الگوریتم در برنامه نویسی چیست ؟

الگوریتم

الگوریتم چیست ؟

• الگوریتم مجموعه ای از دستورات است که باید برای کامپیوتر انجام محاسبات یا سایر عملیات حل مسئله را دنبال کرد.

• طبق تعریف رسمی آن، یک الگوریتم مجموعه محدودی از دستورالعمل ها است که به ترتیب خاصی برای انجام یک کار خاص انجام می شود.

• این کل برنامه یا کد نیست. این یک منطق ساده برای یک مشکل است که به عنوان یک توصیف غیررسمی در قالب یک نمودار جریان یا شبه کد ارائه می شود.

• مشکل: یک مشکل را می توان به عنوان یک مشکل در دنیای واقعی یا یک مسئله نمونه واقعی تعریف کرد که برای آن باید یک برنامه یا مجموعه ای از دستورالعمل ها را توسعه دهید. الگوریتم مجموعه ای از دستورالعمل ها است.

• الگوریتم: الگوریتم به عنوان یک فرآیند گام به گام تعریف می شود که برای یک مسئله طراحی می شود.

• ورودی: پس از طراحی یک الگوریتم، ورودی های لازم و مورد نظر به الگوریتم داده می شود.

• واحد پردازش: ورودی به واحد پردازش داده می شود و خروجی مورد نظر را تولید می کند.

• خروجی: به نتیجه یا نتیجه برنامه خروجی گفته می شود.

پس از تعریف الگوریتم، اکنون به ویژگی های الگوریتم نگاه خواهید کرد.

ویژگی های یک الگوریتم

یک الگوریتم دارای ویژگی های زیر است:

• ورودی: یک الگوریتم به مقداری ورودی نیاز دارد. به یک الگوریتم می توان مقداری غیر از 0 به عنوان ورودی داد.
• خروجی: در پایان یک الگوریتم، یک یا چند نتیجه خواهید داشت.
• بدون ابهام: یک الگوریتم کامل به صورت بدون ابهام تعریف می شود، به این معنی که دستورالعمل های آن باید واضح و سرراست باشد.
• تناهی: یک الگوریتم باید متناهی باشد. محدود بودن در این زمینه به این معنی است که الگوریتم باید تعداد محدودی دستورالعمل داشته باشد، یعنی دستورالعمل ها باید قابل شمارش باشند.
• اثربخشی: از آنجا که هر دستورالعمل در یک الگوریتم بر فرآیند کلی تأثیر می گذارد، باید کافی باشد.
• استقلال زبان: یک الگوریتم باید مستقل از زبان باشد، به این معنی که دستورالعمل های آن را می توان در هر زبانی پیاده سازی کرد و نتایج یکسانی را تولید کرد.

چرا به الگوریتم نیاز دارید؟

به دلایل زیر به الگوریتم نیاز دارید:

مقیاس پذیری

این به درک شما از مقیاس پذیری کمک می کند. هنگامی که یک مشکل قابل توجه در دنیای واقعی دارید، باید آن را به مراحل کوچک تقسیم کنید تا سریع آن را تجزیه و تحلیل کنید.

کارایی

دنیای واقعی به چالش کشیدن به مراحل کوچکتر است. اگر یک مشکل را بتوان به راحتی به مراحل کوچکتر تقسیم کرد، نشان دهنده امکان پذیر بودن مشکل است.

پس از درک اینکه یک الگوریتم چیست، چرا به الگوریتم نیاز دارید، نحوه نوشتن یک الگوریتم را با استفاده از یک مثال بررسی خواهید کرد.

چگونه یک الگوریتم بنویسیم؟

• هیچ استاندارد مشخصی برای نوشتن الگوریتم ها وجود ندارد. با این حال، مشکلی است که وابسته به منابع است. الگوریتم ها هرگز با یک زبان برنامه نویسی خاص در ذهن نوشته نمی شوند.

• همانطور که همه می‌دانید، ساختارهای کد پایه مانند حلقه‌هایی مانند do، for، while، همه زبان‌های برنامه‌نویسی کنترل جریان مانند if-else و غیره را به اشتراک می‌گذارند. یک الگوریتم را می توان با استفاده از این ساختارهای رایج نوشت.

• الگوریتم ها معمولاً به صورت گام به گام نوشته می شوند، اما همیشه اینطور نیست. الگوریتم نویسی فرآیندی است که پس از مشخص شدن دامنه مشکل اتفاق می افتد. یعنی باید از حوزه مشکلی که در حال توسعه راه حل برای آن هستید آگاه باشید.

مثال

اکنون از یک مثال برای یادگیری نحوه نوشتن الگوریتم استفاده کنید.

مشکل: الگوریتمی ایجاد کنید که دو عدد را ضرب کند و خروجی را نمایش دهد.

مرحله 1 - شروع کنید

مرحله 2 - سه عدد صحیح x، y و z را اعلام کنید

مرحله 3 - مقادیر x و y را تعریف کنید

مرحله 4 - مقادیر x و y را ضرب کنید

مرحله 5 - نتیجه مرحله 4 را در z ذخیره کنید

مرحله 6 - z را چاپ کنید

مرحله 7 - توقف

الگوریتم ها به برنامه نویسان آموزش می دهند که چگونه کد بنویسند. علاوه بر این، الگوریتم را می توان به صورت زیر نوشت:

مرحله 1 - شروع mul

مرحله 2 - مقادیر x و y را بدست آورید

مرحله 3 − z ← x * y

مرحله 4 - z را نمایش دهید

مرحله 5 - توقف

در طراحی و تحلیل الگوریتم، روش دوم معمولاً برای توصیف یک الگوریتم استفاده می شود. این به تحلیلگر اجازه می دهد تا الگوریتم را تجزیه و تحلیل کند در حالی که تمام تعاریف ناخواسته را به راحتی نادیده می گیرد. آنها می توانند ببینند که کدام عملیات استفاده می شود و روند پیشرفت چگونه است. نوشتن اعداد مرحله اختیاری است. برای حل یک مسئله معین، یک الگوریتم ایجاد می کنید. یک مشکل را می توان به روش های مختلفی حل کرد.

در نتیجه، بسیاری از الگوریتم های راه حل برای یک مسئله معین می توانند استخراج شوند. مرحله زیر ارزیابی الگوریتم های راه حل پیشنهادی و پیاده سازی مناسب ترین راه حل است.

با پیشرفت در این آموزش "الگوریتم چیست"، با برخی از اجزای یک الگوریتم آشنا خواهید شد.

فاکتور های طراحی یک الگوریتم در طراحی الگوریتم موارد زیر باید در نظر گرفته شود:

• ماژولار بودن: این ویژگی کاملاً برای الگوریتم طراحی شده است اگر به شما مشکل داده شود و آن را به ماژول های کوچک یا مراحل کوچک تقسیم کنید، که یک تعریف اولیه از یک الگوریتم است.
• درستی: درستی یک الگوریتم زمانی تعریف می شود که ورودی های داده شده خروجی مورد نظر را تولید کنند که نشان می دهد الگوریتم به درستی طراحی شده است. تجزیه و تحلیل یک الگوریتم به درستی تکمیل شده است.
• قابلیت نگهداری: به این معنی است که الگوریتم باید به شکلی ساده و ساختار یافته طراحی شود تا زمانی که الگوریتم را دوباره تعریف می کنید، هیچ تغییر قابل توجهی در الگوریتم ایجاد نشود.
• کارکرد: مراحل منطقی مختلفی را برای حل یک مشکل دنیای واقعی در نظر می گیرد. استحکام: استحکام به توانایی یک الگوریتم برای تعریف واضح مشکل شما اشاره دارد.
• کاربر پسند: اگر درک الگوریتم مشکل باشد، طراح آن را برای برنامه نویس توضیح نمی دهد.
• سادگی: اگر یک الگوریتم ساده باشد، درک آن نیز ساده است.
• توسعه پذیری: اگر طراح یا برنامه نویس الگوریتم دیگری بخواهد از آن استفاده کند، الگوریتم شما باید قابل توسعه باشد.

نکات مهم در ساخت الگوریتم

دو عامل وجود دارد که در آنها الگوریتم اساسی است:

نظری

زمانی که یک مشکل در دنیای واقعی به شما داده شود، باید آن را به ماژول های کوچکتر تقسیم کنید. برای تحلیل و تحلیل، ابتدا باید تمام جنبه های نظری آن را درک کنید.

عملی

چیزی که می گوید، تئوری بدون کاربرد عملی تکمیل نمی شود. در نتیجه می توان الگوریتم ها را هم از نظر تئوری و هم از نظر عملی در نظر گرفت.