ما هي الخوارزميات
تستخدم الخوارزميات للحوسبة أو معالجة البيانات أو البحث أو الفرز في كل مجال من مجالات تكنولوجيا المعلومات. الخوارزميات هي اللبنات الأساسية لعالمنا الرقمي، على الرغم من وجود أنواع مختلفة من الخوارزميات التي تحقق نفس القيمة المهمة.
خوارزمية تسمح لك بإخبار جهاز الكمبيوتر الخاص بك بما يجب القيام به وكيفية القيام بهذه المهام، تأخذ خوارزمية محركات البحث الكلمات الرئيسية والمعاملات كمدخلات، وتبحث في قواعد البيانات المرتبطة بصفحات الويب ذات الصلة، وتعيد النتائج.
خضعت خوارزميات محرك البحث للعديد من التغييرات على مر السنين من أجل تحسين جودة النتائج التي يعرضها محرك البحث وهناك، تقوم Google بإجراء تعديلات على الخوارزميات الخاصة بها كل يوم. بعض هذه التحديثات ليست سوى تعديلات طفيفة على الجودة. ومع ذلك، فإن البعض الآخر عبارة عن تحديثات خوارزمية أساسية يتم نشرها لمعالجة مشكلة معينة.
أشهر أمثلة الخوارزميات في أجهزة الكمبيوتر
كل مجال من مجالات العلوم التطبيقية لديه مشكلة معينة تحتاج إلى خوارزمية فعالة من أجل حل هذه المشاكل.
تتضمن أمثلة أشهر خوارزميات الكمبيوتر ما يلي
خوارزميات البحث
تم تصميم خوارزميات البحث من أجل فحص عنصر أو استرداد عنصر من أي بنية بيانات حيث يتم تخزينه. اعتمادًا 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. يعتبر هذا النوع من خوارزمية البحث أكثر كفاءة من البحث الخطي لأنه يستهدف بشكل متكرر مركز بنية البحث ويقسم مساحة البحث إلى النصف. على سبيل المثال ثنائي.
خوارزميات الفرز
يتم استخدام خوارزمية الفرز من أجل إعادة ترتيب مصفوفة معينة أو قائمة من العناصر ويتم ذلك وفقًا لعامل مقارنة على العناصر. يتم استخدام عامل المقارنة لتحديد الترتيب الجديد للعنصر في بنية البيانات المعنية.
دمج الخوارزميات
تعمل خوارزمية الدمج على مبدأ فرق تسد. دمج الفرز بشكل متكرر وقسم القائمة إلى عدة قوائم فرعية بحيث تتكون كل قائمة فرعية من عنصر واحد ويتم دمج هذه القوائم الفرعية بطريقة ينتج عنها قائمة مرتبة.
الخوارزميات الرقمية
الخوارزميات الرقمية أو ما يسمى بخوارزمية منصات الوسائط الاجتماعية.
يمكننا تعريف خوارزميات الوسائط الاجتماعية على أنها وسائل تقنية لفرز المشاركات بناءً على مدى ملاءمتها، وكذلك لتحديد 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 أخبار Instagram الخاص بك، أو أصدقائك الذين يظهرون أولاً على لوحة المعلومات، بواسطة الخوارزميات الرقمية.
الخوارزميات التوافقية
الخوارزمية التوافقية هي فرع من الخوارزميات المتعلقة ببحوث العمليات ونظرية التعقيد الحسابي. لها تطبيقات مهمة في العديد من المجالات، بما في ذلك التعلم الاصطناعي، والتعلم الآلي، ونظرية المزاد، وهندسة البرمجيات، والرياضيات التطبيقية، وعلوم الكمبيوتر النظرية.
الخوارزميات الطبية
الخوارزمية الطبية هي خطة حسابية أو صيغة أو بحث أو مسح أو ترميز مستخدمة 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 الفحوصات الطبية والعلاج والتشخيص.
خوارزميات الذكاء الاصطناعي
خوارزمية الذكاء الاصطناعي هي مجموعة فرعية ممتدة من التعلم الآلي تخبر الكمبيوتر بكيفية تعلم العمل بمفرده. في المقابل، يستمر الجهاز في الاستحواذ من أجل تحسين العمليات وتشغيل المهام بكفاءة أكبر.
خوارزميات التشفير
خوارزمية التشفير هي طريقة تستخدم لتحويل البيانات إلى نص مشفر. ستستخدم الخوارزمية مفتاح التشفير لتغيير البيانات بطريقة يمكن التنبؤ بها، بحيث على الرغم من ظهور البيانات المشفرة بشكل عشوائي، يمكن إعادتها إلى نص عادي باستخدام مفتاح فك التشفير.
خصائص الخوارزمية
لكي تكون الخوارزمية خوارزمية حقًا، يجب أن تتمتع ببعض الخصائص التالية، والتي تشمل ما يلي
- واضح لا لبس فيه يجب أن تكون الخوارزمية واضحة في كل خطوة منها، وواضحة من جميع الجوانب، ويجب أن تؤدي إلى واحدة فقط.
- مدخلاته واضحة جدًا إذا احتاجت الخوارزمية إلى مدخلات، فيجب أن تكون مدخلاتها واضحة جدًا.
- نواتجها محددة للغاية يجب أن تحدد الخوارزمية بوضوح ما هو الناتج الذي سيتم تحقيقه ويجب أن تكون محددة أيضًا.
- يجب أن تكون الخوارزمية محدودة يجب أن تكون الخوارزمية التي يتم التعامل معها محدودة.
- يجب أن تكون الخوارزمية مجدية يفضل أن تكون الخوارزمية مجدية، أي بسيطة وعامة وعملية بحيث يمكن تنفيذها على أساس الموارد المتاحة.
- عدم وجود لغة محددة يجب أن تكون الخوارزمية مستقلة تمامًا عن اللغة، بمعنى آخر، يجب أن تكون تعليماتها بسيطة ويمكن تنفيذها وفهمها بأي لغة.
أين تستخدم الخوارزميات في علوم الكمبيوتر
تستخدم الخوارزميات في كل جزء من علوم الكمبيوتر. الخوارزميات هي العمود الفقري لجهاز الكمبيوتر. في علوم الكمبيوتر، تعطي الخوارزمية للكمبيوتر مجموعة محددة من التعليمات، والتي تسمح للكمبيوتر بفعل كل شيء، سواء كان يشغل آلة حاسبة أو يشغل صاروخًا. برامج الكمبيوتر هي، في جوهرها، خوارزميات مكتوبة بلغات برمجة يمكن للكمبيوتر فهمها. تلعب خوارزميات الكمبيوتر دورًا كبيرًا في كيفية عمل وسائل التواصل الاجتماعي، مثل المنشورات التي يتم عرضها، والإعلانات التي يتم عرضها، وما إلى ذلك. يتم اتخاذ جميع هذه القرارات بواسطة الخوارزميات. يستخدم مبرمجو Google الخوارزميات لتحسين عمليات البحث والتنبؤ بما سيكتبه المستخدمون وغير ذلك. في حل المشكلات، يتمثل جزء كبير من برمجة الكمبيوتر في تعلم وتحليل تكوين الخوارزميات
أهمية فهم الخوارزميات
يعد 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 على علم بذلك، فإننا نستخدم الخوارزميات والتفكير الحسابي طوال الوقت. يسمح التفكير الحسابي للطلاب بتفكيك المشكلات وتصور الحلول من حيث الخطوات المنفصلة، تتطلب القدرة على فهم وتنفيذ خوارزمية من الطلاب ممارسة التفكير المنظم وقدرات التفكير.
ال