ภาษา Python นำไปใช้กับศาสตร์ทางวิทยาศาสตร์สุขภาพ

ภาษา Python เป็นภาษาคอมพิวเตอร์ภาษาหนึ่งที่กำลังได้รับความนิยมอย่างรวดเร็ว เนื่องมาจากความง่ายของโครงสร้างภาษาที่ทำให้ผู้ริเริ่มเรียนรู้ภาษาคอมพิวเตอร์สามารถเข้าใจหลักการเขียนโปรแกรมและสามารถนำไปสร้างเป็นโปรแกรมอย่างง่าย ทั้งยังเป็นภาษาที่ผู้พัฒนาโปรแกรมยักษ์ใหญ่อย่าง Google เลือกใช้ เป็นภาษาที่มีความหลากหลายและมีให้เลือกใช้ในเกือบจะทุก ๆ ระบบปฏิบัติการ ทำให้ไพธอนกลายเป็นภาษาคอมพิวเตอร์ที่มีผู้นำไปพัฒนาเป็นโปรแกรมใช้งานในด้านต่าง ๆ มากที่สุด

หนังสือเล่มนี้จะนำท่านเพลิดเพลินไปกับการเรียนรู้ภาษาไพธอนตั้งแต่เริ่มต้น โดยมีตัวอย่างโปรแกรมที่เกี่ยวข้องกับการคำนวณด้านวิทยาศาสตร์สุขภาพ จุลชีววิทยา ตลอดจนการค้นหาสำหรับงานทางชีวสารสนเทศเบื้องต้น เหมาะสำหรับนักเรียน นิสิต นักศึกษาและบุคคลทั่วไปที่สนใจอยากจะเรียนรู้วิธีการเขียนโปรแกรมคอมพิวเตอร์ขั้นพื้นฐานสำหรับการสร้างโปรแกรมใช้งานอย่างง่าย ก็สามารถนำมาอ่านและศึกษาด้วยตนเองเพื่อพัฒนาความรู้ความเข้าใจในเรื่องการเขียนโปรแกรม หรือเพื่อสร้างโปรแกรมที่สามารถประยุกต์ใช้กับสิ่งที่ตนเองสนใจได้

บทที่ 1 ภาษาไพธอนและโปรแกรม

คอมพิวเตอร์ มีบทบาทอย่างมากกับชีวิตในปัจจุบันของมนุษย์ยุคใหม่ แทบจะเรียกได้ว่าเป็นปัจจัยหนึ่งของชีวิตเลยก็ว่าได้ ส่วนสำคัญที่มีผลต่อการทำงานของอุปกรณ์ที่มีคอมพิวเตอร์นั้น คือ ซอฟต์แวร์ (software) สื่อกลางในการติดต่อระหว่างความต้องการใช้งานอุปกรณ์ของมนุษย์กับการทำงานของตัวอุปกรณ์หรือที่เรียกว่า ฮาร์ดแวร์ (hardware) ให้สามารถทำงานในทิศทางตามที่ต้องการ

ภาษาคอมพิวเตอร์จัดเป็นภาษาที่มีรูปแบบแน่นอน (formal languages) ถูกพัฒนาและ ออกแบบเพื่อการใช้งานตามวัตถุประสงค์ที่กำหนด เช่นเดียวกับสมการทางคณิตศาสตร์ สูตรเคมี ฯลฯ มีลักษณะตรงกันข้ามกับภาษาที่ใช้สื่อสารกันทั่วไป เช่น ภาษาไทย ภาษาอังกฤษ ภาษาจีน ฯลฯ ซึ่งจัดเป็นภาษาที่เกิดและมีวิวัฒนาการเองตามธรรมชาติ (natural language) ภาษาคอมพิวเตอร์มีลักษณะที่ไม่กำกวม ตีความตามตัวอักษรที่เขียนเป็นคำสั่ง ในขณะที่ภาษาพูดและภาษาเขียนของเรามีลักษณะที่กำกวมหรือชัดเจนก็ได้ และอาจจะมีความหมายตรงตัวหรือเป็นแค่เชิงอุปมาอุปไมย ตัวอย่างที่เห็นได้ชัดคือบทกวีที่มีลักษณะแทบจะตรงกันข้ามกับภาษาคอมพิวเตอร์ทุกประการ

บทที่ 2 เริ่มต้นใช้งานไพธอน

2.1 โปรแกรมภาษาไพธอน

เป็น Open  Source ที่ได้รับการดูแลจากหน่วยงานที่ไม่แสวงหากำไรในนามของ Python Software Foundation ซึ่งทุกคนสามารถเข้าไปดาวน์โหลดได้ฟรีที่เว็บไซต์ https://www.python.ors ตัวโปรแกรมมีให้ดาวน์โหลดได้ในหลายระบบปฏิบัติการ ทั้ง Windows, Linux/UNIX, MacOS และสำหรับระบบปฏิบัติการอื่น ๆ มี 2 เวอร์ชันหลัก คือ Python 2.7.x และ Python 3xx อย่างไรก็ตาม Python 2.7.x จะหยุดพัฒนาในอีกไม่นาน ในการติดตั้งภาษาไพธอนสำหรับการเรียนรู้ไปพร้อมกับหนังสือเล่มนี้ให้ติดตั้งไพธอนเวอร์ชันล่าสุด โดยดำเนินการติดตั้งตามคำแนะนำของผู้ดูแลเว็บไซต์

2.2 การติดตั้งโปรแกรมภาษาไพรอน

เข้าสู่เว็บไซต์ Python ทางการที่ https://www.python.org/downloads และทำการดาวน์โหลดโปรแกรมภาษาไพธอนที่สอดคล้องกับระบบปฏิบัติการของตัวเอง แนะนำให้ดาวน์โหลดไพธอนเวอร์ชันล่าสุดที่เป็น Python 3.x x เพื่อให้สอดคล้องกับเนื้อหาในบทเรียนนี้ หลังจากการติดตั้งเสร็จสิ้น สามารถตรวจสอบว่า python ได้รับการติดตั้งเสร็จเรียบร้อยแล้วหรือไม่ โดยไปที่โฟลเดอร์ Python 3.x ตรวจหาไฟล์ชื่อ IDE ถ้าพบแสดงว่าโปรแกรมภาษาไพรอนติดตั้งเรียบร้อยแล้ว

2.3 การใช้งานไพธอนในแบบตอบสนองทันที

เมื่อเริ่มต้นใช้งานโปรแกรมภาษาไพธอนเป็นครั้งแรก ไพธอนจะแสดงวินโดว์ Python Shell โดยมีเครื่องหมาย “>>” เรียกว่า Python prompt อยู่หน้าเคอร์เซอร์ที่กำลังกะพริบ ซึ่งแสดงถึงความ “พร้อม” ในการรอรับคำสั่งจากผู้ใช้งาน ผู้ที่เคยใช้งาน Command Prompt บนระบบปฏิบัติการ Windows จะรู้สึกคุ้นเคยกับรูปแบบที่ปรากฏเพราะมีลักษณะในเบื้องต้นที่คล้ายคลึงกัน เมื่อทดลองทำการคำนวณเบื้องต้นโดยพิมพ์ 10 + 7 แล้วกดคีย์ แnter (สำหรับ PC) หรือ return (สำหรับ Mac) เครื่องก็จะประมวลผลและให้คำตอบ 17 ทันทีในบรรทัดถัดไป และขึ้นเครื่องหมายพร้อม “>>> ” เพื่อรอรับคำสั่งต่อไป แต่เมื่อทดลองพิมพ์ตัวอักษร เช่น python ลงไปตรง ๆ ไพธอนจะรายงานข้อผิดพลาดให้เห็นทันที

บทที่ 3 เล่นกับโปรแกรม

การเขียนโปรแกรม คือ การนำเอาคำสั่งและเงื่อนไขต่าง ๆ มาจัดเรียงกันเป็นลำดับเพื่อให้คอมพิวเตอร์ดำเนินการประมวลผล โดยสามารถใช้งานได้ทันทีหรือบันทึกเป็นไฟล์เก็บไว้ใช้งานในภายหลัง ในหนังสือเรื่อง “How to Think Like a Computer Scientist :  Learning with Python 3 Documentation, Release 3′ Edition” ผู้เขียนแนะนำการใช้งานโมดูล “turtle” สำหรับผู้เริ่มต้นเรียนรู้การเขียนโปรแกรม โมดูล turtle หรือโมดูลเต่า เป็นโมดูลเกี่ยวกับการวาดภาพใช้ง่าย จัดเป็นโมดูลที่เหมาะกับการเรียนรู้หลักการทำงานของตัวโปรแกรมที่เขียน

บทที่ 4 สตริง

“สตริง (string)” ในภาษาอังกฤษ หมายถึงลักษณะของสิ่งยาว ๆ ที่มีลักษณะแบบเดียวกับเส้นเชือก ลวด ที่มักจะใช้มัดหรือผูกได้ ในภาษาคอมพิวเตอร์จะมองภาพตัวหนังสือ ตัวเลข สัญลักษณ์ใด ๆ หรือแม้แต่ช่องว่าง ที่ถูกนำมาเรียงต่อ ๆ กันเป็นแถว แนว หรือบรรทัด ว่าเป็นเส้นของตัวอักษร จึงเป็นที่มาของคำว่า สตริง

ข้อมูลประเภทสตริงจัดอยู่ใน class ‘str’ เป็นข้อมูลที่ประกอบไปด้วยตัวอักษรภายในเครื่องหมายคำพูด โดยเราสามารถประยุกต์ใช้ฟังก์ชันการคำนวณบางตัว ซึ่งสามารถให้ผลลัพธ์ที่มีลักษณะจำเพาะที่ไม่ใช่ตัวเลข แต่เป็นแบบลักษณะของสตริง ฟังก์ชันอื่น ๆ เช่น type() print() int() และ float() ก็สามารถประยุกต์ใช้ได้กับข้อมูลแบบสตริงตามความเหมาะสมของสถานการณ์ class ‘str’ เป็นโมดูลเช่นเดียวกับ turtle ต่างกันที่ class ‘str’ เป็น build-in module หรือโมดูลมาตรฐานที่ไพธอนมีอยู่แล้วจึงไม่จำเป็นต้องใช้คำสั่ง import ผนวกโมดูลเข้ามาอีก ในบทเรียนนี้เราจะเรียนรู้ฟังก์ชันที่เกี่ยวข้องกับข้อมูลหรือตัวแปรสตริงเพิ่มเติม ฟังก์ชันใด ๆ ที่ออกแบบมาให้สามารถใช้งานเฉพาะกับสตริงโดยตรงในภาษาไพธอนจะเรียกว่า เมท็อดสตริง (string method)

บทที่ 5 ตัวแปรกลุ่ม Tuple / List / Dictionary

ข้อมูลที่หลากหลายสามารถรวมให้เป็นกลุ่มและนำมาจัดเก็บในที่เดียวกันเป็นกลุ่มข้อมูลได้โดยข้อมูลย่อยแต่ละชนิด แต่ละชุดสามารถจำแนกออกจากกันด้วยการใช้เครื่องหมายคอมม่าคั่น ไพธอนมีโครงสร้างการจัดเก็บข้อมูลแบบกลุ่มอยู่หลายประเภท ในบทที่แล้วเราได้รู้จักการจัดเก็บหรือกำหนดค่าข้อมูลแบบกลุ่มให้กับตัวแปรประเภท sequence 3 ชนิด คือ Tuple ( )  List [ ] และ Dictionary { }

ตัวแปร Tuple เป็นตัวแปรประเภท sequence ที่ใช้จัดเก็บกลุ่มข้อมูลที่รวบรวมอยู่ในวงเล็บธรรมดา การกำหนดค่าข้อมูลให้กับตัวแปร Tuple สามารถทำได้ดังนี้

จะเห็นว่าโครงสร้างการจัดเก็บข้อมูลโดยใช้ตัวแปร Tuple ทำให้รวบรวมข้อมูลที่เกี่ยวข้องกันเป็นกลุ่มก้อน รูปแบบการจัดเก็บข้อมูลในตัวอย่างจะคล้ายกับการบันทึกประวัติบุคคลซึ่งสามารถนำมาจัดเก็บซ้อนเข้าไปเป็นชั้น ๆ ได้

บทที่ 6 การตรวจสอบเงื่อนไข

ในการใช้ชีวิตประจำวันย่อมต้องเผชิญหน้ากับสภาวะที่ต้องตัดสินใจอยู่ตลอดเวลา การตัดสินใจมักจะลงเอยด้วยการเลือกทางใดทางหนึ่งจาก 2 ทางเลือกหรือมากกว่า เช่น ใช่ ไม่ใช่ ซ้าย/ขวา ไป/ไม่ไป เลือกข้อ 3 จากตัวเลือก 4 ตัวเลือก เป็นต้น กระบวนการตัดสินใจประกอบไปด้วย การกำหนดเงื่อนไข การประเมินข้อเท็จจริงตามเงื่อนไขและการเลือกตัวเลือกที่ถูกกำหนดโดยเงื่อนไข เช่น

ในโปรแกรมคอมพิวเตอร์เราเรียกกระบวนการเหล่านี้รวม ๆ ว่า การตรวจสอบเงื่อนไข (conditionals) การกำหนดเงื่อนไขเกิดขึ้นตอนออกแบบและเขียนโปรแกรม การประเมินข้อเท็จจริงและการเลือกตัวเลือกตามเงื่อนไขเกิดขึ้นตอนโปรแกรมทำงาน โดยโปรแกรมจะทำการตรวจสอบเหตุการณ์แต่ละเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นแล้วนำมาประเมินหาข้อเท็จจริงโดยใช้หลักการเปรียบเทียบข้อมูล ซึ่งคำตอบที่ได้ก็จะเป็นอย่างใดอย่างหนึ่งคือไม่จริงก็เท็จ ถ้าเป็นจริงก็จะดำเนินการตามตัวเลือกที่วางแผนไว้ ถ้าไม่จริงอาจจะไม่มีการดำเนินการใด ๆ หรืออาจดำเนินการตามทางเลือกสำรองอีกทางหนึ่ง

บทที่ 7 คำสั่งวนซ้ำ

การทำงานในโรงงานอุตสาหกรรม ในปัจจุบันมักจะใช้เครื่องจักรขนาดใหญ่ในการผลิตสินค้า โดยมีคนงานจำนวนหนึ่งคอยตรวจสอบการทำงานของเครื่องจักร ตรวจคุณภาพสินค้าแต่ละชิ้นที่ถูกลำเลียงผ่านสายพานการผลิต หรือนำสินค้าบรรจุลงกล่อง ซึ่งลักษณะรูปแบบการทำงานจะเป็นลักษณะซ้ำ ๆ ความผิดพลาดย่อมมีโอกาสเกิดขึ้นได้เนื่องมาจากความอ่อนล้าของร่างกาย ในทางตรงกันข้ามโปรแกรมคอมพิวเตอร์สามารถทำงานในรูปแบบซ้ำ ๆ กันได้อย่างดีเยี่ยม ผลการทำงานครั้งแรกเป็นอย่างไรครั้งสุดท้ายก็เป็นอย่างนั้นไม่เปลี่ยนแปลง การทำงานซ้ำ ๆ แบบวนลูปจึงเป็นคำสั่งพื้นฐานที่ทุกภาษาคอมพิวเตอร์ขาดไม่ได้ เรียกว่า iteration ในไพธอนมีคำสั่งวนซ้ำหรือวนลูปอยู่ 2 ชนิด คือ for loop และ while loop เราได้เรียนรู้ความหมายและการประยุกต์ใช้งานคำสั่ง for loop มาบ้างแล้วในบทที่ 3 บทที่ 4 และจากการประยุกต์ใช้งาน # 11 ในบทที่ 5 ซึ่งเป็นการใช้งานคำสั่ง for loop ในรูปแบบต่าง ๆ กัน เช่น

for ตัวแปรลูป in range (จำนวนเต็ม) หรือ (start, stop, step)

for ตัวแปรลูป in ตัวแปรสตริง / Tuple / List / Dictionary

แบบแรกอาจใช้เป็นเพียงการนับรอบหรือวนรอบการทำงานตามจำนวนเต็มที่กำหนดใน in range() หรืออาจจะเป็นการดึงตัวเลขที่เก็บในตัวแปรลูปแต่ละรอบมาใช้งาน ซึ่งตัวเลขจะถูกดึงออกมาตามลำดับหรือกระโดดเป็นช่วง ๆ จะถูกกำหนดโดยเงื่อนไขที่เพิ่มขึ้นมาภายใน in range (start, stop, step) ในกรณีที่ใส่ตัวเลขจำนวนเต็มเพียงตัวเดียวจะมีความหมายถึง stop แบบที่สองจะเป็นรูปแบบ การนำค่าที่เก็บในตัวแปรแต่ละชนิดมาใช้งนตามลำดับ โดยการวนช้ำจะสิ้นสุดเมื่อค่าภายในตัวแปรถูกดึงมาใช้งานจนครบทุกค่า การใช้งานคำสั่งวนซ้ำช่วยให้การเขียนโปรแกรมกระชับ สั้น และเข้าใจง่าย อย่างไรก็ตามคำสั่ง for loop มีข้อจำกัดในการวนซ้ำบางประการ เช่น ไม่สามารถนำมาใช้กับการทำงานที่ไม่ทราบจำนวนรอบ หรือการทำงานในแบบวนรอบต่อเนื่องไม่หยุด การแก้ปัญหาเหล่านี้จำเป็นต้องใช้คำสั่งวนช้ำอีกชนิด คือ while loop เข้ามาช่วย

บทที่ 8 ฟังก์ชัน

ฟังก์ชันจัดเป็นกระบวนการทำงานของคอมพิวเตอร์ที่ถูกรวบรวมเป็นชุด ๆ โดยในแต่ละชุดจะมีการประมวลผลที่เป็นไปในทิศทางที่สอดคล้องกันในทุก ๆ ภาษาคอมพิวเตอร์ในโลกจะต้องมีฟังก์ชันสำเร็จรูปในลักษณะที่เรียกว่า build-in เพื่ออำนวยความสะดวกให้นักเขียนโปรแกรมทำงานและเลือกใช้ภาษาระดับสูงในการเขียนโปรแกรม แทนที่จะต้องมาจดจำหรือเรียนรู้การคำนวณหรือประมวลผลเลขฐานสองซึ่งเป็นภาษาเดียวที่คอมพิวเตอร์เข้าใจ แทบจะเรียกได้ว่าชุดคำสั่งพื้นฐาน 5 รูปแบบซึ่งประกอบไปด้วย การรับข้อมูล การแสดงผลลัพธ์ การคำนวณ การตรวจสอบเงื่อนไข การทำซ้ำ ล้วนมีกระบวนการทำงานในรูปแบบ build-in function ที่ถูกเขียนขึ้นมาทั้งสิ้น

การสร้าง และเรียกใช้งานฟังก็ชันสำหรับการคำนวณหาค่ารากที่สองแบบง่ายๆ

บทที่ 9 ไฟล์

ในฐานะที่เป็นโปรแกรมเมอร์ เมื่อมีความต้องการที่จะทดสอบข้อมูลชุดหนึ่ง โปรแกรมเมอร์สามารถเขียนข้อมูลที่ต้องการทดสอบใส่ลงในเนื้อหาของโปรแกรมได้โดยตรง ซึ่งมีผลทำให้ข้อมูลที่จะใช้ทดสอบกลายเป็นส่วนหนึ่งของโปรแกรมที่ใช้เขียน ในการเขียนโปรแกรมให้ผู้อื่นใช้งาน โปรแกรมเมอร์อาจเขียนส่วนโปรแกรมให้ผู้ใช้สามารถป้อนข้อมูลที่จะทดสอบทีละตัวผ่านการใช้งานคำสั่ง input() เมื่อทำการรันโปรแกรม

ผลลัพธ์ก็จะแสดงให้เห็นทางหน้าจอหรือเก็บเอาไว้ในตัวแปรเพื่อรอคำสั่งพิมพ์ผลลัพธ์ ซึ่งการนำผลลัพธ์ไปใช้งานต้องดำเนินการก่อนที่จะปิดตัวโปรแกรมหรือปิดเครื่องคอมพิวเตอร์ เนื่องจากข้อมูลที่เป็นผลลัพธ์จะถูกเก็บในหน่วยความจำชั่วคราวของคอมพิวเตอร์ หรือที่เรียกว่า RAM (Random Access Memory)

และจะสูญสลายหายไปทันทีที่โปรแกรมถูกปิด การใช้วิธี copy & paste ย้ายข้อมูลโดยอาศัยฟังก์ชันที่มีอยู่แล้วในระบบปฏิบัติการของคอมพิวเตอร์แต่ละเครื่องใส่ลงไฟล์ประเภท Word หรือ Text เพื่อบันทึกนับเป็นวิธีที่ง่ายที่สุด อย่างไรก็ตามไพธอนมีฟังก์ชันสำหรับการสร้างและบันทึกไฟล์ข้อมูลประเภท Text โดยเฉพาะ และสามารถบันทึกใส่สื่อต่าง ๆ ได้ เช่น hard drive, USB drive หรือแม้กระทั่งแผ่น CD-RW เช่นเดียวกับไฟล์ข้อมูลทั่ว ๆ ไป

บทที่ 10 การจัดการข้อผิดพลาด

ลองนึกภาพผู้ใช้โปรแกรมคนหนึ่งกำลังใช้งานโปรแกรมที่เราเขียนให้ แล้วอยู่ดี ๆ โปรแกรม ก็แสดงข้อผิดพลาด หยุดชะงัก แล้วกระเด็นหลุดออกจากตัวโปรแกรม แน่นอนว่าไม่มีโปรแกรมเมอร์คนไหนอยากจะให้เหตุการณ์แบบนี้เกิดขึ้น โปรแกรมที่ดีจะต้องแสดงข้อผิดพลาดให้ผู้ใช้โปรแกรมรับรู้และพร้อมที่จะรับคำสั่งที่ถูกต้องใหม่โดยไม่มีการหยุดชะงักหรือหลุดออกจากตัวโปรแกรม ข้อผิดพลาดที่ได้เรียนรู้มาแล้วในบทที่ 1 มี 3 ประเภท คือ

ข้อผิดพลาดทางไวยกรณ์ ข้อผิดพลาดขณะประมวลผล และข้อผิดพลาดของผลลัพธ์ ข้อผิดพลาดทางไวยกรณ์จะต้องได้รับการแก้ไขทันที ไม่เช่นนั้นโปรแกรมก็ไม่สามารถทำงานได้ ข้อผิดพลาดขณะประมวลผลและข้อผิดพลาดของผลลัพธ์สามารถตรวจสอบได้โดยใช้ไฟล์ทดสอบที่มีข้อมูลทุกรูปแบบ แล้วทำการแก้ไขก่อนจะนำมาใช้งานจริง

กรณีที่นำออกมาใช้งานแล้วพบข้อผิดพลาดทีหลังอาจจะต้องแก้ไขด้วยการออกโปรแกรมเวอร์ชันใหม่ ๆ หรือเวอร์ชันอัปเดต สิ่งที่แตกต่างกันระหว่างข้อผิดพลาดขณะประมวลผลกับข้อผิดพลาดของผลลัพธ์ระหว่างการใช้งานคือ ความผิดพลาดขณะประมวลผลจะทำให้โปรแกรมหยุดชะงักและหลุดออกมา

ในขณะที่ความผิดพลาดของผลลัพธ์เพียงแต่แสดงผลที่ไม่ตรงกับค่าที่เป็นจริงหรือค่าที่คาดหวังเอาไว้โดยโปรแกรมยังคงทำงานต่อไปตามปกติการจัดการข้อผิดพลาดของโปรแกรมในบทนี้ จะเกี่ยวข้องกับการรับมือและแก้ไขข้อผิดพลาดขณะประมวลผลหรือที่เรียกว่า exceptions

บทที่ 11 โปรแกรมเชิงวัตถุ

โปรแกรมเชิงวัตถุ (Object-Oriented Programming) หรือ OOP เป็นรูปแบบการเขียนโปรแกรมชนิดหนึ่งที่ถือกำเนิดมาจากสถาบัน MIT (Massachusetts Institute of Technology) ในช่วงปลายทศวรรษที่ 50 ต่อเนื่องถึงต้นทศวรรษที่ 60 ปัจจุบันได้กลายมาเป็นรูปแบบการเขียนโปรแกรมที่ได้รับความนิยมในการนำมาใช้สรรค์สร้างชอฟต์แวร์ใหม่ ๆ ออกมา การเขียนโปรแกรมเชิงวัตถุได้รับการพัฒนาขึ้นมาเพื่อรองรับการขยายตัวและพัฒนาอย่างรวดเร็วของซอฟต์แวร์ทั้งทางด้านขนาดและความซับซ้อน ทำให้สามารถพัฒนาต่อยอดโปรแกรมที่ใหญ่และซับซ้อนขึ้นเรื่อย ๆ OOP เป็นรูปแบบโปรแกรมที่มีใช้ในเกือบจะทุกภาษาคอมพิวเตอร์ที่ได้รับความนิยมมากในปัจจุบัน เช่น C++, Java, Python ฯลฯ

บทที่ 12 วินโดว์และกราฟิก

Graphic User Interface เนื่องจากภาษาไพธอนเป็นภาษาคอมพิวเตอร์ที่มีลักษณะใกล้เคียงกับภาษาอังกฤษ ผู้เขียนโปรแกรมมือใหม่จึงสามารถจดจำศัพท์เทคนิคและรูปแบบของภาษาได้ไวและสามารถนำมาประยุกต์ใช้ในการแก้ปัญหาเฉพาะด้านในงานของตนเองได้ ในกรณีการเขียนโปรแกรมเพื่อใช้งานเอง

ผู้ใช้งานมักจะไม่ค่อยมีปัญหากับรูปแบบการรันโปรแกรม การป้อนข้อมูล และการแสดงผลบนหน้าจอในลักษณะที่เป็นบรรทัดต่อบรรทัด แต่ในกรณีการเขียนโปรแกรมให้ผู้อื่นใช้งาน ทั้งผู้เขียนและผู้ใช้โปรแกรมอาจจะเกิดความรู้สึกไม่ประทับใจเมื่อเทียบกับการใช้งานโปรแกรมในลักษณะที่เป็นหน้าต่างหรือวินโดว์ ลักษณะโปรแกรมคอมพิวเตอร์หรือส่วนของโปรแกรมที่แสดงภาพบนจอในรูปแบบภาพกราฟิกของวินโดว์และทำหน้าที่เป็นตัวกลางระหว่างผู้ใช้งานกับตัวโปรแกรมหลัก

โดยอำนวยความสะดวกให้ผู้ใช้สามารถใช้งานโปรแกรมที่เขียนขึ้นมาได้โดยง่าย เรียกว่า Graphic User Interface (GUI) ในภาษาไพรอนเองก็มีโมดูลมาตรฐานที่ช่วยให้ผู้เขียนโปรแกรมสามารถนำมาใช้พัฒนาการแสดงผลบนจอแบบ GUI ของตัวเองได้เรียกว่า tkinter (tk interface)

บทที่ 13 โมดูล Regular Expressions

Regular Expressions (RE) คือ ลำดับของตัวอักษรที่กำหนดรูปแบบการค้นหา ซึ่งมักจะนำมาประยุกต์ใช้กับอัลกอลิทีมเพื่อช่วยค้นหาตัวอักษร คำ ประโยค หรือสตริงที่ต้องการในลักษณะที่ยืดหยุ่นกว่าการค้นหาแบบปกติ บางครั้งอาจพบเห็นเป็นคำย่อ เช่น RE หรือ REGEX โมดูล RE จัดเป็นโมดูลที่มีใช้ในเกือบทุกภาษาคอมพิวเตอร์ในยุคหลัง ๆ แต่ละภาษาก็จะมีรายละเอียดทางไวยกรณ์ที่แตกต่างกันไป โดยรูปแบบการใช้งาน RE ในไพธอนกับในภาษาเพิร์ล (Perl) จะมีความใกล้เคียงกัน RE ถูกนำมาประยุกต์ใช้กับงานค้นหาที่หลากหลาย

การประยุกต์ใช้ RE ทางวิทยาศาสตร์ชีวภาพสามารถพบเห็นได้บ่อยในงานชีววิทยาโมเลกุล เช่น การค้นหาส่วนของโปรตีนที่ทำหน้าที่เฉพาะ (protein domain) การค้นหาตำแหน่งการตัดของเอนไซม์ตัดจำเพาะบนสาย DNA (restriction site หรือ recognition site)

เอกสารอ้างอิง

Peter Wentworth¹, Jeffrey Elkner², Allen B. Downey³ and Chris Meyers⁴. (2020). How to Think Like a Computer Scientist :  Learning with Python 3 Documentation. (3^rd ed.).

Rocha, M., & Ferreira, P. G. (2018). Bioinformatics Algorithms: Design and Implementation in Python. Academic Press.