اكتشف كيف تدير الخوارزميات العالم
الخوارزمية هي مجموعة من التعليمات. التعريف حقا بهذه البساطة. يمكن أن تكون الخوارزمية سهلة مثل إعطاء تعليمات كالتالي:
- اذهب في الشارع
- خذ أول يمين
- العثور على المنزل الثاني على اليسار
- دق على الباب و
- تسليم الحزمة.
لكن في حين أن تعريف الخوارزمية بسيط ، إلا أن المعنى الحقيقي وكيف يؤثر على حياتنا يمكن أن يكون معقدًا للغاية.
مثال على خوارزمية
من الأمثلة الشائعة على الخوارزمية التي نستخدمها في حياتنا اليومية وصفة. هذه المجموعة من التعليمات تعطينا جميع المكونات التي سنحتاج إليها والاتجاهات حول ما يجب فعله بتلك المكونات. يبدو سهلا ، أليس كذلك؟
ولكن ماذا لو كنت لا تعرف أين يتم الاحتفاظ بكوب القياس؟ ستحتاج إلى خوارزمية للعثور عليه. قد تحتاج حتى إلى خوارزمية حول كيفية استخدام كوب القياس.
لذا ، في حين أن الخوارزمية عبارة عن مجموعة من الإرشادات ، فإنها تحتاج أيضًا إلى أن تأخذ في الاعتبار من أو ما الذي سيترجم هذه التعليمات. على سبيل المثال ، إذا كنت تعطي توجيهات إلى صديق يشرح بالتفصيل كيفية الوصول من منزلك إلى أقرب محل بقالة ، فلن يعرف صديقك سوى كيفية الوصول إلى هذا المتجر إذا كان يعرف مكان منزلك. انهم ليسوا قادرين (حتى الآن) من العثور على متجر بقالة معين من القول ، منزل صديق آخر.
هذه هي الطريقة التي يمكن أن تكون الخوارزمية بسيطة ومعقدة. وعندما نتحدث من حيث خوارزميات الكمبيوتر ، فإن فهم ما يمكن للكمبيوتر عمله هو جزء أساسي من صياغة الخوارزميات.
كيف تتطور خوارزميات الفرز
واحدة من أقدم الخوارزميات التي تم إنشاؤها كان روتين الفقاقيع. يعتبر فرز الفقاعات طريقة لفرز الأرقام والحروف أو الكلمات عن طريق التكرار من خلال مجموعة بيانات ، ومقارنة كل مجموعة من القيم جنبًا إلى جنب ، والتبديل بينها عند الحاجة.
تتكرر هذه الحلقة حتى تتحرك الخوارزمية عبر القائمة بأكملها دون الحاجة إلى تبديل أي شيء ، مما يعني أنه يتم فرز القيم بشكل صحيح. تتم الإشارة إلى هذا النوع من الخوارزمية غالبًا على أنها خوارزمية متكررة نظرًا لأنها تتكرر على نفسها مرارًا وتكرارًا حتى تكمل المهمة.
قد تبدو الخوارزمية بسيطة مثل:
- انتقل إلى القيمة الأولى.
- تحقق من تلك القيمة مقابل القيمة التالية ومبادلة المراكز إذا لزم الأمر
- انتقل إلى القيمة التالية وتكرار المقارنة.
- إذا وصلنا إلى نهاية القائمة ، فارجع إلى الأعلى في حالة تبديل أي قيمة خلال الحلقة.
لكن لا يبدو أن نوع الفقاعة هو الطريقة الأكثر كفاءة في تصنيف القيم. مع مرور الوقت وأصبحت أجهزة الكمبيوتر أكثر قدرة على القيام بالمهام المعقدة بسرعة ، ظهرت خوارزميات فرز جديدة.
تقوم إحدى هذه الخوارزميات بالمسح عبر القائمة الأولى وتقوم بإنشاء قائمة ثانية بالقيم التي تم فرزها. تقوم هذه الطريقة فقط بعمل تمريرة واحدة من خلال القائمة الأصلية ، وبكل قيمة ، سوف تتكرر خلال القائمة الثانية حتى تعثر على المكان الصحيح لوضع القيمة. عادة ، يكون أكثر كفاءة من استخدام طريقة فرز الفقاعة.
هنا يمكن أن تصبح الخوارزميات مجنونة حقًا. أو حقا مثيرة للاهتمام ، اعتمادا على كيف تنظر إليها.
بينما تعتبر طريقة فرز الفقاعات إحدى أكثر الطرق غير الفعالة لفرز القيم بطرق عديدة ، إذا تم إسناد القائمة الأصلية بشكل صحيح ، يمكن أن يكون نوع الفقاعة من أكثر الطرق كفاءة. هذا لأنه ، في تلك الحالة ، ستخضع خوارزمية فرز الفقاعة خلال القائمة في وقت واحد وتحديد فرزها بشكل صحيح.
لسوء الحظ ، لا نعرف دائمًا ما إذا كانت قائمتنا مُضمنة ، لذا يتعين علينا اختيار خوارزمية ستكون الأكثر فاعلية للاستخدام في المتوسط عبر عدد كبير من القوائم.
ماذا نتعلم من فرز الفقاعة
- تتطور الخوارزميات بمرور الوقت حيث نجد طرقًا أكثر كفاءة للقيام بالأشياء و / أو أجهزة الكمبيوتر تصبح أكثر قدرة على تنفيذ المهام المعقدة.
- يتم اختيار الخوارزميات في بعض الأحيان لأنها "أكثر" كفاءة "معظم" الوقت.
- إن كون الخوارزمية أكثر كفاءة في معظم الأوقات لا يعني أنها الأفضل دائمًا في كل حالة على حدة.
خوارزميات الفيس بوك وأكثر في الحياة اليومية
الخوارزميات تعمل على مساعدة البشر كل يوم. عندما تبحث في الويب ، تعمل الخوارزمية على محاولة العثور على أفضل نتائج البحث. اسأل هاتفك الذكي عن الاتجاهات ، وتقرر خوارزمية أفضل مسار يمكنك اتباعه. وعندما تتصفح Facebook ، تقرر خوارزمية أيًا من مشاركات صديقنا على Facebook هي الأكثر أهمية بالنسبة إلينا. (دعونا نأمل ألا يكتشف أصدقاؤنا ما يعتقده فيسبوك أننا نحب أكثر!)
لكن التفكير بطريقة خوارزمية يمكن أن يساعدنا في ما هو أبعد من حياة الكمبيوتر. يمكن أن تساعدنا حتى على بناء شطيرة أفضل.
لنفترض أنني أبدأ بشريحتين من الخبز ، وننشر الخردل على شريحة واحدة والمايونيز على شريحة أخرى. أضع شريحة من الجبن على الخبز مع المايونيز ، وبعض لحم الخنزير فوق ذلك ، وبعض الخس ، وشريحتين من الطماطم ثم نغطيه بتلك الشريحة مع الخردل عليها. ساندويتش جيد ، صحيح؟
بالتأكيد إذا كنت أكله على الفور. ولكن إذا تركتها على الطاولة لفترة من الوقت ، فإن تلك الشريحة العليا من الخبز قد تحصل على مندي من امتصاص بعض من هذه الطماطم. إنها مشكلة لم أكن أتوقعها تمامًا ، وقد أقوم بإعداد السندويشات لسنوات قبل أن ألاحظها ، ولكن بمجرد أن أفعلها ، يمكنني البدء في التفكير في طرق لتغيير خوارزمي من أجل بناء شطيرة أفضل.
على سبيل المثال ، يمكنني التخلص من الطماطم. لكنني لا أريد أن أفقد طعم الطماطم. لذا بدلاً من ذلك ، يمكنني وضع الطماطم على الشطيرة بعد الخبز والخس. هذا يسمح للخس لتشكيل حاجز وقائي بين الطماطم والخبز.
هذه هي الطريقة التي تتطور الخوارزمية. ولا يجب تشغيل الخوارزمية بواسطة الكمبيوتر ليكون خوارزمية. الخوارزمية هي عملية ، والعمليات تتمحور حولنا.