ما هي الخوارزميات؟ استنادا لمؤسس هذا النظام عالم الرياضيات الخوارزمي

الخوارزميات هي مجموعة من الخطوات الرياضياتية والمنطقية والمتسلسلة اللازمة لحل مشكلة ما. وسميت الخوارزمية بهذا الاسم نسبة إلى العالم أبو جعفر محمد بن موسى الخوارزمي الذي ابتكرها في القرن التاسع الميلادي. الكلمة المنتشرة في اللغات اللاتينية والأوروبية هي «algorithm». وفي الأصل كان معناها يقتصر على خوارزمية لتراكيب ثلاثة فقط وهي: التسلسل والاختيار والتكرار.

مؤسس نظام الخوارزميات

مفهوم الخوارزميات هو من ابتكار العالم المسلم محمد بن موسى الخوارزمي، عالم رياضيات وفلك وجغرافيا. يكنى بأبي جعفر. قيل أنه ولد حوالي 164هـ 781م (وهو غير مؤكد) وقيل أنه توفي بعد 232 هـ أي (بعد 847م). يعتبر من أوائل علماء الرياضيات المسلمين حيث ساهمت أعماله بدور كبير في تقدم الرياضيات في عصره. اتصل بالخليفة العباسي المأمون وعمل في بيت الحكمة في بغداد وكسب ثقة الخليفة. إذ ولاه المأمون بيت الحكمة كما عهد إليه برسم خارطة للأرض عمل فيها أكثر من سبعين جغرافيا. قبل وفاته في 850 م/232 هـ كان الخوارزمي قد ترك العديد من المؤلفات في علوم الرياضيات والفلك والجغرافيا. ومن أهمها كتاب المختصر في حساب الجبر والمقابلة الذي يعد أهم كتبه.

أهم إسهامات الخوارزمي في العلوم

ساهم الخوارزمي في الرياضيات والجغرافيا وعلم الفلك وعلم الخرائط، وأرسى الأساس للابتكار في الجبر وعلم المثلثات. وأسلوبه المنهجي في حل المعادلات الخطية والمعادلات التربيعية أدى إلى الجبر، وهي كلمة مشتقة من عنوان كتابه حول هذا الموضوع، المختصر في حساب الجبر والمقابلة.

كتاب الجمع والتفريق بحساب الهند سنة 825 م، حيث كان مسؤولا بشكل أساسي عن نشر نظام الترقيم الهندي في جميع أنحاء الشرق الأوسط وأوروبا.

وترجمت الكلمة (خوارزم) إلى اللغة اللاتينية Algoritmi de numero Indorum. من لقبهِ الخوارزمي، حيث أتت الكلمة اللاتينية Algoritmi، التي أدت إلى شيوع مصطلح “الخوارزمية”.

ولقد نظم الخوارزمي وصحح بيانات بطليموس عن أفريقيا والشرق الأوسط. ومن كتبه الرئيسية كتاب “صورة الأرض”، الذي يقدم فيه إحداثيات الأماكن التي تستند على جغرافية بطليموس ولكن مع تحسن القيم للبحر الأبيض المتوسط وآسيا وأفريقيا. كما كتب أيضا عن الأجهزة الفلكية مثل الأسطرلاب، والمزولة.

وساعد في مشروع لتحديد محيط الأرض، وفي عمل خريطة للعالم في عهد الخليفة العباسي المأمون حيث طلب ذلك منه، وأشرف على 70 جغرافي.

في القرن الثاني عشر انتشرت أعماله في أوروبا، من خلال الترجمات اللاتينية، التي كان لها تأثير كبير على تقدم الرياضيات في أوروبا. و بأخذه قرارات رشيدة.

أنواع الخوارزميات

• الخوارزميات العشوائية: الخوارزمية العشوائية هي خوارزمية تستخدم درجة من العشوائية كجزء من منطقها. تستخدم الخوارزمية عادةً بتات عشوائية منتظمة كمدخل مساعد لتوجيه سلوكها ، على أمل تحقيق أداء جيد في “الحالة المتوسطة” على جميع الخيارات الممكنة للعشوائية التي تحددها البتات العشوائية ؛ وبالتالي فإما أن يكون وقت التشغيل أو الإخراج (أو كليهما) متغيرات عشوائية.

• الخوارزميات الكمية: هم عكس الخوارزميات النوعية ، لأنه يتم وضع العناصر الرقمية. تستخدم هذه الأنواع من الخوارزميات في الرياضيات لإجراء العمليات الحسابية. على سبيل المثال ، للعثور على الجذر التربيعي أو حل المعادلة.

• خوارزمية الوسم: تستخدم هذه الخوارزمية الأتمتة لضبط الأسعار بشكل ديناميكي ، استنادًا إلى عوامل مثل سلوك العملاء. إنها ممارسة تعيين سعر للعناصر المعروضة للبيع تلقائيًا ، لتعظيم ربح البائع. لقد كانت ممارسة شائعة في صناعة الطيران منذ أوائل التسعينيات.

• خوارزميات إرشادية خوارزمية هذه الخوارزميات هي تلك التي تجد الحلول من بين جميع الحلول الممكنة ، لكنها لا تضمن العثور على أفضل هذه الحلول. لهذا السبب يتم اعتبارهم خوارزميات تقريبية أو غير دقيقة. عادة ما يجدون حلاً قريبًا من الأفضل ، ويجدونه بسرعة وسهولة. بشكل عام ، يتم استخدام هذا النوع من الخوارزميات عندما يكون من المستحيل إيجاد حل بالطريقة العادية.

خوارزميات البرمجة

• خوارزميات البرمجة: يمكن القول أن الخوارزميات في البرمجة هي وصفة يتم تقديمها للحاسب. يوجد فيها خطوات مفصلة ليقوم الحاسب بحل مشكلة أو يصل إلى هدف معين. فجميعنا سمعنا وعلى الأغلب رأينا وصفات طعام من قبل، نجد فيها المكونات المطلوبة والخطوات الواجب اتباعها بالترتيب لطبخ وجبة، وخوارزمية البرمجة تماثل هذه الفكرة. وفي عالم الحاسب، بدلًا من أن نقول وصفة، نستخدم مصطلحات أخرى ملائمة أكثر مثل إجراءات، والمكونات المطلوبة نطلق عليه اسم مدخلات، حيث يقوم الحاسوب بالاطلاع على الإجراءات بدقة وعناية كبيرتين، وعندما يصل الحاسوب إلى نتيجة سوف نحصل على ما يقال عنه مخرجات. تقوم الخوارزميات في البرمجة بوصف طريقة القيام بشيء ما، وحاسوبك سوف يلتزم بهذا الوصف للقيام بهذا الشيء دائمًا وأبدًا، بالطبع بعد أن تقوم بتحويل هذه الخوارزمية إلى لغة يستطيع الحاسب فهمها.
  

أنواع الخوارزميات عديدة ومتعددة وهنالك أنواع جد معقدة منها وتحتاج لدراسة معمقة ومتخصصة فيها ولا يمكننا ذكر جميعها والتفصيل فيها، ونقترح على قراءنا الكرام كتاب Introduction to Algorithms والذي يفسر علم الخوارزميات بطريقة ممتازة.

أهمية النظام في التطور البشري

الخوارزميات ضرورية في مجال البرمجة من أجل تجاوز المشاكل و حلها ، و الخوارزميات نشهدها يوميا بطريقة غير مباشرة ، كما أن تعلم الخوارزميات مَنُوطٌ به من طرف المبرمجين المحترفين ، و من الصعب إنشاء مشروع بسيط أو ضخم دون ادني فكرة عن كيفية التعامل مع الخوارزميات .

الغاية من الخوارزميات هي جعلك تفكر ببساطة و بمنطق رياضي , فكما تعلم فمن الصعب قليلا أن تفكر بشكل بسيط لكوننا أشخاص نستطيع بكل بساطة ان نوصل المعلومة لأشخاص امثالنا لكن هذا يختلف بالنسبة للحواسيب فهي لاتفهم لغتنا و لكي نخاطبها فيتوجب علينا تعلم لغاتها وهي لغات البرمجة ولكي نبرمج بهته اللغات يجب أن نتعلم الخوارزميات حتى تساعدنا على تعلم هته اللغات بكل سهولة .








المصادر 1. 2. 3