الگوریتم چیست؟ الگوهایی که به دنیای کامپیوتر و اطلاعات نظم می‌دهند!

الگوریتم چیست؟ الگوهایی که به دنیای کامپیوتر و اطلاعات نظم می‌دهند!
  • 1400/7/14
  • مجید جعفری
  • 0
  • 484

الگوریتم که از نام دانشمند پرآوازه ایرانی یعنی خوارزمی گرفته شده است، در دنیا واقعی و کامپیوتر نقش‌های بزرگی را بر عهده دارد. الگوریتم به مجموعه فرایندهایی گفته می‌شود که با توجه یک الگوی خاص برای رسیدن به اهداف مشخص کار می‌کنند. الگوریتم‌ها را می‌توانید در دنیای اطراف خود به راحتی ببیند. به طور مثال عنکبوتی که در حال تنیدن تار است، از یک الگوی مشخص برای انجام این کار استفاده می‌کند. البته این تنها بخش کوچکی از کاربردهای چنین الگوهایی در دنیای واقعی محسوب می‌شود. پس اگر می‌خواهید که بدانید انواع مختلف الگوریتم چیست و چه کاربردهایی در دنیا کامپیوتر دارد، این آموزش از سایت همیار آی تی را از دست ندهید.

کاربردهای کامپیوتری الگوریتم چیست ؟

الگوریتم‌ها در دنیای کامپیوتر و فناوری اطلاعات کاربردهای بسیار زیادی دارند. به طوری که تعداد زیادی از سیستم‌های اطلاعات با توجه به الگوریتم‌های برنامه ریزی شده خود کار می‌کنند. همچنین تعداد از ساختارهای هوش مصنوعی با استفاده از الگوریتم‌ها طراحی شده و دارای کاربردهای متنوعی در دنیای کامپیوتر هستند. ناگفته نماند که بسیاری از الگوریتم‌ها بر اساس زندگی جانوران ساخته شده‌اند.

در علم هوش مصنوعی که در دنیای کامپیوتر بیشترین استفاده را از الگوریتم می‌کند، چند الگوریتم جالب با همین ویژگی دارد. به عنوان مثال دو الگوریتم کاربردی در هوش مصنوعی الگوریتم‌های لانه مورچه و کندوی زنبور عسل است. یعنی در طراحی این دو الگوریتم از الگوی زندگی زنبور و مورچه استفاده شده و در علم کامپیوتر به کار گرفته شده است.

ساختار  منطقی الگوریتم‌ها

اگر بخواهید بفهمید که کارکرد الگوریتم چیست و چگونه فرایندهای مختلف را به نتیجه می‌رساند، باید بفهمید که هر یک از الگوریتم‌ها از چه منطقی پیروی می‌کنند. به طور کلی الگوریتم‌های موجود در دنیای کامپیوتر و اطلاعات در سه دسته قرار می‌گیرند که عبارتند از:

       الگوریتم‌های حلقه‌ای یا ( Loop )

       الگوریتم‌های شاخه‌ای ( Banching )

       الگوریتم‌های دنباله‌ای ( Sequence )

تمامی الگوریتم‌هایی که در علم کامپیوتر یا اطلاعات استفاده می‌شوند، در سه دسته بالا قرار می‌گیرند. همچنین این الگوریتم‌ها با ساختار منطقی و ارزشمندی که دارند، روی افزایش سرعت پردازش و کاهش‌ هزینه تاثیر مثبتی می‌گذارند. در ادامه شما بیشتر با جزئیات این دسته بندی‌ها آشنا خواهیم کرد.

حلقه‌ای

بدون شک الگوریتم‌های حلقه‌ای جزو ارزشمندترین الگوهای کاربردی در کد نویسی کامپیوتری است. همچنین این دسته با نام الگوریتم‌ تکرار نیز شناخته می‌شود و می‌توان گفت که در بیشتر کدهای زبان‌های مختلف حضور دارد. اگر می‌خواهید بفهمید کارکرد منطق این الگوریتم چیست و چگونه کار می‌کند، باید نگاهی به نامش بندازید. در این دسته الگو الگوریتم شرط کد برنامه مانند یک حلقه بسته چندین بار تکرار شده و در  صورت دریافت نتیجه پاسخ را به سیستم ارائه می‌دهد.

شاخه‌ای

در الگوریتم‌های با منطق شاخه‌ای رد پای پر رنگی از علم ریاضی دیده می‌شود. به طوری که می‌توان گفت این دسته از الگوریتم‌ها دقیقا مانند اصل اگر-آنگاه ریاضی کار می‌کنند. یعنی اگر شرطی برقرار بود، فرایند مشخص طی شود. اگر اندکی به علم کد نویسی آشنایی داشته باشید، متوجه شباهت بسیار بالای این الگوریتم با دستور If در زبان‌های برنامه نویسی مختلف آشنا خواهید شد.

دنباله‌ای

اگر بخواهید بدانید که تاثیر دنباله‌های در الگوریتم چیست باید نگاهی به طراحی نمودارها کاربردی در مهندسی نرم افزار بیاندازید. نمودارهای دنباله‌ای در واقع فرایندی را به صورت مرحله به مرحله برای رسیدن به نتیجه دنبال می‌کنند. همچنین نمودارهای مشهوری مانند نمودار ترتیبی ( Sequence Diagram ) دقیقا نتیجه و طریقه عملکرد همین الگوریتم را به خوبی نمایش می‌دهد.

انواع الگوریتم‌ها در دنیای کامپیوتر

برای اینکه فهمید انواع الگوریتم چیست و در دنیای کامپیوتر چه کاربردی دارد، باید برای انجام این کار وقت زیادی را در نظر بگیرید. به طور کلی الگوریتم‌ها در دنیای که کامپیوتر از یک بعد دسته بندی می‌شوند که آن هم به نوع حل مسئله خواهد بود. یعنی در صورتی که دو الگوریتم از روشی مشابه برای حل مسئله استفاده می‌کند، در دسته مشابهی قرار می‌گیرند. در ادامه مطلب شما را بیشتر با این دسته‌ها آشنا خواهیم کرد.

الگوریتمی برای حریص بودن

اگر بخواهید بفهمید که کارکرد این دسته الگوریتم چیست و چگونه مسائل را حل می‌کند، به این مثال توجه کنید. فرض کنید می‌خواهید با کمترین تعداد اسکناس، مبلغ ۴۶ تومان را بپردازید و فقط اسکناس‌های ۲۰، ۱۰، ۵، ۲ و ۱ تومانی را در اختیار دارید.

توجه داشته باشید که برای رسیدن به جواب این مسئله راه‌های زیادی وجود دارد، اما جهت رسیدن به هدف باید از یک روش برای پرداخت استفاده کنید. الگوریتم‌های حریصانه یا ( Greedy ) نیز دقیقا همین کار را انجام می‌دهند. این  الگوریتم‌ها تمامی جواب‌های موجود را بررسی کرده و بهترینش را انتخاب می‌کنند.

الگوریتم‌های بازگشت به عقب

عده زیادی کارکرد الگوریتم بازگشت به عقب را با الگوها و تابع‌های بازگشتی اشتباه می‌گیرند. اما باید بدانید که این دو دسته از الگوریتم‌ها کارکرد کاملا متفاوتی دارند. در الگوریتم بازگشت به عقب ( Backtracking ) الگو برای پیشرفت نیاز به نتایج گذشته داد. در این الگوریتم هیچ یک از پاسخ‌ها کنار گذاشته نشده، اما نتایج تا به دست آمدن پاسخ قطعی نادیده گرفته می‌شوند.

تلفیق دنیای کامپیوتر با علم ریاضی در یک الگوریتم

حال اگر بخواهید بدانید که تفاوت مهم بازگشتی و بازگشت به عقب در روش‌های حل الگوریتم چیست نیاز دارید که الگوی بازگشتی را نیز بشناسید. در الگوریتم‌های بازگشتی مسئله به بخش‌های کوچک‌تر تقسیم شده و تا پاسخ مراحل بعدی راحت‌تر به دست بیاید. به همین دلیل در این مدل هیچ نتیجه کنار گذاشته نشده و در نتیجه پایانی تاثیر چشمگیری دارد. همچنین این الگوریتم کاملا شبیه تابع فاکتوریل در ریاضی است.

الگوهای داینامیک

الگوریتم‌های داینامیک ( Dynamic ) برنامه اصلی کامپیوتر به بخش‌های مختلف تقسیم شده و جواب آن در بخشی از سیستم ذخیره می‌شود. همچنین در آینده کد از جواب هر بخش برای رسیدن به نتیجه استفاده خواهد کرد. جالب است بدانید که یکی از مهم‌ترین دنباله‌های ریاضی یعنی فیبوناچی نیز از الگوی داینامیک برای رسیدن ه جواب استفاده می‌کند.

در این مطلب سعی کردیم تا به شما بگوییم الگوریتم چیست و چگونه به دسته‌های مختلف تقسیم می‌شود. البته که صحبت در مورد انواع الگوریتم‌ها در کامپیوتر و فناوری اطلاعات نیاز به فضای بیشتر دارد. با این حال امیدواریم که با مطالعه همین مطلب درک خوبی نسبت به الگوریتم‌های ارزشمند کامپیوتر پیدا کرده باشید، اگر به آموزش‌های دنیای آی تی و فناوری اطلاعات علاقه‌مندید، همین حالا نام همیار آی تی را در گوگل جستجو کنید و به صدها آموزش رایگان دسترسی داشته باشید!

دیدگاه خود را وارد کنید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *