ما هي الخوارزمية algorithm | اللوغاريتمات
ما هو شرح الخوارزمية اللوغاريتمات؟
الخوارزمية بالانجليزية : algorithm هي إجراء يستخدم لحل مشكلة أو إجراء عملية حسابية. تعمل الخوارزميات كقائمة دقيقة من التعليمات التي تنفذ الإجراءات المحددة خطوة بخطوة سواء في الإجراءات القائمة على الأجهزة أو البرامج. تستخدم الخوارزميات على نطاق واسع في جميع مجالات تكنولوجيا المعلومات.
تستخدم الخوارزميات على نطاق واسع في جميع مجالات تكنولوجيا المعلومات. في الرياضيات وعلوم الكمبيوتر ، تشير الخوارزمية عادةً إلى إجراء صغير يحل مشكلة متكررة. تُستخدم الخوارزميات أيضًا كمواصفات لأداء معالجة البيانات وتلعب دورًا رئيسيًا في الأنظمة الآلية.
يمكن استخدام خوارزمية لفرز مجموعات من الأرقام أو لمهام أكثر تعقيدًا ، مثل التوصية بمحتوى المستخدم على وسائل التواصل الاجتماعي. تبدأ الخوارزميات عادةً بمدخلات أولية وتعليمات تصف عملية حسابية محددة. عندما يتم تنفيذ الحساب ، تنتج العملية مخرجات.
مثال على الخوارزمية ؟
الخوارزمية هي مجموعة من التعليمات لحل مشكلة أو إنجاز مهمة. أحد الأمثلة الشائعة للخوارزمية هو الوصفة ، والتي تتكون من تعليمات محددة لإعداد طبق أو وجبة.
كيف تعمل الخوارزميات؟
يمكن التعبير عن الخوارزميات كلغات طبيعية ولغات برمجة واكواد ومخططات انسيابية وجداول تحكم. تندر تعابير اللغة الطبيعية لأنها أكثر غموضًا. تستخدم لغات البرمجة عادة للتعبير عن الخوارزميات التي ينفذها الكمبيوتر.
تستخدم الخوارزميات مدخلات أولية مع مجموعة من التعليمات. المدخلات هي البيانات الأولية اللازمة لاتخاذ القرارات ويمكن تمثيلها في شكل أرقام أو كلمات. يتم وضع بيانات الإدخال من خلال مجموعة من التعليمات ، أو الحسابات ، والتي يمكن أن تشمل العمليات الحسابية وعمليات صنع القرار. الإخراج هو الخطوة الأخيرة في الخوارزمية ويتم التعبير عنه عادةً كمزيد من البيانات.
على سبيل المثال ، تأخذ خوارزمية البحث استعلام بحث كمدخلات وتقوم بتشغيله من خلال مجموعة من التعليمات للبحث في قاعدة بيانات عن العناصر ذات الصلة بالاستعلام. تعمل برامج الأتمتة كمثال آخر للخوارزميات ، حيث تتبع الأتمتة مجموعة من القواعد لإكمال المهام. تشكل العديد من الخوارزميات برامج أتمتة ، وتعمل جميعها على أتمتة عملية معينة.
استخدام الخوارزميات
تلعب الخوارزميات دورًا مهمًا في مختلف المجالات ولها العديد من التطبيقات. تتضمن بعض المجالات الرئيسية التي تستخدم فيها الخوارزميات ما يلي:
- علوم الكمبيوتر: تشكل الخوارزميات أساس برمجة الكمبيوتر وتستخدم لحل المشكلات التي تتراوح من الفرز البسيط والبحث إلى المهام المعقدة مثل الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي.
- الرياضيات: تُستخدم الخوارزميات لحل المشكلات الرياضية ، مثل إيجاد الحل الأمثل لنظام المعادلات الخطية أو إيجاد أقصر مسار في الرسم البياني.
- بحوث العمليات: تُستخدم الخوارزميات لتحسين واتخاذ القرارات في مجالات مثل النقل واللوجستيات وتخصيص الموارد.
- الذكاء الاصطناعي: الخوارزميات هي أساس الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي ، وتُستخدم لتطوير أنظمة ذكية يمكنها أداء مهام مثل التعرف على الصور ومعالجة اللغة الطبيعية واتخاذ القرار.
- علم البيانات: تُستخدم الخوارزميات لتحليل ومعالجة واستخراج الرؤى من كميات كبيرة من البيانات في مجالات مثل التسويق والتمويل والرعاية الصحية.
هذه مجرد أمثلة قليلة على العديد من تطبيقات الخوارزميات. يتوسع استخدام الخوارزميات باستمرار مع ظهور تقنيات ومجالات جديدة ، مما يجعلها مكونًا حيويًا في المجتمع الحديث.
ملاحظة
يمكن أن تكون الخوارزميات بسيطة ومعقدة اعتمادًا على ما تريد تحقيقه.
ما هي الحاجة للخوارزميات:
- الخوارزميات ضرورية لحل المشاكل المعقدة بكفاءة وفعالية.
- تساعد في أتمتة العمليات وتجعلها أكثر موثوقية وأسرع وأسهل في الأداء.
- تمكّن الخوارزميات أيضًا أجهزة الكمبيوتر من أداء المهام التي يصعب أو يستحيل على البشر القيام بها يدويًا.
- تُستخدم في مجالات مختلفة مثل الرياضيات وعلوم الكمبيوتر والهندسة والتمويل والعديد من المجالات الأخرى لتحسين العمليات وتحليل البيانات ووضع التنبؤات وتقديم حلول للمشكلات.
خصائص الخوارزمية:
- يجب أن ينتهي بعد وقت محدد.
- يجب أن ينتج ناتجًا واحدًا على الأقل.
- يجب أن يستغرق الأمر صفرًا أو أكثر من المدخلات.
- يجب أن تكون حتمية تعني إعطاء نفس المخرجات لنفس حالة الإدخال.
- يجب أن تكون كل خطوة في الخوارزمية فعالة ، أي أن كل خطوة يجب أن تؤدي بعض العمل.
مزايا الخوارزميات:
- سهلة الفهم.
- الخوارزمية هي تمثيل تدريجي لحل مشكلة معينة.
- في الخوارزمية ، يتم تقسيم المشكلة إلى أجزاء أو خطوات أصغر ، ومن ثم يسهل على المبرمج تحويلها إلى برنامج حقيقي.
عيوب الخوارزميات:.
- تستغرق كتابة الخوارزمية وقتًا طويلاً ، لذا فهي تستغرق وقتًا طويلاً.
- قد يكون فهم المنطق المعقد من خلال الخوارزميات أمرًا صعبًا للغاية.
- يصعب إظهار عبارات التفرع والتكرار في الخوارزميات (imp).
ما هي أنواع الخوارزميات المختلفة؟
هناك عدة أنواع من الخوارزميات ، وكلها مصممة لإنجاز مهام مختلفة. على سبيل المثال ، تقوم الخوارزميات بما يلي:
- خوارزمية محرك البحث. تأخذ هذه الخوارزمية سلاسل البحث من الكلمات الرئيسية والمعاملات كمدخلات ، وتبحث في قاعدة البيانات المرتبطة بها عن صفحات الويب ذات الصلة وتعيد النتائج.
- خوارزمية التشفير. تقوم خوارزمية الحوسبة هذه بتحويل البيانات وفقًا لإجراءات محددة لحمايتها. تستخدم خوارزمية المفتاح المتماثل ، مثل معيار تشفير البيانات ، على سبيل المثال ، نفس المفتاح لتشفير البيانات وفك تشفيرها. طالما أن الخوارزمية معقدة بما فيه الكفاية ، فلا يمكن لأي شخص يفتقر إلى المفتاح فك تشفير البيانات.
- الخوارزمية العودية. تستدعي هذه الخوارزمية نفسها بشكل متكرر حتى تحل مشكلة. تستدعي الخوارزميات العودية نفسها بقيمة أصغر في كل مرة يتم فيها استدعاء دالة تكرارية.
- خوارزمية التراجع. تجد هذه الخوارزمية حلاً لمشكلة معينة في مناهج تدريجية وتحلها قطعة واحدة في كل مرة.
- خوارزمية فرق تسد. تنقسم هذه الخوارزمية الشائعة إلى جزأين. جزء واحد يقسم المشكلة إلى مشاكل فرعية أصغر. الجزء الثاني يحل هذه المشاكل ثم يجمعها معًا للتوصل إلى حل.
- خوارزمية البرمجة الديناميكية. تعمل هذه الخوارزمية على حل المشكلات عن طريق تقسيمها إلى مشكلات فرعية. ثم يتم تخزين النتائج ليتم تطبيقها على المشاكل المقابلة في المستقبل.
- خوارزمية القوة الغاشمة. تكرر هذه الخوارزمية جميع الحلول الممكنة لمشكلة ما بشكل أعمى ، وتبحث عن حل واحد أو أكثر لوظيفة ما.
- خوارزمية الفرز. تُستخدم خوارزميات الفرز لإعادة ترتيب بنية البيانات بناءً على عامل المقارنة ، والذي يستخدم لتحديد ترتيب جديد للبيانات.
- خوارزمية التجزئة. تأخذ هذه الخوارزمية البيانات وتحولها إلى رسالة موحدة مع التجزئة
- الخوارزمية العشوائية. تقلل هذه الخوارزمية من أوقات التشغيل والتعقيدات المستندة إلى الوقت. يستخدم عناصر عشوائية كجزء من منطقه.
