ماهى الخوارزميات فى البرمجة وامثلة عليها

في البرمجة ، الخوارزمية هي مجموعة من التعليمات المحددة بشكل جيد في التسلسل لحل مشكلة برمجية معينة وستجد فى هذا المقال امثلة على الخوارزميات لتفهم الموضوع بشكل افضل.

ويجب أن تحتوي الخوارزمية دائمًا على نقطة توقف او نهاية واضحة.

عوامل جودة الخوارزمية

• يجب تحديد المدخلات والمخرجات بشكل دقيق.
• يجب أن تكون كل خطوات في الخوارزمية واضحة.
• يجب أن تكون الخوارزمية هى الأكثر فعالية من بين كل الطرق المختلفة لحل مشكلة ما – الاكثر فاعيلية من حيث زمن التنفيذ والمساحة المستخدمة فى الكومبيوتر.
• لا يجب أن تحتوي الخوارزمية على رمز خاصة بلغة برمجة معينة. بدلاً من ذلك ، يجب كتابة الخوارزمية بطريقة يمكن استخدامها باي لغة برمجة.

امثلة على الخوارزميات

اي مجموعة خطوات لها نفس الصفات السابق شرحها تعتبر مثال على الخوارزميات وإليك بعض الامثلة لخوارزميات بسيطة ومتقدمة.

امثلة على خوارزميات بسيطة

• خوارزمية لجمع رقمين
• خوارزمية للعثور على أكبر رقم من بين ثلاثة أرقام
• خوارزمية للعثور على جميع جذور المعادلة التربيعية
• خوارزمية للحصول على مضروب عدد
• خوارزمية للتحقق من العدد الأولي
• خوارزمية سلسلة فيبوناتشي

مثال على الخوارزميات بالكود التوضيحي

اكتب خوارزمية للعثور على أكبرها بين ثلاثة أرقام مختلفة تم إدخالها من قبل المستخدم.

Step 1: Start
Step 2: Declare variables a,b and c.
Step 3: Read variables a,b and c.
Step 4: If a>b
           If a>c
              Display a is the largest number.
           Else
              Display c is the largest number.
        Else
           If b>c
              Display b is the largest number.
           Else
              Display c is the greatest number.  
Step 5: Stop

امثلة على خوارزميات متقدمة

من المفاهيم المشهورة فى عالم البرمجة هو الترتيب Sorting و البحث Search.

فهى تستخدم فى اي برنامج تقريبًا.

هذه المفاهيم لها العديد من الخوارزميات التى تغطيها وتعلم هذه الخوارزميات هى نقطة انطلاق جيدة لتعلم الخوارزميات.

اشهر خوارزميات الترتيب Sorting

• Merge Sort
  
• Insertion Sort
  
• Bubble Sort
  
• Quicksort

• Heapsort

• Counting Sort

• Selection Sort

امثلة على خوارزميات البحث

• Linear Search
• Binary Search
• Jump Search
• Interpolation Search
• Exponential Search

تصنيفات عامة للخوارزميات

• خوارزميات التشفير Cipher : هي مجموعة من الخوارزميات المستخدمة لتحويل البيانات من صيغة واضحة إلى صيغة مشفرة، وتستخدم عادة في الأمن السيبراني وحماية البيانات من الاختراق والاستخراج غير المصرح به. وتشمل خوارزميات التشفير العديد من التقنيات والخوارزميات المختلفة، منها على سبيل المثال خوارزمية تشفير فيرنام Vernam.
• خوارزميات Graph او الخورزميات الرسومية : هي مجموعة من الخوارزميات المستخدمة في حل المشاكل التي تتضمن الرسومات أو الجرافات.
  وهي عبارة عن تقنية تمثيل العلاقات بين الكائنات باستخدام الرسومات والعقد والأطراف. بعض الأمثلة على هذا النوع هى خوارزمية Kruskal وخوارزمية بلمان فورد Bellman Ford.
• خوارزميات سلاسل الحروف Strings : هى مجموعة متنوع من الخوارزميات الهدف منها التعامل مع سلاسل الحروف مثل العثور على أطول سلسلة فرعية مشتركة بين سلسلتين ، والبحث عن نمط في سلسلة ، وتحويل سلسلة إلى أخرى.
• الخوارزميات العددية Numerical algorithms: تستخدم هذه الخوارزميات لإجراء حسابات عددية ، مثل حل أنظمة المعادلات الخطية ، وإيجاد جذور كثير الحدود ، وتقريب دالة غير خطة. تتضمن أمثلة الخوارزميات العددية الحذف الغاوسي وطريقة نيوتن رافسون وطريقة مونت كارلو.

ويوجد عدد لا يحصى من الخوارزميات لاداء مهمات وحل مشاكل معينة ويبقى العامل الاهم فى تحديد جودة الخوارزمية هو وقت اقل فى التنفيذ واستهلاك ذاكرة اقل من موارد الحاسب.

معرفة المزيد عن كيفية حساب جودة الخوارزميات

المراجع

الصور التوضحية من موقع https://brilliant.org/wiki/sorting-algorithms/