تقريبا كل شيء في عالمنا يخضع لنوع منالقوانين واللوائح. العلم الحديث لا يزال قائما ، وذلك بفضل معرفة البشرية للكثير من الصيغ والخوارزميات ، وبعد ذلك يمكنك حساب وإعادة إنشاء العديد من الإجراءات والمباني التي أنشأتها الطبيعة ، وتنفيذ الأفكار التي اخترعها الإنسان.
في هذه المقالة سوف ندرس المفاهيم الأساسية للخوارزمية.
الخوارزمية - مفهوم ظهر في القرن الثاني عشر.تأتي كلمة "الخوارزمية" نفسها من التفسير اللاتيني لاسم عالم الرياضيات المشهور في الشرق الأوسط ، محمد الخورزمي ، الذي كتب كتاب "على الحساب الهندي". يصف هذا الكتاب كيفية تسجيل الأرقام الطبيعية بشكل صحيح باستخدام الأرقام العربية ، ويصف خوارزمية الإجراءات بشريط فوق هذه الأرقام.
في القرن الثاني عشر ، تم ترجمة كتاب "على الحساب الهندي" إلى اللاتينية ، ثم ظهر هذا التعريف.
إنشاء خوارزمية يتطلب الإبداع ،لذلك ، فقط كائن حي يمكنه إنشاء قائمة جديدة من الإجراءات المتسلسلة. لكن من أجل تنفيذ التعليمات الموجودة بالفعل ، ليس من الضروري أن يكون لديك خيال ، حتى أن الأسلوب بلا روح سوف يتعامل معها.
من الأمثلة الممتازة على التنفيذ الدقيق لتعليمات معينة وجود فرن ميكروويف فارغ ، والذي يستمر في العمل ، على الرغم من نقص الطعام داخله.
الموضوع أو الكائن غير المطلوبالخوض في جوهر الخوارزمية ، ودعا الأداء الرسمي. يمكن أن يصبح الشخص أيضًا مؤدًا رسميًا ، ولكن في حالة عدم ربحية إجراء معين ، يمكن لفعل التفكير أن يفعل كل شيء بطريقته الخاصة. لذلك ، فإن المؤدين الرئيسيين هم أجهزة الكمبيوتر وأفران الميكروويف والهواتف وغيرها من المعدات. مفهوم الخوارزمية في علوم الكمبيوتر هو الأكثر أهمية. يتم تجميع كل خوارزمية مع توقع موضوع محدد ، مع مراعاة الإجراءات المسموح بها. الكائنات التي يمكن أن يطبق عليها الموضوع تعليمات تشكل بيئة المنفذ.
تقريبا كل شيء في عالمنا يخضع لنوع منالقوانين واللوائح. العلم الحديث لا يزال قائما ، بفضل معرفة البشرية للكثير من الصيغ والخوارزميات ، وبعد ذلك يمكنك حساب وإعادة إنشاء العديد من تصرفات وإبداعات الطبيعة وتنفيذ الأفكار التي اخترعها الإنسان. في هذه المقالة سوف ندرس المفاهيم الأساسية للخوارزمية.
Большинство действий, которые мы выполняем в خلال حياتهم ، تتطلب الامتثال لعدد من القواعد. تعتمد جودة ونتائج المهام الموكلة إليه على مدى ملاءمة الشخص لفكرة ماذا وكيف وفي أي تسلسل يجب عليه القيام به. منذ الطفولة ، يحاول الآباء تحديد خوارزمية من الإجراءات الأساسية لدى أطفالهم ، على سبيل المثال: الاستيقاظ ، والاستحمام ، وغسل أسنانك وتنظيفها بالفرشاة ، وممارسة التمارين ، وتناول وجبة الإفطار ، إلخ.
الخوارزمية هي مفهوم يشير إلى مجموعة مختارة من التعليمات التي يحتاج الشخص إلى اتباعها من أجل حل مشكلة معينة.
بشكل عام ، تحتوي الخوارزمية على العديد من التعريفات ؛ يميزها العديد من العلماء بشكل مختلف.
إذا كانت الخوارزمية المستخدمة من قبل شخص على أساس يومي ،كل واحد منهم له خاص به ، ويمكن أن يختلف اعتمادًا على العمر والمواقف التي يجد فيها المؤدي نفسه ، ثم مجموعة الإجراءات التي يجب القيام بها لحل مشكلة رياضية أو استخدام التكنولوجيا هي نفسها للجميع وتبقى دائمًا دون تغيير.
هناك مفهوم مختلف للخوارزمية ، وتختلف أنواع الخوارزميات أيضًا - على سبيل المثال ، بالنسبة إلى الشخص الذي يسعى إلى تحقيق هدف ، وإلى التكنولوجيا.
في عصرنا لتكنولوجيا المعلومات ، الناسنفذ يوميًا مجموعة من التعليمات التي تم إنشاؤها من قبل أشخاص آخرين ، لأن التقنية تتطلب استخدام التنفيذ الدقيق لعدد من الإجراءات. لذلك ، فإن المهمة الرئيسية للمعلمين في المدارس هي تعليم الأطفال استخدام الخوارزميات ، والفهم السريع وتغيير القواعد الحالية وفقًا للوضع الحالي. هيكل الخوارزمية هو أحد تلك المفاهيم التي يتم دراستها في درس الرياضيات وعلوم الكمبيوتر في كل مدرسة.
1. التميز (تسلسل الإجراءات الفردية) - يجب تقديم أي خوارزمية في شكل سلسلة من الإجراءات البسيطة ، يجب أن يبدأ كل منها بعد الانتهاء من الإجراء السابق.
2. الوضوح - يجب أن يكون كل إجراء من الخوارزمية بسيطًا ومفهومًا لدرجة أن المنفذ لا يملك أسئلة ولا توجد حرية للعمل.
3. الكفاءة - يجب أن يكون وصف الخوارزمية واضحًا وكاملًا ، بحيث تصل المهمة إلى نهاية منطقية بعد إكمال جميع التعليمات.
4.الكتلة - يجب أن تكون الخوارزمية قابلة للتطبيق على فئة كاملة من المهام التي لا يمكن حلها إلا من خلال تغيير الأرقام في الخوارزمية. على الرغم من أنه يعتقد أن الفقرة الأخيرة لا تنطبق على الخوارزميات ، ولكن على جميع الطرق الرياضية بشكل عام.
في كثير من الأحيان في المدارس لإعطاء الأطفال فهمًا أفضلوصف الخوارزميات ، يعطي المعلمون كمثال الطبخ وفقًا لكتاب الطهي ، وصنع دواء وصفة طبية أو عملية صنع صابون بناءً على فصل دراسي رئيسي. ومع ذلك ، نظرًا للخاصية الثانية للخوارزمية ، والتي تنص على أن كل نقطة من الخوارزمية يجب أن تكون مفهومة للغاية بحيث يمكن لأي شخص وحتى الآلة القيام بها ، يمكننا أن نستنتج أن أي عملية تتطلب إظهار نوع من الخيال على الأقل هي خوارزمية لا يمكن استدعاؤها. ويتطلب الطبخ والتطريز مهارات معينة وخيالًا متطورًا.
هناك أنواع مختلفة من الخوارزميات ، ولكن هناك ثلاثة أنواع رئيسية.
في هذا النوع ، يتم تكرار بعض العناصر عدة مرات. تسمى قائمة الإجراءات التي يجب أن تتكرر لتحقيق الهدف جسم الخوارزمية.
تكرار الدورة هو تنفيذ جميع العناصر المدرجة في جسم الدورة.
تسمى أجزاء الحلقة التي يتم تنفيذها باستمرار لعدد معين من المرات حلقة مع عدد ثابت من التكرارات.
تلك الأجزاء من الدورة ، التي يعتمد معدل تكرارها على عدد من الشروط ، تسمى غير محددة.
تم إصلاح أبسط نوع من الحلقات.
هناك نوعان من الخوارزميات الدورية:
دورة مسبقة. في هذه الحالة ، يتحقق جسم الحلقة من حالته قبل تنفيذه.
حلقة postcondition. في الدورة ذات الحالة اللاحقة ، يتم التحقق من الحالة بعد نهاية الدورة.
يتم تنفيذ تعليمات هذه المخططات مرة واحدةالتسلسل الذي يتم تقديمها فيه. على سبيل المثال ، يمكن اعتبار عملية صنع فراش أو تنظيف أسنانك خوارزمية خطية. لهذا النوع أيضًا أمثلة رياضية ، حيث لا توجد سوى إجراءات الجمع والطرح.
في نوع التفرع ، هناك العديد من الخيارات للعمل ، أي منها سيتم تطبيقه يعتمد على الحالة.
مثال. السؤال: هل تمطر؟ خيارات الإجابة: نعم أو لا. إذا كانت الإجابة بنعم ، افتح المظلة ، وإذا كان الجواب لا ، ضع المظلة في الحقيبة.
يمكن استخدام الخوارزمية المساعدة في خوارزميات أخرى ، مع تحديد اسمها فقط.
الشرط هو بين الكلمتين "if" و "then".
على سبيل المثال: إذا كنت تعرف اللغة الإنجليزية ، فانقر فوق واحدة. في هذه الجملة ، الشرط هو جزء من عبارة "أنت تعرف الإنجليزية".
معطيات - المعلومات التي تحمل حمولة دلالية وتعرض بطريقة يمكن إرسالها واستخدامها في هذه الخوارزمية.
عملية حسابية - حل مشكلة باستخدام خوارزمية باستخدام بيانات معينة.
قد يكون للخوارزمية بنية مختلفة.لوصف خوارزمية ، يعتمد مفهومها على هيكلها ، يمكنك استخدام عدد من الطرق المختلفة ، على سبيل المثال: اللفظي ، الرسم ، باستخدام لغة خوارزمية مصممة خصيصًا.
تعتمد الطريقة التي سيتم استخدامها على عدة عوامل: مدى تعقيد المهمة ، ومدى تفصيل عملية حل المشكلة ، وما إلى ذلك.
الخوارزمية الرسومية هي مفهوم يتضمن تحليلاً للإجراءات التي يجب القيام بها لحل مهمة معينة ، وفقًا لأشكال هندسية معينة.
لا يتم تصوير المخططات الرسومية على أنها فظيعة. من أجل أن يفهمها أي شخص ، فإن الأكثر استخدامًا هو الرسوم البيانية والمخططات الهيكلية لـ Nassi-Schneiderman.
أيضا ، تم رسم المخططات الانسيابية وفقًا لـ GOST-19701-90 و GOST-19.003-80.
تنقسم الأشكال الرسومية المستخدمة في الخوارزمية إلى:
أهمها. يتم استخدام الصور الأساسية للإشارة إلى العمليات اللازمة لمعالجة البيانات في حل مشكلة.
مساعد. هناك حاجة إلى صور مساعدة للإشارة إلى العناصر الفردية ، وليس الأهم ، لحل المشكلة.
في الخوارزمية الرسومية ، تسمى الأشكال الهندسية المستخدمة للإشارة إلى البيانات كتل.
تنتقل جميع الكتل من الأعلى إلى الأسفلو "من اليسار إلى اليمين" هو الاتجاه الصحيح للتدفق. بالتسلسل الصحيح ، لا تُظهر الخطوط التي تربط الكتل الاتجاه. في حالات أخرى ، يشار إلى اتجاه الخطوط بواسطة الأسهم.
يجب ألا يحتوي المخطط الصحيح للخوارزمية على أكثر من مخرج واحد من كتل المعالجة وأقل من مخرجين من الكتل المسؤولة عن العمليات المنطقية والتحقق من الظروف.
كيف تبني خوارزمية؟
يجب أن يتم بناء هيكل الخوارزمية ، كما هو مذكور أعلاه ، وفقًا لـ GOST ، وإلا فلن تكون واضحة ومتاحة للآخرين.
يتضمن إجراء التسجيل العام العناصر التالية:
اسم يتم من خلاله توضيح المشكلة التي يمكن حلها باستخدام هذا المخطط.
يجب أن يكون لكل خوارزمية بداية ونهاية واضحة.
يجب أن تصف الخوارزميات بشكل واضح وواضح جميع البيانات ، سواء المدخلات والمخرجات.
عند تجميع الخوارزمية ، يجب ملاحظة الإجراءات التي ستسمح لك بتنفيذ الإجراءات اللازمة لحل المشكلة على البيانات المحددة. شكل تقريبي للخوارزمية:
سيسهل البناء الصحيح للدائرة بشكل كبير حساب الخوارزميات.
الشكل البيضاوي الأفقي هو البداية والنهاية (علامة الاكتمال).
المستطيل ذو الوضع الأفقي هو حساب أو إجراء آخر (علامة عملية).
متوازي الأضلاع في وضع أفقي - الإدخال أو الإخراج (علامة البيانات).
المعين الموجود أفقيًا هو فحص للحالة (علامة الحل).
مسدس ممدود ، يقع أفقيًا - تعديل (علامة التحضير).
يتم عرض نماذج الخوارزمية أدناه في الشكل.
نسخة صيغة لفظية من الخوارزمية.
تتم كتابة خوارزميات الصيغة اللفظيةبأي شكل من الأشكال ، باللغة المهنية للحقل الذي تنتمي إليه المهمة. يتم وصف الإجراءات بهذه الطريقة باستخدام الكلمات والصيغ.
في مجال الكمبيوتر ، كل شيء مبني على الخوارزميات.بدون تعليمات واضحة تم إدخالها في شكل رمز خاص ، لن تعمل أي تقنية أو برنامج. في دروس علوم الكمبيوتر ، يحاولون إعطاء الطلاب المفاهيم الأساسية للخوارزميات ، وتعليمهم كيفية استخدامها وإنشاءها بمفردهم.
يعد إنشاء واستخدام الخوارزميات في علوم الكمبيوتر عملية أكثر إبداعًا من ، على سبيل المثال ، اتباع الإرشادات لحل مشكلة في الرياضيات.
هناك أيضا برنامج خاص"الخوارزمية" ، التي تساعد الأشخاص الذين ليسوا على دراية في مجال البرمجة ، على إنشاء برامجهم الخاصة. يمكن أن يصبح مثل هذا المورد مساعدًا لا غنى عنه لأولئك الذين يتخذون خطواتهم الأولى في علوم الكمبيوتر ويريدون إنشاء ألعابهم الخاصة أو أي برامج أخرى.
من ناحية أخرى ، أي برنامج هو خوارزمية.ولكن إذا كانت الخوارزمية تحتوي فقط على الإجراءات التي تحتاج إلى تنفيذها من خلال إدراج بياناتك ، فإن البرنامج يحمل بالفعل البيانات النهائية. فرق آخر هو أن البرنامج يمكن أن يكون براءة اختراع ويكون ملكية خاصة ، ولكن الخوارزمية لا. الخوارزمية هي مفهوم أوسع من البرنامج.
في هذه المقالة ، درسنا مفهوم الخوارزمية وأنواعها ، وتعلمنا كيفية كتابة المخططات الرسومية بشكل صحيح.
