; } • คำสั่ง return จะคืนค่ากลับไปยังจุดที่เรียกทันที แม้ว่าจะไม่ใช่คำสั่งสุดท้ายก็ตาม Console.WriteLine( Min(100,15)); x 100 y 15 15

36. คำสั่ง return (3) static int Min(int x, int y) { if(x < y) return x; return y; } • คำสั่ง return จะคืนค่ากลับไปยังจุดที่เรียกทันที แม้ว่าจะไม่ใช่คำสั่งสุดท้ายก็ตาม Console.WriteLine( Min(10,100)); x 10 y 100 10

37. เมธอดที่ไม่คืนค่า • ในการแบ่งงานเพื่อมาพัฒนาเป็นเมธอดนั้น หลาย ๆ ครั้งเราพบว่าเมธอดนั้นมีการทำงานที่เสร็จในตัวเอง เช่น พิมพ์ค่าผลลัพธ์ • เมธอดเหล่านั้นมักไม่มีการคืนค่ากลับมายังโปรแกรมในส่วนที่เรียกใช้ ในการประกาศ เราจะระบุแบบชนิดข้อมูลที่เมธอดคืนกลับมาเป็นชนิด void static void PrintLine(int n) { int i = 0; while(i < n) { Console.Write("*"); i++; } Console.WriteLine(); }

38. คำสั่ง return ในเมธอดที่ไม่คืนค่า • ในทำนองเดียวกับในเมธอดที่คืนค่า คำสั่ง return ในเมธอดที่ไม่คืนค่าทำให้เมธอดจบการทำงาน และคืนการทำงานกลับไปที่จุดที่เรียกเมธอดนั้น

39. ตัวอย่าง ตัวอย่างการทำงาน   class Program  {        static void Test(int n)    {int i = 0;while(true)      {Console.WriteLine(i);        i++;if(i > n)          return;      }    }public static void Main(string[] args)    {int a = int.Parse(Console.ReadLine());Test(a);Console.ReadLine();    }  } 3 0 1 2 3 • พิจารณาเมธอด Test และคำสั่ง while • สังเกตว่าคำสั่ง while ดังกล่าวไม่มีทางหยุดการทำงานเอง เนื่องจากเงื่อนไขเป็นจริงตลอดเวลา อย่างไรก็ตามคำสั่ง return ที่จะถูกทำงานเมื่อ i > n จะทำให้เมธอดหยุดทำงาน

40. ตัวอย่าง: เมธอดเพื่อลดความซ้ำซ้อน • มีโปรโมชั่นโทรศัพท์สองแบบ คือ • แบบ A:จ่ายรายเดือน 50 บาท โทรฟรี 50 นาที จากนั้นคิดนาทีละ 1.5 บาท • แบบ B:จ่ายรายเดือน 150 บาท โทรฟรี 100 นาที หลังจากนั้นคิดนาทีละ 1 บาท • ให้เขียนโปรแกรมรับเวลาที่คาดว่าจะใช้โทรศัพท์จากนั้นให้แนะนำว่าจะใช้โปรโมชั่นใด

41. public static void Main(string[] args)    {Console.Write("Enter expected usage: ");int u = int.Parse(Console.ReadLine());double price1;if(u <= 50)        price1 = 50;else        price1 = 50 + (u - 50)*1.5;double price2;if(u <= 100)        price2 = 150;else        price2 = 150 + (u - 100)*1.0;if(price1 < price2)Console.WriteLine("Plan A is better.");elseConsole.WriteLine("Plan B is better.");Console.ReadLine();    } โปรแกรมที่ไม่ใช้เมธอด • พิจารณาส่วนของโปรแกรมที่ใช้คำนวณค่าใช้จ่าย • ส่วนของโปรแกรมนั้นคล้ายกันมาก

42. ส่วนของโปรแกรมที่คล้ายกันส่วนของโปรแกรมที่คล้ายกัน • พิจารณาส่วนที่เหมือนกัน และต่างกัน • ส่วนที่ต่างกัน สามารถแยกออกมาเป็นพารามิเตอร์ของเมธอดได้ double price1;if(u <= 50)      price1 = 50;else      price1 = 50 + (u - 50)*1.5; double price2;if(u <= 100)      price2 = 150;else      price2 = 150 + (u -100)*1.0; ราคาต่อนาทีในส่วนที่เหลือ จำนวนนาทีที่โทรฟรี ค่าใช้จ่ายรายเดือน

43. เมธอดสำหรับคำนวณ     static doubleCalculatePrice(doublemonthlyFee,doublefreeMinutes,double rate,double usage)    {if(usage <= freeMinutes)        return monthlyFee;else        return monthlyFee + (usage - freeMinutes) * rate;    } • เราแยกการคำนวณที่เหมือนกันออกมาเป็นเมธอด • สังเกตการตั้งชื่อตัวแปรที่สื่อความหมาย

44. โปรแกรมหลัก public static void Main(string[] args)    {Console.Write("Enter expected usage: ");int u = int.Parse(Console.ReadLine());double price1 = CalculatePrice(50, 50, 1.5, u);double price2 = CalculatePrice(150, 100, 1.0, u);if(price1 < price2)Console.WriteLine("Plan A is better.");elseConsole.WriteLine("Plan B is better.");Console.ReadLine();    } • โปรแกรมหลักก็สั้นลง และอ่านเข้าใจได้ง่ายขึ้น

45. มุมนักคิด จงเขียนโปรแกรมที่รับจำนวนเต็ม N จากผู้ใช้ แล้วพิมพ์รูปสามเหลี่ยม ขนาด N คอลัมน์ คูณ N บรรทัด ที่ประกอบด้วยตัวอักขระ * Enter N: 3 *** *** Enter N: 4 *** *** **** Enter N: 6 *** *** **** ***** ****** หมายเหตุ:ให้เขียนเมธอด PrintTriangle(int n) ที่พิมพ์สามเหลี่ยมดังกล่าว เมธอด PrintTriangleสามารถเรียกใช้เมธอด PrintLineที่เขียนไว้ก่อนได้

46. คำแนะนำ • ให้พิจารณาปรับแก้จากเมธอด PrintSquare static void PrintSquare(int n) { int i = 0; while(i < n) { PrintLine(n); i++; } } Enter N: 6 *** *** **** ***** ****** ส่วนใดที่ทำให้ไม่ได้ผลลัพธ์ตามต้องการ?

47. ขอบเขตของตัวแปร

48. ตัวแปรของเมธอด เมธอดอื่น ๆ เมธอด Poly • ในการทำงานของเมธอดที่ซับซ้อนมากขึ้น อาจมีความจำเป็นต้องใช้ตัวแปรในการเก็บค่าชั่วคราวระหว่างการทำงาน การทำงานจริง ๆ ระบุที่ส่วนตัวของเมธอด เรียกใช้งานตามที่ระบุไว้ ในส่วนหัวของเมธอด สามารถประกาศตัวแปรในส่วนตัวเมธอดได้

49. ตัวอย่าง พิจารณาตัวอย่างจากการคำนวณค่าของฟังก์ชันที่ซับซ้อน static doubleMyFunc(double a, double b, double c){double x = 2 * Math.Pow(a,b);double y = c / x;double z = Math.Exp(a + b/c);  return y + z;}

50. ตัวแปรท้องถิ่น (local variables) • ตัวแปรที่เราประกาศภายในเมธอด ซึ่งรวมไปถึงตัวแปรในพารามิเตอร์ทางการด้วย จะรวมเรียกว่าตัวแปรท้องถิ่นของเมธอด(local variable) static doubleMyFunc(double a, double b, double c){double x = 2 * Math.Pow(a,b);double y = c / x;double z = Math.Exp(a + b/c);  return y + z;} ตัวแปรท้องถิ่นของเมธอด MyFuncคือ a, b, c, x, y, และ z