أمثلة على الخوارزميات في الحاسوب
ماهي الخوارزميات
يتم استخدام الخوارزميات من أجل الحوسبة او من أجل معالجة البيانات أو البحث أو الفرز في كل مجال من مجالات تكنولوجيا المعلومات. تعتبر الخوارزميات هي اللبنات التي يقوم عليها عالمنا الرقمي، على الرغم من وجود أنواع مختلفة من الخوارزميات إلّا أنها تحقق نفس القيمة المهمة.
إن خوارزمية
الكمبيوتر
تسمح لك بإخبار جهاز الكمبيوتر الخاص بك بما يجب عليه القيام به وكيفية قيامه بهذه المهام، تأخذ خوارزمية محركات البحث الكلمات الأساسية والمعاملات كمدخلات، وتبحث في قواعد البيانات المرتبطة بصفحات الويب ذات الصلة، وتعيد النتائج.
لقد مرت خوارزميات محرك البحث بالعديد من التغييرات على مر السنين من أجل تحسين جودة النتائج التي يعرضها محرك البحث ويوجد
أنواع الخوارزميات
، تقوم شركة غوغل بضبط تعديلات الخوارزمية الخاصة بهم كل يوم. بعض هذه التحديثات ليست سوى تعديلات بسيطة على الجودة ومع ذلك، فإن البعض الآخر عبارة عن تحديثات خوارزمية أساسية يتم نشرها من أجل معالجة مشكلة معينة.
أشهر الأمثلة على الخوارزميات في الحاسوب
لكل مجال من مجالات العلوم التطبيقية لديه مشكلة معينة تحتاج إلى خوارزمية فعالة من أجل حل هذه المشاكل.
ومن أكثر أمثلة الخوارزميات شهرة في الحاسوب تشمل ما يلي :
خوارزميات البحث
لقد تم تصميم خوارزميات البحث من أجل أن يتم التحقق من عنصر ما أو يتم استرداد عنصر ما من أي بنية بيانات حيث تم تخزينه تخزينه، بناءً على نوع عملية البحث، يتم تصنيف خوارزمية البحث إلى فئتين:
-
البحث المتسلسل :
في هذا البحث المتسلسل يتم اجتياز القائمة أو المصفوفة بالتسلسل ويتم فحص كل عنصر فيها. على سبيل المثال: البحث الخطي . -
البحث الفاصل :
تم تصميم هذه الخوارزميات خصيصًا للبحث في هياكل البيانات المصنفة. يعد هذا النوع من خوارزميات البحث أكثر فاعلية من البحث الخطي حيث يستهدف بشكل متكرر مركز بنية البحث ويقسم مساحة البحث إلى نصفين. على سبيل المثال:
بحث
ثنائي .
خوارزميات الفرز
يتم استخدام خوارزمية الفرز من أجل إعادة ترتيب مصفوفة معينة أو قائمة عناصر ويتم ذلك وفقًا لعامل مقارنة على العناصر. يتم استخدام عامل المقارنة من أجل أن يقوم بتحديد الترتيب الجديد للعنصر في بنية البيانات المعنية.
خوارزميات الدمج
تعمل خوارزمية الدمج على مبدأ فرق تسد. دمج الفرز بشكل متكرر ويقسم القائمة إلى عدة قوائم فرعية حتى تتكون كل قائمة فرعية من عنصر واحد ويتم دمج تلك القوائم الفرعية بطريقة تؤدي إلى قائمة مرتبة.
الخوارزميات الرقمية
الخوارزميات الرقيمة أو ما تسمى خوارزمية منصات وسائل التواصل الاجتماعي.
يمكننا تعريف خوارزميات التواصل الاجتماعي على أنها وسائل تقنية من أجل فرز المنشورات بناءً على مدى ملاءمتها، وأيضًا أجل
تحديد
أولويات المحتوى الذي يراه المستخدم أولاً وفقًا لاحتمالية تفاعله الفعلي مع هذا المحتوى. على سبيل المثال، يتم تحديد المنشورات الموصى بها للمستخدم عند التمرير عبر موجز الأخبار على برنامج انستغرام الخاص بك، أو
قصص
أصدقائك التي تظهر أولاً على لوحة المعلومات، ويتم ذلك بواسطة الخوارزميات الرقمية.
الخوارزميات التوافقية
الخوارزمية التوافقية هو فرع من الخوارزميات المتعلقة ببحوث العمليات، و نظرية التعقيد الحسابي. لها تطبيقات مهمة في العديد من المجالات، بما في ذلك
الذكاء
الاصطناعي، والتعلم الآلي، ونظرية المزاد، وهندسة البرمجيات، والرياضيات التطبيقية، وعلوم الكمبيوتر النظرية .
الخوارزميات الطبية
الخوارزمية الطبية هي عبارة عن حساب، أو كتابة صيغة، أو
جدول
بحث، أو مسح إحصائي، أو مخطط ترميز يتم استخدامه في خدمات الرعاية الصحية.
تعد الخوارزميات الطبية جزءًا من مجال أوسع يقع عادةً في فئة المعلوماتية الطبية واتخاذ القرارات الطبية. تحدث القرارات الطبية في جميع مجالات الطب تقريبًا بما في ذلك التشخيص واختيار الاختبارات الطبية والعلاج والتشخيص.
خوارزميات الذكاء الاصطناعي
تعتبر خوارزمية الذكاء الاصطناعي مجموعة فرعية ممتدة من التعلم الآلي الذي يخبر الكمبيوتر بكيفية تعلم العمل بمفرده. في المقابل، يواصل الجهاز اكتساب
المعرفة
من أجل تحسين العمليات وتشغيل المهام بكفاءة أكبر.
خوارزميات التشفير
خوارزمية التشفير هي طريقة يتم استخدامها من أجل تحويل البيانات إلى نص مشفر. سيتم استخدم الخوارزمية مفتاح التشفير من أجل تغيير البيانات بطريقة يمكن التنبؤ بها، بحيث أنه على الرغم من ظهور البيانات المشفرة بشكل عشوائي، إلا أنه يمكن إعادتها إلى نص عادي باستخدام مفتاح فك التشفير.[1]
خصائص الخوارزمية
لكي تكون الخوارزمية هي خوارزمية بالفعل يجب أن تتمتع ببعض الخصائص التالية و التي تشمل ما يلي :
-
واضحة ولا لبس فيها:
يجب أن تكون الخوارزمية واضحة بكل خطوة من خطواتها، واضحة من جميع الجوانب ويجب أن تؤدي إلى
معنى
واحد فقط. -
مُدخلاتها واضحة جدًا:
إذا كانت الخوارزمية تحتاج إلى مدخلات فيجب أن تكون مدخلاتها واضحة كل الوضوح. -
مخرجاتها محددة جدًا:
يجب أن يتم تحديد الخوارزمية بوضوح ما هو الناتج الذي سيتم تحقيقه ويجب أن يكون محدد أيضًا. -
يجب أن تكون خوارزمية منتهية:
يجب أن تكون الخوارزمية التي يتم التعامل فيها منتهية. -
يجب أن تكون الخوارزمية مُجدية:
من الأفضل أن تكون الخوارزمية مُجدية أي تكون بسيطة وعامة وعملية بحيث يمكن أن يتم تنفيذها بناءً على الموارد المتاحة. -
عدم وجود لغة معينة:
يجب أن تكون الخوارزمية مستقلة تمامًا عن اللغة بمعنى آخر يجب أن تكون تعليماتها بسيطة يمكن تنفيذها و فهمها بأي لغة.
أين تستخدم الخوارزميات في علوم الكمبيوتر
يتم استخدام الخوارزميات في كل جزء من أجزاء علوم الكمبيوتر. إنّ الخوارزميات هي بمثابة العمود الفقري للحاسوب، في علوم الكمبيوتر، تعطي الخوارزمية للكمبيوتر مجموعة محددة من الإرشادات، والتي تسمح للكمبيوتر بفعل كل شيء، سواء كان تشغيل آلة حاسبة أو تشغيل صاروخ. تعد برامج الكمبيوتر، في جوهرها خوارزميات مكتوبة بلغات برمجة يمكن للكمبيوتر فهمها، تلعب خوارزميات الكمبيوتر دورًا كبيرًا في كيفية عمل وسائل التواصل الاجتماعي، مثل المنشورات التي تظهر، والإعلانات التي يتم مشاهدتها، وما إلى ذلك. يتم اتخاذ جميع هذه القرارات عن طريق الخوارزميات. يستخدم مبرمجو غوغل الخوارزميات من أجل تحسين عمليات البحث والتنبؤ بما سيكتبه المستخدمون والمزيد من ذلك. في حل المشكلات، يتمثل جزء كبير من برمجة الكمبيوتر في التعرف على تكوين الخوارزميات وتحليلها
أهمية فهم الخوارزميات
يعتبر التفكير الخوارزمي، أو القدرة على تحديد خطوات واضحة لحل مشكلة ما أمرًا بالغ الأهمية في العديد من المجالات المختلفة، بما في ذلك التعلم الآلي والذكاء الاصطناعي، حتى لو لم نكن مدركين لذلك، فإننا نستخدم الخوارزميات والتفكير الحسابي طوال الوقت، يسمح التفكير الحسابي للطلاب بتفكيك المشكلات ووضع تصور للحلول من حيث الخطوات المنفصلة، تتطلب القدرة على فهم وتنفيذ خوارزمية ما من الطلاب ممارسة التفكير المنظم وقدرات التفكير.[2]