الگوریتم چیست ؟

مدیر سایت

الگوریتم یا خوارزمی مجموعه‌ای متناهی از دستورالعمل‌ها است، که به ترتیب خاصی اجرا می‌شوند و مسئله‌ای را حل می‌کنند. به عبارت دیگر یک الگوریتم، روشی گام به گام برای حل مسئله است. شیوه محاسبه معدل در مدرسه، یکی از نمونه‌های الگوریتم است.

خصوصیات یک الگوریتم
تمام الگوریتم‌ها باید شرایط و معیارهای زیر را دارا باشند:
 
ورودی: یک الگوریتم باید هیچ یا چندین پارامتر را به عنوان ورودی بپذیرد؛
خروجی: الگوریتم بایستی حداقل یک کمیت به عنوان خروجی (نتیجه عملیات) تولید کند؛
قطعیت: دستورات الگوریتم باید با زبانی دقیق، و بی‌ابهام بیان شوند. هر دستورالعمل نیز باید انجام‌پذیر باشد. دستورهایی نظیر «مقدار ۶ یا ۷ را به x اضافه کنید» یا «حاصل تقسیم پنج بر صفر را محاسبه کنید» مجاز نیستند؛ چرا که در مورد مثال اول، معلوم نیست که بالاخره چه عددی باید انتخاب شود، و در خصوص مثال دوم هم تقسیم بر صفر در ریاضیات تعریف نشده‌است.
محدودیت: الگوریتم باید دارای شروع و پایان مشخصی باشد، به نحوی که اگر دستورات آن را دنبال کنیم، برای تمامی حالات، الگوریتم پس از طی مراحل شمارا و متناهی خاتمه یابد. به علاوه، زمان لازم برای خاتمه الگوریتم هم باید به گونه‌ای معقول، کوتاه باشد.
 
ریشه واژهٔ الگوریتم
 
خوارزمی
 
واژه الگوریتم از نام ریاضیدان و ستاره‌شناس و جغرافی‌دان نامی ایرانی، ابوجعفر محمد بن موسی خوارزمی (الخوارزمیگرفته شده است، که در خوارزم زاده شد و در دانشگاه «بیت الحکمه» بغداد به اوج شهرت رسید. خوارزم یکی از شهرهای «ایران بزرگ» بود، که امروزه در ازبکستان واقع شده است و خیوه نام دارد.
رساله ای که خوارزمی در قرن ۹ میلادی به عربی نگاشته بود، در قرن ۱۲ به لاتین با نام “Algoritmi de numero Indorum” ترجمه شد؛ یعنی “[کتابی بدستالگوریتمی» در مورد اعداد هندی”، که «الگوریتمی» نام الخوارزمی بود که مترجم آن را در تبدیل به لاتین چنین آورده بود. در قرن ۱۳ میلادی واژه الگوریسموس(algorismus) به معنای «سیستم شمارش عربی(دهدهی)» (یعنی اعداد ۱ تا ۹ به علاوه صفر، و نیز مفهوم اعشار) بود؛ که هنوز هم یکی از معانی واژه الگوریسم(algorism) است. معنای دیگر الگوریسم «حساب کردن با کمک اعداد عربی» است؛ یعنی فن انجام أعمال حسابی پایه، مانند جمع و ضرب، با قرار دادن اعداد در زیر هم و إعمال قواعدی خاص، که جایگزین به کارگیری اعداد رومی و استفاده از چرتکه شد.
حتی روش انجام دستی تقسیم و جذر گرفتن(رادیکال) هم الگوریسم نامیده می شود. در قرن ۱۹ این کلمه در فرانسوی به algorithme تغییر شکل پیدا کرد، البته معنایش ثابت ماند. طولی نکشید که این کلمه به شکل algorithm وارد زبان انگلیسی شد؛ ولی فقط در اواخر قرن ۱۹ میلادی بود که معنای عام‌تر امروزی‌اش را یافت، و به «هر مجموعه قواعدی برای انجام یک رویه محاسباتی یا روال رایانه‌ای به کار رود» الگوریتم گفته شد.
 
تبدیل نام الخوارزمی به الگوریسم و سپس الگوریتم احتمالا تحت تأثیر واژه یونانی arithmos (به معنای عدد) و arithmetic (به معنای محاسباتی) بوده است. برخی منابع هم کلمه لگاریتم را هم در تبدیل الگوریسم و الگوریتم بی تأثیر ندانسته اند.
 
نقش الگوریتم‌ها در علوم رایانه
در علوم رایانه، یک الگوریتم را یک روال محاسباتی خوش‌تعریف می‌دانند، که مقدار یا مجموعه‌ای از مقادیر را به عنوان ورودی (Input) دریافت کرده و پس از طی چند گام محاسباتی، ورودی را به خروجی (Output) تبدیل می‌کند. بجز این، الگوریتم را ابزاری برای حل مسائل محاسباتی نیز تعریف کرده‌اند. ساخت و طراحی الگوریتم مناسب در مرکز فعالیت‌های برنامه‌سازی رایانه قرار دارد. یک برنامه رایانه‌ای، بیان یک یا چند الگوریتم با یک زبان برنامه‌نویسی است.
 
مفهوم الگوریتم
مفهوم الگوریتم را معمولاً با تشبیه به دستور آشپزی توضیح می‌دهند. مثلاً اگر بخواهیم آبگوشت درست کنیم (عمل مورد نظر) با فرض اینکه مواد خام را داریم (حالت اولیه) مراحل مشخصی را باید طبق دستور آشپزی طی کنیم (دستورالعمل‌ها) تا به آبگوشت آماده (حالت پایانی) برسیم. البته الگوریتم‌ها معمولاً پیچیده‌تر از این هستند.
 
الگوریتم گاه دارای مراحلی است که تکرار می‌شود (در مثال آبگوشت مثلاً چند بار باید نمک زد یا آب اضافه کرد) و یا در مرحله‌ای نیازمند تصمیم‌گیری است (اگر نمک کافی است دیگر نمک نمی‌زنیم، اگر کافی نیست نمک می‌زنیم).
 
اگر الگوریتم برای عمل مورد نظر مناسب نباشد و یا غلط باشد به نتیجه مورد نظر نمی‌رسیم. مثلاً اگر الگوریتم آبگوشت را با مواد اولیه کباب انجام دهیم واضح است که به آبگوشت نمی‌رسیم.
 
باید بدانیم برای هر الگوریتم تعریف متغیرها و طراحی مرحله به مرحله بسیار مهم است. زیرا الگوریتم باید بداند بر روی چه متغیر هایی، چه اعمالی را انجام دهد و نتیجه را در غالب چه متغیرها یا پارامتر هایی نشان دهد.
 
تحلیل الگوریتم‌
معمولاً برای حل یک مسئله، روش‌ها و الگوریتم‌های گوناگونی وجود دارند؛ یک الگوریتم ممکن است عمل مورد نظر را با دستورات مختلف در مدت زمان و یا کار کمتر یا بیشتری نسبت به الگوریتم دیگر انجام دهد. به همین دلیل، انتخاب الگوریتم مناسب و کارا اهمیت زیادی در موفق بودن و کارایی برنامه رایانه‌ای دارد.
الگوریتم‌ها به عنوان یک فناوری مطرح هستند و دانشمندان آنها را طراحی، تحلیل، و مطالعه می‌کنند. تحلیل الگوریتم‌ها رشته‌ای است که به بررسی کارایی الگوریتم‌ها می‌پردازد. تحلیل الگوریتم‌ها یعنی پیش‌بینی منابع مورد نیاز برای اجرای یک الگوریتم، همچون: حافظه، پهنای‌باند ارتباطی، سخت‌افزار، و از همه مهمتر، زمان.
کارایی یا پیچیدگی هر الگوریتم را با تابعی نشان می‌دهند که تعداد مراحل لازم برای اجرای الگوریتم را برحسب طول داده ورودی، یا میزان محل‌های لازم حافظه را بر حسب طول داده ورودی نشان می‌دهد.
 
روش های بیان الگوریتم
 الف) بیان الگوریتم به زبان فارسی (شبه کد)
ب) بیان ریاضی الگوریتم
ج) بیان الگوریتم توسط اشکال (فلوچارت)

دیدگاه های کاربران

هلیا

یکشنبه 21 مهر 1398 | 16:55
ای کاش بیشتر از اینا موضوع میداشت

مریم باباخانی

جمعه 5 مهر 1398 | 13:44
خیلی خوب متشکر

علیرضا رسولی

یکشنبه 23 تیر 1398 | 15:3
ممنون که اینقدر شیوا و جذاب مفهوم الگوریتم رو توضیح دادید.

زهرارضازاده

جمعه 27 اردیبهشت 1398 | 6:24
خواهشمندم ازشمافایل خوب وخیلی خیلی قابل درک بفرستیدچون من واقعن طراحی بدیادمیگیرم ممنونم

سوگند

پنج شنبه 26 مهر 1397 | 17:11
خیلی خوب بود

زیبا

شنبه 14 مهر 1397 | 16:0
نسبت به مقاله های دیگر خوب بود

محمد خسروی

شنبه 13 آبان 1396 | 21:30
سلام واقعا ممنونم خیلی متن کامل و مفیدی بود ولی نمیدونم چرا کپی نمیشه. با تشکر.

محیا

سه شنبه 11 مهر 1396 | 14:55
مطالب بیست و درجه یک بود واقعا ممنون خیلی درک و مفهوم ساده ای تو این مطالب هست فقط می تونم دلیل اینکه نمیشه کپی کرد رو بدونم؟ لطفا جواب بدین واقعا ممنون از مطالب خوبتون

گل قشنگ

سه شنبه 11 مهر 1396 | 14:51
مطالب از محتوای خوبی بر خوردار بود اما اینکه نمیشه اون ها رو کپی کرد خوب نیست مخصوصا واسه یکی مثل من که می خوتد پرینت بگیره و وقتی برای نوشتن نداره ممنون میشم اگه قابلیت کپی رو هم اضافه کنید.

حسن

دوشنبه 10 مهر 1396 | 20:7
بسیار عالی با تشکر از شما

ایلین

یکشنبه 9 مهر 1396 | 15:57
خیلی خوب بود متشکرم

میلاد

پنج شنبه 11 خرداد 1396 | 3:40
متشکرم از اینکه مطلب رو به ساده ترین شکل و با مثال آبگوشت و کباب بیان کردید...من 28 سالمه تا به امروز مفهوم الگوریتم رو نمی دونستم و تو دبیرستان و دنشگاه هم واسمون نتونستن جا بندازن هیچ از شنیدن الگوریتم زده شده بودیم به خدا جدی میگم اگه این رو موقعی که تو دبیرستان بودم می خوندم و معلمامون هم به همین شکل درس میدادن شاید الان سرنوشتمون چیز دیگه ای بود...
     مدیر سایت     [email protected]  
15/5/1396
موفق و پیروز باشید

Ali

شنبه 15 آبان 1395 | 14:6
عالی بود خیلی ممنونم

mohsen

دوشنبه 26 مهر 1395 | 20:53
ممنون مطالب عالی بودن

یاسمن

جمعه 9 مهر 1395 | 15:39
باتشکر مطالب عالی بود

دیدگاه شما

دیدگاه های ارسال شده توسط شما، پس از تایید مدیر سایت در وب سایت منتشر خواهد شد.
پیام هایی که حاوی تهمت یا افترا باشد منتشر نخواهد شد.
پیام هایی که به غیر از زبان فارسی یا غیر مرتبط با خبر باشد منتشر نخواهد شد.