تعريف الخوارزمية وكيف تعمل الخوارزميات هي مفهوم واسع جدا يشمل عدة جوانب. هناك خوارزميات رياضية وهناك خوارزميات حاسوبية. بشكل عام، مصطلح الخوارزمية عبارة عن سلسلة من العمليات التي تحدث بترتيب معين وفيما يلي تعريف للخوارزمية وكيفية عملها.
تعريف الخوارزمية
الخوارزمية هي مجموعة من الإجراءات المنهجية مع عدد محدود من الخطوات وتمثل الإجابة على سؤال أو حل لمشكلة أو حل لمهمة. اسم الخوارزمية مشتق من الترجمة اللاتينية لـ ab للمسلم عالم الرياضيات الخوارزمي “محمد بن موسى الخوارزمي” من القرن التاسع عشر، كان جزءًا من الديوان الملكي في بغداد. في الرياضيات وعلوم الكمبيوتر، الخوارزمية هي عملية أو صيغة أو شرح طريقة لحل مشكلة بناءً على تنفيذ سلسلة من الإجراءات المحددة، وفي الرياضيات وعلوم الكمبيوتر، عادةً ما تكون الخوارزمية إجراءً صغيرًا يحل مشكلة متكررة.[1][2]
راجع أيضًا يسمى تحويل خوارزمية إلى لغة يمكن للكمبيوتر فهمها
تعريف الخوارزمية في علوم الحاسب
في علوم الكمبيوتر، الخوارزمية عبارة عن سلسلة من التعليمات التي تخبر الكمبيوتر بكيفية تحويل سلسلة من الحقائق أو البيانات الأولية إلى معلومات مفيدة للمستخدم، والمعلومات المفيدة هي المعلومات المعرفية المفيدة أو المفيدة للبشر تعليمات للآلات أو المدخلات في الخوارزميات الأخرى، وهناك العديد من الأمثلة الشائعة للخوارزميات، من ترتيب مجموعات الأرقام بترتيب تصاعدي أو تنازلي للعثور على أقصر المسارات في الخرائط، إلى إظهار معلومات مهمة على الشاشة للأنواع أيضًا للكتابة.[3]
تُستخدم الخوارزميات على نطاق واسع في جميع مجالات تكنولوجيا المعلومات تأخذ خوارزمية محرك البحث الكلمات الرئيسية، وتبحث في قاعدة البيانات المرتبطة بالمواقع التي تحتوي على نفس الكلمة وتعيد النتائج.[2]
تستخدم خوارزمية التشفير إجراءات معينة لتحويل البيانات إلى بيانات غامضة لا معنى لها من أجل حمايتها، حيث تستخدم خوارزمية التشفير المفتاح السري مثل خوارزمية تشفير البيانات (DES) التي تستخدم نفس المفتاح لتشفير البيانات وفك تشفيرها، و في حالة استخدام خوارزمية تشفير مناسبة، لا يمكن لأحد فك تشفير البيانات واسترداد البيانات الأصلية.[2]
راجع أيضًا الخوارزمية عبارة عن سلسلة من الإرشادات خطوة بخطوة لحل مشكلة أو تنفيذ مهمة محددة، سواء أكانت صحيحة أم خاطئة.
كيف تعمل الخوارزمية
تعمل جميع الخوارزميات في العالم بنفس الشرح طريقة التسلسلية، ويمكن تبسيط الخوارزمية باتباع الخطوات التالية
- إدخال الإدخال بالنسبة للخوارزمية، يمثل الإدخال سلسلة من الحقائق والأرقام والبيانات باستخدام مجموعة من الأجهزة للمساعدة في الإدخال ؛ في أجهزة الكمبيوتر، يعد الماوس ولوحة المفاتيح من أهم طرق الإدخال.
- التنفيذ في هذا الجزء، تتم معالجة البيانات السابقة بعد سلسلة من الخطوات المحددة لتنفيذ المهمة.
- مخرجات النتيجة البيانات التي تمت معالجتها وتصبح معلومات يمكن للمستخدم الاستفادة منها.
مثال على تطبيق الخوارزمية
على سبيل المثال، إذا طُلب من المصمم تنفيذ خوارزمية لجهاز يحدد الطقس في منطقة ما في الشتاء بناءً على أحد الشروط التالية بارد، معتدل، دافئ، بناءً على درجة حرارة الهواء المستخرج، فإن عمل تبدو هذه الخوارزمية كما يلي
- أدخل درجة الحرارة باستخدام مقياس حرارة متصل بالجهاز المطلوب ودعنا نقول أن درجة الحرارة المقاسة هي 17 درجة مئوية.
- التنفيذ في هذا الجزء، يتم اختبار درجة الحرارة وفقًا للمعايير إذا كانت درجة الحرارة أقل من 10 درجات، يقال إن الطقس بارد، وإذا كانت درجة الحرارة أكثر من 10 درجات وأقل من 20 درجة، فسيكون يمكن القول أن الطقس معتدل، ولكن عندما تزيد درجة الحرارة عن 20 درجة يقال إنه دافئ.
- الإخراج هو حالة الطقس. النتيجة هنا طقس معتدل وفقًا للخوارزمية السابقة.
راجع أيضًا في المخططات الانسيابية، يظهر هذا الشكل بواسطة. مبين
أنواع الخوارزميات
هناك عدة أنواع من الخوارزميات تختلف في شرح طريقة عملها، وهناك سبعة أنواع رئيسية[4]
هجوم خوارزمية القوة
نظرًا لأن هذه الخوارزمية تحاول جميع الحالات حتى يتم العثور على النتيجة الصحيحة، فهي أبسط أنواع الخوارزمية وأقلها تعقيدًا. تُستخدم هذه الأنواع من الخوارزميات لتحديد الحل الأمثل أو الأفضل لأنه يتم فحص جميع الحلول الممكنة.
الخوارزمية العودية
يعتمد هذا النوع من الخوارزمية على العودية التكرارية، حيث يتم فهم المشكلة عن طريق تقسيمها إلى مشاكل فرعية مماثلة وحلها بشكل تكراري حتى يتم حل المشكلة بمساعدة فرضية.
خوارزمية البرمجة الديناميكية
يُعرف هذا النوع من الخوارزمية أيضًا باسم تقنية التخزين، حيث يتم حفظ النتيجة المحددة مؤخرًا لمحاولة عدم العثور عليها مرة أخرى لتوفير وقت التنفيذ. في البرمجة الديناميكية، يتم تقسيم المشكلة التي لا يمكن التنبؤ بحلها إلى مشاكل فرعية يسهل الوصول إليها. يتذكر هذا النوع من الخوارزمية النتيجة السابقة ويستخدمها لاكتشاف نتائج جديدة.
شارك وقهر الخوارزمية
باستخدام خوارزمية فرق تسد، الفكرة هي معالجة المشكلة في مجالين، القسم الأول يقسم المشكلة إلى مشاكل فرعية من نفس النوع، القسم الثاني هو التعامل مع المشكلة الأبسط بشكل مستقل ثم الحصول على نتيجة يتم حل المشكلة.
خوارزمية الجشع
وبهذه الشرح طريقة يتم إنشاء الحل بشكل مجزأ ويتم الوصول إلى النتيجة للوصول إلى الخطوات التالية لأنها تساعد على اتخاذ القرار الصحيح ولا تأخذ في الاعتبار الافتراضات التي تم إجراؤها أثناء الحل.
خوارزمية ارتدادية
باستخدام هذا النوع من الخوارزمية، يتم حل المشكلة بشكل ثابت وتراجعي، من نقطة يسهل فيها العثور على الحل وحل باقي الأجزاء اعتمادًا على هذا الجزء.
خوارزمية عشوائية
يستخدم هذا النوع من الخوارزمية رقمًا عشوائيًا لاتخاذ القرار مرة واحدة على الأقل أثناء العمليات الحسابية.
راجع أيضًا قائمة التعليمات التي يجب عليك اتباعها لحل مشكلة محددة خطوة بخطوة
في نهاية المقال تمت الإجابة على سؤال حول تعريف الخوارزمية وكيفية عملها وتم تحديد مفهوم الخوارزمية بشكل عام وفي علوم الحاسب والبرمجة، وقد وجد أن الخوارزمية هي سلسلة من تم كتابة الخطوات لحل مشكلة معينة، وتم ذكر شرح طريقة عمل الخوارزمية ومثال.
- ^ britannica.com، الخوارزمية، 11/21/2023
- ^ whatis.techtarget.com، الخوارزمية، 11/21/2023
- ^ theconversation.com، ما هي الخوارزمية كيف تعرف أجهزة الكمبيوتر ماذا تفعل بالبيانات، 11/21/2023
- ^ Analyticssteps.com، ما هي الخوارزمية أنواع واستخدامات وخصائص، 11/21/2023
