آشنایی با انواع الگوریتم بهینه سازی و یادگیری انواع الگوریتم

انواع الگوریتم چیست، در این مبحث در مورد آشنایی با انواع الگوریتم می پردازیم.در واقع الگوریتم اصطلاح محبوبی است که احتمالاً در زمینه های مختلف از جمله برنامه نویسی رایانه، ریاضیات و حتی زندگی روزمره ما با آن برخورد کرده اید.آشنایی با انواع الگوریتم را می توان به عنوان یک فرآیند یا فرمول گام به گام برای حل مسائل، یا به عنوان مجموعه ای از دستورالعمل های فرموله شده برای انجام کار مشخص تعریف کرد.

یک دستور غذا بهترین مثال برای آشنایی با انواع الگوریتم است زیرا توضیح می دهد که چه کاری باید گام به گام انجام شود. انواع الگوریتم‌ ها معمولاً در زبان‌های اصلی ساخته می‌شوند، به این معنی که می‌توانند در بیش از یک زبان برنامه‌نویسی اجرا شوند. آشنایی با انواع الگوریتم‌ها به‌عنوان مشخصاتی برای پردازش داده‌ها، ریاضیات، استدلال خودکار و انواع کارهای دیگر استفاده می‌شوند.

آشنایی با انواع الگوریتم

در کلمات عادی، یک الگوریتم یک روش یا روش ریاضی را برای حل یک مسئله با استفاده از تعداد محدود یا معینی از مراحل توصیف می کند.با توجه به دنیای کدنویسی و کامپیوتر، آشنایی با انواع الگوریتم‌ها مجموعه‌ای از دستورالعمل‌ها هستند که به ما کمک می‌کنند تا یک مشکل را در تعداد معین یا محدودی از مراحل حل کنیم.

بنابراین، آشنایی با انواع الگوریتم را می توان به عنوان مجموعه ای از دستورالعمل ها تعریف کرد که راهی برای تعیین اینکه چه کاری و چگونه باید انجام شود ارائه می دهد.برای درک بهتر این تعریف با فرض اینکه مانند یک دستور غذا است.

یک نانوا می‌داند که راه‌های زیادی (به کار گیری انواع الگوریتم) برای درست کردن کلوچه وجود دارد، اما با پیروی از یک دستور غذا می‌داند که ابتدا فر را از قبل گرم کند. سپس آرد را اندازه می کند، سپس چیپس شکلات، کره و غیره را اضافه می کند تا کوکی ها آماده شوند.

اکنون آن را از نظر مثال های کدنویسی درک کنید.برنامه نویسان یا توسعه دهندگان نرم افزار از آشنایی با انواع الگوریتم ها برای دادن دستورالعمل به ماشین های خود برای انجام یک کار خاص استفاده می کنند.مثلا:

فرض کنید یک برنامه نویس می خواهد برای داده های فروش ماه گذشته از پایگاه داده پرس و جو کند. سپس برنامه نویس پایگاه داده را برای داده های ماه گذشته جستجو می کند و آن را با داده های فعلی مقایسه می کند و داده های مربوط به ماه مشابه سال گذشته را تجزیه و تحلیل می کند، سپس داده ها را به صورت نمودار میله ای یا دایره ای نمایش می دهد. همه اینها بستگی به آشنایی با انواع الگوریتم دارد که برنامه نویس برای تکمیل کار از آن استفاده می کند.

پیشنهاد می کنیم به مشاهده مقاله کاربرد الگوریتم در برنامه نویسی بپردازید.

مزایا و معایب آشنایی با انواع الگوریتم ها چیست؟

مزایای الگوریتم:این یک ارائه گام به گام یک راه حل برای یک مشکل معین است. انواع الگوریتم ها از یک فرآیند مشخص پیروی می کنند.درک “انواع الگوریتم” بدون دانش برنامه نویسی آسان است زیرا به هیچ زبان برنامه نویسی وابسته نیست.اشکال زدایی الگوریتم ها آسان است زیرا آنها دلایل منطقی برای هر مرحله دارند.الگوریتم مسئله را به موارد کوچکتر تقسیم می کند، به طوری که هر یک به راحتی قابل حل است.

معایب الگوریتم:الگوریتم‌ها زمان زیادی می‌برند.مشکلات را نمی توان به انواع الگوریتم تقلیل داد، که آنها را دشوار می کند.در آشنایی با انواع الگوریتم، نشان دادن حلقه ها و شاخه ها دشوار است.

برای آشنایی با انواع الگوریتم 7 تا از انواع الگوریتم را نام ببرید.

الگوریتم Brute Force
الگوریتم بازگشتی
الگوریتم برنامه نویسی پویا
الگوریتم تقسیم و پیروز
الگوریتم حریص
الگوریتم عقبگرد
الگوریتم تصادفی
انواع الگوریتم ها

آشنایی با انواع الگوریتم  : Brute Force 

یک الگوریتم brute force اساساً تمام احتمالات را امتحان می کند تا زمانی که یک نتیجه پیدا شود. این ساده ترین و اساسی ترین نوع الگوریتم است. علاوه بر این، این نوع الگوریتم‌ها امکان تشخیص بهترین یا ایده‌آل راه‌حل را فراهم می‌کنند، زیرا همه راه‌حل‌های ممکن را بررسی می‌کنند.

این روش همچنین می تواند برای یافتن راه حل قابل قبول (نه بهترین) مورد استفاده قرار گیرد. اساساً وقتی پاسخی برای موضوع پیدا شد متوقف می شود. یک راه روشن برای مقابله با یک مشکل اولین چیزی است که پس از مشاهده یک مشکل به ذهن می رسد. این انواع اصلی آشنایی با انواع الگوریتم ها است.

آشنایی با انواع الگوریتم : بازگشتی

بازگشت کلید این نوع الگوریتم است. یک مشکل با تقسیم کردن آن به مسائل فرعی با ماهیت مشابه و تکرار این فرآیند بارها و بارها تا زمانی که با کمک یک شرط پایه حل شود حل می شود.

هر بار که آشنایی با انواع الگوریتم تکرار می شود، مورد اصلی را به طور قانونی حل می کند و سپس از ورودی ساده تر استفاده می کند. ما از آن برای رسیدگی به مسائلی استفاده می کنیم که می توانند به موارد ساده تر تقسیم شوند. همچنین انواع اصلی الگوریتم ها است.

آشنایی با انواع الگوریتم : برنامه نویسی پویا

آشنایی با الگوریتم هایی از این نوع به عنوان تکنیک های حافظه سازی نیز شناخته می شوند. در نتیجه، فکر این است که نتایج اخیر تعیین شده را پیگیری کنید تا از محاسبه مکرر آن جلوگیری کنید.

با استفاده از برنامه‌نویسی پویا، می‌توانید موضوع غیرقابل پیش‌بینی را به زیرمشکلات کوچک‌تر و قابل مدیریت‌تر تقسیم کنید و نتیجه را برای بعد کنار بگذارید. می توان گفت که نتایج قبلی را به خاطر می آورد و از آنها برای یافتن نتایج جدید استفاده می کند. این سومین آشنایی با انواع الگوریتم اصلی است.

آشنایی با انواع الگوریتم : Divide And Conquer

آشنایی با الگوریتم Divide and Conquer، هدف پرداختن به این موضوع در دو بخش است که در بخش اول، مشکل به زیرمسائل هایی تقسیم می شود که ماهیت مشابهی دارند. ثانیاً، ما به طور مستقل به موضوع ساده‌تر نزدیک می‌شویم و سپس نتیجه ترکیبی را برای تکمیل پاسخ نهایی خود اضافه می‌کنیم.

آشنایی با انواع الگوریتم : حریص

در مرحله بعد، ما یک الگوریتم حریص داریم که حلال را ایجاد می کند.قسمت به قسمت در انتخاب نقش زیر با این واقعیت مشخص می شود که کمک ناگهانی می کند و هرگز گزینه هایی را که اخیراً با آشنایی با انواع الگوریتم در نظر گرفته شده است در نظر نمی گیرد.

آشنایی با انواع الگوریتم : عقبگرد

این نوع الگوریتم با حذف راه حل هایی که در هر لحظه نمی توانند نیازهای موضوع را برآورده کنند، به دنبال یک راه حل ثابت برای مسئله هستند. به عنوان مثال، این یک روش آشنایی با انواع الگوریتم برای رسیدگی به مسائل به صورت بازگشتی با تلاش برای ایجاد یک پاسخ به طور پیوسته، حذف راه حل هایی است که در هر لحظه معیارها را برآورده نمی کنند.

آشنایی با انواع الگوریتم : تصادفی

در طول محاسبات، الگوریتم حداقل یک بار از یک عدد تصادفی برای تصمیم‌گیری نتیجه استفاده می‌کند. بنابراین، اینها آشنایی با انواع الگوریتم های اصلی هستند.

ویژگی های الگوریتم و انواع آن

ورودی مشخص شده – در طول محاسبه، ورودی اطلاعاتی است که برای ایجاد خروجی باید تغییر کند. یک نوع الگوریتم باید حداقل 0 ورودی مشخصه همه جانبه داشته باشد. دستیابی به دقت ورودی مستلزم درک نوع اطلاعات، چه مقدار و چه ساختاری است که اطلاعات باید داشته باشد.

خروجی مشخص شده – محاسبات منجر به خروجی اطلاعات می شود. هر نوع الگوریتم باید حداقل یک خروجی کاملاً تعریف شده داشته باشد و خروجی ایده آل باید هماهنگ باشد. دقت خروجی همچنین مستلزم درک این است که چه نوع اطلاعاتی، چقدر و چگونه باید ساختار شوند.

واضح و بدون ابهام – یک الگوریتم باید هر مرحله را تعیین کند و هر مرحله باید در تمام اقداماتش آشکار باشد و تنها به یک معنی منجر شود. این دلیلی است که چرا آشنایی با انواع الگوریتم باید واضح و بدون ابهام باشد. جزئیات هر مرحله نیز باید توضیح داده شود (از جمله نحوه رسیدگی به خطاها). همه چیز باید کمی باشد و ذهنی نباشد.

امکان پذیر – آشنایی با انواع الگوریتم باید موثر باشد، به این معنی که باید با منابع موجود برای رسیدن به خروجی قابل اجرا باشد. هیچ پیشرفت بیهوده یا بیش از حدی نباید وجود داشته باشد که یک الگوریتم را بی اثر کند.

مستقل – ارائه دستورالعمل های گام به گام برای آشنایی با انواع الگوریتمی که مستقل از هر کد برنامه ای باشد، مهم است. هدف نهایی باید پیش بینی این باشد که ممکن است تقاضا برای هر یک از زبان های برنامه نویسی مختلف افزایش یابد.

تناهی – در نهایت، الگوریتم باید متوقف شود. وقتی الگوریتم متوقف شد، خروجی عادی را دریافت خواهید کرد. آشنایی با انواع الگوریتم ها تعداد مراحل محدودی دارند. الگوریتم ها نباید نامحدود باشند و باید پس از تعداد محدودی از مراحل به پایان برسند. ایجاد الگوریتمی بی حد و حصر برای ما بیهوده خواهد بود.

پیشنهاد می کنیم به مشاهده مقاله جزوه و جواب تمرین سوالات الگوریتم برنامه نویسی با حل مثال بپردازید.

کاربردهای رایج انواع الگوریتم ها

آشنایی با انواع الگوریتم‌ها نقش مهمی در بسیاری از حوزه‌ها، از برنامه‌نویسی کامپیوتری گرفته تا آزمایش‌های علمی دارند. در زیر راه های ایده آل برای اعمال نمودار جریان انواع الگوریتم وجود دارد.

در برنامه نویسی کامپیوتر:اگر می خواهید مشکلی را حل کنید، ابتدا باید یک نوع الگوریتم ایجاد کنید، مهم نیست از چه زبانی استفاده می کنید. فلوچارت الگوریتم می تواند به شما در حل پیچیده ترین مسائل کمک کند.

فرض کنید در حال نوشتن برنامه ای هستیم(استفاده از انواع الگوریتم) که اعداد 1 تا 20 را به صورت خودکار چاپ می کند. هر زمان که این برنامه را اجرا می کنیم، یک متغیر را مقداردهی اولیه می کنیم و آن را یک واحد افزایش می دهیم. این کار تا زمانی که تعداد به 20 برسد تکرار می شود.

در ریاضیات و محاسبات علمی:مسائل ریاضی و علمی نیز مانند برنامه نویسی با استفاده از آشنایی با انواع الگوریتم ها قابل حل هستند. الگوریتم هایی برای هر مسئله ریاضی وجود دارد، از چاپ سری فیبوناچی تا محاسبه فاکتوریل یک عدد.

با استفاده از این مثال می بینید که ما انواع الگوریتمی برای تبدیل فارنهایت به سانتیگراد ایجاد کرده ایم. تبدیل فارنهایت به سلسیوس ابتدا روی ورودی کاربر اعمال می شود، سپس نتایج نمایش داده می شود.

حل مشکلات روزمره

آشنایی با انواع الگوریتم‌ها را می‌توان برای حل تقریباً همه مسائل، نه فقط برنامه‌نویسی یا مسائل علمی، استفاده کرد. دستور العمل را می توان از یک الگوریتم استخراج کرد یا مالیات را می توان با استفاده از یک الگوریتم محاسبه کرد.

آشنایی با انواع الگوریتم های بهینه سازی

هنگام بحث در مورد جریان ریاضیات و علوم کامپیوتر، مسائل بهینه سازی به یافتن مناسب ترین راه حل از بین همه راه حل های امکان پذیر اشاره دارد.آشنایی با انواع الگوریتم مسئله بهینه سازی را می توان به عنوان یک موقعیت محاسباتی تعریف کرد که در آن هدف یافتن بهترین راه حل ممکن است.

استفاده از بهینه سازی برای حل مسائل طراحی، بینش منحصر به فردی را در مورد موقعیت آشنایی با انواع الگوریتم ها ارائه می دهد. این مدل می‌تواند طراحی فعلی را به بهترین شکل ممکن مقایسه کند و شامل اطلاعاتی در مورد محدودیت‌ها و هزینه‌های ضمنی قوانین دلخواه و تصمیم‌های خط‌مشی است.

بهینه سازی به دسته های مختلفی تقسیم می شود. روش اول یک روش آماری است، در حالی که روش دوم یک روش احتمالی است. یک آشنایی با الگوریتم ریاضی برای ارزیابی مجموعه ای از مدل های داده و انتخاب بهترین راه حل استفاده می شود.

دامنه مشکل با محدودیت هایی مانند محدوده مقادیر ممکن برای یک تابع مشخص می شود. برای یافتن راه حل بهینه باید از انواع الگوریتم ارزیابی عملکرد انجام شود. راه حل های بهینه دارای حداقل خطا خواهند بود، بنابراین حداقل خطا صفر است.

مشکلات انواع الگوریتم های بهینه سازی

انواع الگوریتم مختلفی از مسائل بهینه سازی وجود دارد. چند مورد ساده نیازی به بهینه سازی رسمی ندارند، مانند مشکلات با پاسخ های ظاهری یا بدون متغیرهای تصمیم. اما در بیشتر موارد یک راه حل ریاضی ضروری است و هدف دستیابی به نتایج بهینه است. اکثر مشکلات به نوعی بهینه سازی نیاز دارند. هدف کاهش هزینه یک مشکل و به حداقل رساندن خطر است.

همچنین می تواند چند هدفه باشد و تصمیمات متعددی را در برگیرد.سه عنصر اصلی برای حل یک نوع الگوریتم بهینه سازی وجود دارد: هدف، متغیرها و محدودیت ها. هر متغیر می تواند مقادیر متفاوتی داشته باشد و هدف یافتن مقدار بهینه برای هر یک است. هدف نتیجه یا هدف مورد نظر مشکل است.