مسلما برایتان پیش آمده است که بخواهید فعالیت پیچیده‌ای انجام دهید یا مساله غامضی را حل کنید. برای مثال در موارد پیشپا افتاده‌تر مغزتان به‌طور ناخودآگاه الگوریتم معینی را برای نیل به چنین هدفی در پیش می‌گیرد؛ اما وقتی پای پیچیدگی وسط باشد، باید در طراحی الگوریتم دقیق‌تر عمل کنید تا از عملکردتان بهترین نتیجه بدست آید. اما چرا واژه الگوریتم؟
الگوریتم طرح برنامه‌ای است که صفر تا صد کاری را مبتنی بر آن انجام می‌دهیم، ممکن است n ورودی داشته باشد و البته 1 خروجی دارد و شرط برقراری‌اش این است که اجرای آن در زمان محدود به اتمام برسد. در دنیای علوم کامپیوتر هم الگوریتم (Algorithm) مجموعهای از گامها و فرآیندهای پیدرپی برای حل مساله یا انجام محاسبات است.
برنامه نویسها برای ساخت ابزارها و نرم افزارهایی که خیلی از کارهایتان را به کمک آنها انجام می‌دهید، از الگوریتم کمک میگیرند. البته برای برنامه نویسی، ابتدا باید مراحل طراحی الگوریتم را پشت سر بگذارند و گاها الگوریتم طراحی شده را به‌شکل فلوچارت (Flowchart) درآورند. فلوچارت نموداری است که سیستم یا الگوریتم کامپیوتری را به صورت بصری و قابل فهم به تصویر می‌کشد.
یک الگوریتم چگونه کار می‌کند؟ + یک الگوریتم ساده با جواب
در فیلم زیر الگوریتم بصورت ساده توضیح داده شده است، سپس در مورد ورودی و خروجی‌های الگوریتم و نحوه رسم فلوچارت یک الگوریتم صحبت شده است و در آخر مثال ساده ای از الگوریتم زده شده و همین طور فلوچارت الگوریتم رسم شده است.
در مثال الگوریتم ای که در فیلم زیر آمده، سه عدد بعنوان ورودی دریافت می‌شود و میانگین آنها محاسبه می‌شود.
در ادامه برای درک هرچه بهتر مفهوم مهم الگوریتم، چند الگوریتم ساده را به‌عنوان مثال آورده‌ایم.
الگوریتم بررسی متمم بودن دو زاویه
در این مثال الگوریتم و فلوچارت، مشاهده می‌کنید که «مراحلی» انجام می‌شود تا به «نتیجه» یکتایی برسیم: اینکه دو زاویه متمم هستند یا خیر.
الگوریتم بررسی شرایط افراد بر اساس سن
در این مثال الگوریتم و فلوچارت می‌خواهیم بدانیم که آیا افراد بر اساس سن‌شان واجد شرایط خاصی هستند یا خیر. مثلا امکان رأی دادن را در نظر بگیرید. برای این کار باید حداقل 18 سالتان شده باشد. پس مراحل زیر را انجام می‌دهیم:
الگوریتم محاسبه سود تولید
در مثال الگوریتم و فلوچارت بعدی، هزینه تولید و فروش یک‌دست لباس را تعیین می‌کنیم و به دنبال دانستن این هستیم که در هفته باید چند دست از همان لباس تولید کنیم تا به سود مشخصی برسیم. برای این منظور:
الگوریتم محاسبه کوچکترین مقدار دو عدد به همراه روندنمای آن
در مثال الگوریتم ای که در فیلم زیر آمده، دو عدد بعنوان ورودی دریافت می‌شود و محاسبه می‌شود که کدام عدد بزرگتر است.
الگوریتم و روندنمایی تشخیص زوج یا فرد بودن یک عدد
در مثال الگوریتم ای که در فیلم زیر آمده، یک عدد بعنوان ورودی دریافت می‌شود و مشخص می‌کند که آن عدد زوج است یا فرد.
الگوریتم تعیین بزرگترین عدد از میان سه عدد
در این مثال الگوریتم سه عدد را در نظر میگیریم و قصد داریم بزرگترین‌شان را پیدا کنیم. برای این منظور می‌توانیم از گزاره های شرطی استفاده کنیم و با گذر از چند پله منطقی، به نتیجه یکتا برسیم. شبه کد زیر این مطلب را به خوبی نمایش داده است:
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
الگوریتم یافتن ریشه‌های معادله درجه دو
در مثال الگوریتم بعدی همان کاری را می‌کنیم که بسیاری از شما عزیزان در دوران تحصیل به‌صورت دستی انجام داده‌اید! یعنی یافتن ریشه‌های معادله درجه دو. البته شبه کد زیر علاوه بر ریشه‌های حقیقی، ریشه‌های مختلط را نیز بدست می‌دهد:
Step 1: Start
Step 2: Declare variables a, b, c, D, x1, x2, rp and ip;
Step 3: Calculate discriminant
D ← b2-4ac
Step 4: If D ≥ 0
r1 ← (-b+√D)/2a
r2 ← (-b-√D)/2a
Display r1 and r2 as roots.
Else
Calculate real part and imaginary part
rp ← -b/2a
ip ← √(-D)/2a
Display rp+j(ip) and rp-j(ip) as roots
Step 5: Stop
الگوریتم محاسبه فاکتوریل یک عدد
همانطور که می‌دانید فاکتوریل یک عدد مثل n یا n! یعنی حاصلضرب تمامی اعداد طبیعی متوالی از 1 تا n:
n! = 1×2×3×4×...×n
البته با این شرط که صفر فاکتوریل را برابر با 1 در نظر بگیریم. الگوریتم حل این مساله از نوع بازگشتی (Recursive) است.
Step 1: Start
Step 2: Declare variables n, factorial and i.
Step 3: Initialize variables
factorial ← 1
i ← 1
Step 4: Read value of n
Step 5: Repeat the steps until i = n
5.1: factorial ← factorial*i
5.2: i ← i+1
Step 6: Display factorial
Step 7: Stop
الگوریتم تعیین اول بودن اعداد
در آخرین مثال که از بحث الگوریتم برایتان آورده‌ایم، قصد داریم «اول بودن» اعداد را تعیین کنیم، یعنی بدانیم آیا عدد مورد نظر به‌جز خودش و یک بر عدد دیگری بخش‌پذیر هست یا خیر. روند این فرایند را در شبه کد زیر مشاهده می‌کنید:
Step 1: Start
Step 2: Declare variables n, i, flag.
Step 3: Initialize variables
flag ← 1
i ← 2
Step 4: Read n from the user.
Step 5: Repeat the steps until i=(n/2)
5.1 If remainder of n÷i equals 0
flag ← 0
Go to step 6
5.2 i ← i+1
Step 6: If flag = 0
Display n is not prime
else
Display n is prime
Step 7: Stop
جمع بندی
الگوریتم مفهوم بسیار مهمی است که فهم آن نه‌فقط در حوزه کامپیوتر و برنامه نویسی کمک شایانی می‌کند، بلکه به زندگی روزمره و برنامه‌های شخصی‌تان هم نظم می‌بخشد. البته اهمیت مطالبی همچون طراحی الگوریتم، فلوچارت، نوشتن شبه کد و امثالهم برای فرد برنامه نویس به‌غایت حیاتی است و برنامه نویسها بایستی به‌خوبی از پس حل مسائل با الگوریتمهای بهینه برآیند. امید که در این مطلب توانسته باشیم بخشی از پرسش‌هایتان را نسبت به این موضوع برطرف کرده باشیم.
الگوریتم چیست و چه کاربردی دارد؟
الگوریتم یعنی برنامه و طرحی که صفر تا صد کاری را بتوان مبتنی بر آن انجام داد. الگوریتم دارای خروجی است و وقتی آن را برقرار میدانیم که اجرای آن در زمان محدود به اتمام برسد. در علوم کامپیوتر هم الگوریتم (Algorithm) را مجموعهای از گامها و فرآیندهای پیدرپی برای حل مساله یا انجام محاسبات تعریف کردهاند.
ارتباط فلوچارت با الگوریتم چیست؟
برنامه نویسها برای ساخت ابزارها و نرم افزارهایی مختلف از الگوریتم کمک میگیرند. البته پیش از آن باید مراحل طراحی الگوریتم را طی کنند و بعضا الگوریتم مورد نظر را در قالب فلوچارت (Flowchart) ترسیم کنند. اگر بخواهیم سیستم یا الگوریتم کامپیوتری را به صورت نمودار بصری و قابل فهم به تصویر بکشیم، از فلوچارت بهره میگیریم.
چند نوع الگوریتم وجود دارد؟
برای حل مسائل مختلف الگوریتمهای بسیاری را طراحی و پیادهسازی کردهاند که برخی از آنها ساده و پیشپا افتادهاند و برخی بسیار پیچیدگی دارند. در این مقاله چند نمونه از الگوریتمهای ساده را بررسی کردیم، اما دنیای الگوریتمها بسیار پیشرفتهتر و پیچیدهتر از چیزی است که اینجا دیدیم.
مطالب مرتبط
همه مقالات
