افراد در زندگی روزمره خود، برای انجام کارهای خود برنامه ریزی می‌کنند. برای انجام هر کاری شما نیاز به یک برنامه ریزی دارید تا بتوانید تمام جوانب، قدم‌ها و مراحل کاری که می‌خواهید انجام دهید را محاسبه و برنامه ریزی کنید و سپس از روی برنامه ریزی خود عمل کنید. به زبان ساده برنامه ریزی برای انجام کاری را الگوریتم می‌گویند. در دنیای دیجیتال و علوم کامپیوتری هم همین‌گونه است. شما برای انجام هر نوع عملکرد خاصی در کامپیوترها نیاز به برنامه نویسی دارید، به‌طوری‌که کامپیوترها بتوانند آن را بفهمند. ولی قبل از شروع به برنامه نویسی شما باید کاری که می‌خواهید انجام دهید را برنامه ریزی کنید و مشخص کنید برنامه‌ای که نوشته می‌شود قرار است چه چیزی را به عنوان ورودی بگیرد، چه عملی انجام شود و خروجی چیست. به این نقشه راه الگوریتم می‌گویند. در این مقاله از آرتیجنس قصد داریم شما عزیزان را بیشتر با مفهوم الگوریتم در دنیای کامپیوترها و  هوش مصنوعی آشنا کنیم و به سؤال الگوریتم چیست جواب مفصل و کاملی دهیم.

الگوریتم چیست؟

اگر بخواهیم الگوریتم را در علوم کامپیوتری و به طور تخصصی بررسی کنیم باید بگوییم الگوریتم مجموعه‌ای از دستورالعمل‌ها، مراحل و فرایندهای ریاضی برای حل یک مسئله و یا انجام یک سری محاسبات خاص است. در تعریف کوتاه، الگوریتم‌ها مجموعه از دستورالعمل‌ها برای حل مسائل ریاضی هستند. در دنیای کامپیوترها برای انجام هر عمل خاصی شما نیاز به برنامه نویسی خواهید داشت. ولی قبل از شروع به برنامه نویسی شما نیاز به یک نقشه راه دارید تا مشخص شود که قرار است چه کاری انجام شود و نتیجه چیست. این نقشه راه الگوریتم است. با طراحی الگوریتم شما قادر خواهید بود ورودی‌ها، خروجی‌ها، پردازش‌های لازم روی داده و به طور کلی روند کار را بررسی کنید و سپس الگوریتم به دست آمده را به کمک یک زبان برنامه نویسی به کامپیوتر بفهمانید.

کاربردهای الگوریتم :

خیلی پیش‌تر از آن که کامپیوترها به روی کار بیایند، از الگوریتم‌ها استفاده می‌شد. با روی کار آمد سیستم‌های کامپیوتری و پررنگ‌تر شدن آن در زندگی بشر، نیاز به استفاده از الگوریتم برای حل مسائل ریاضی مربوط به حوزه کامپیوتری روزبه‌روز افزایش یافت، تا جایی که امروز در زمینه‌های مختلف علمی به خصوص در علوم  کامپیوتر مثل هوش مصنوعی و پردازش داده‌های کلان یا همان بیگ دیتا از الگوریتم‌ها برای حل مسائل پیچیده استفاده می‌شود. هوش مصنوعی و به خصوص حوزه یادگیری ماشین به صورت مستقیم با داده‌ها و پردازش آنها سروکار دارد و از آنجایی که حجم داده‌های موجود در دنیا امروز واقعاً سرسام آور است، کار کردن با این داده‌ها بدون کمک گرفتن از الگوریتم‌ها ممکن نخواهد بود. این ها فقط گوشه‌ای از کاربرد الگوریتم‌ها در هوش مصنوعی هستند. به طور کلی از الگوریتم‌ها برای رفع ابهام و ساده سازی مسائل و داشتن یک دید و فهم کلی نسبت به مسائل استفاده می‌شود. 

ویژگی الگوریتم‌ها :

انتخاب یک الگوریتم مناسب و بهینه برای حل مسائل، همیشه یکی از بزرگ‌ترین دغدغه‌های بزرگ فعالان در عرصه علوم مختلف بوده. در ادامه باهم ویژگی‌های یک الگوریتم خوب را بررسی خواهیم کرد.

•    واضح و بدون ابهام :
الگوریتم باید راه حل را به صورت واضح و بدون ابهام ارائه دهد. و دستورالعمل‌ها بدون ابهام و بدون تناقض باهم نوشته شوند.

•    تعریف ورودی و خروجی‌ها :
معمولاً اکثر الگوریتم‌ها دارای مقادیر ورودی هستند. الگوریتمی کارآمد است که بتواند این ورودی‌ها و خروجی‌های به دست آمده از آن ورودی‌ها را به بهترین نحو تعریف کند.

•    سرعت :
یکی دیگر از فاکتورهای مهم در طراحی الگوریتم سرعت است. الگوریتم باید به نحوی طراحی شود که بتواند در کوتاه‌ترین زمان ممکن خروجی مطلوب را تولید کند و زمان صرف شده برای اجرای آن حداقل باشد.

انواع الگوریتم :

از نظر کاربرد در حل مسائل مختلف الگوریتم‌ها انواع مختلفی دارند که به نسبت کارایی آنها در حل مسائل مختلف از آنها استفاده می‌شود در ادامه به معرفی و توضیح کوتاه هر کدام از انواع الگوریتم ای محبوب در دنیای علوم کامپیوتری می‌پردازیم.

•    الگوریتم بازگشتی يا Recursive  :
یکی از پرکاربردترین الگوریتم‌ها در دنیای کامپیوترها الگوریتم بازگشتی می‌باشد. الگوریتم بازگشتی یک مسئله را به عنوان مسئله پایه حل کرده و از پاسخ به دست آمده از آن برای حل مسئله بعدی استفاده می‌کند. نام الگوریتم بازگشتی هم از همین جا گرفته شده است که برای رسیدن به جواب بعدی به جواب به دست آمده از مسئله قبلی بازگشت می‌کند. از مشهورترین مسائل حل شده به دست الگوریتم بازگشتی مسئله فاکتوریل و دنباله فیبوناچی می‌باشد. 

•    الگوریتم حریصانه یا  Greedy : 
الگوریتم بعدی الگوریتم حریصانه است.  این الگوریتم از میان پاسخ‌ها و راه‌حل‌های مختلف بهینه‌ترین و بهترین پاسخ را برمی‌گرداند. در الگوریتم حریصانه هر راه حل و پاسخی که بیشترین تطبیق را با معیارها داشته باشد بدون توجه به گزینه‌ها و راه‌حل‌های قبلی و بعدی انتخاب می‌شود. 

•    الگوریتم تقسیم و حل Divide and Conquer :
همان طور که از نام آن پیدا است این الگوریتم برای حل یک مسئله آن را به بخش‌های کوچک‌تر تقسیم کرده و هر کدام را جداگانه حل می‌کند و در آخر پاسخ‌های به‌دست‌آمده از مسائل کوچک‌تر را کنار هم گذاشته و به یک پاسخ کلی می‌رسد. از این الگوریتم معمولاً در روش‌های مرتب سازی استفاده می‌شود.

نتیجه گیری :

الگوریتم‌ها مجموعه دستورالعمل‌هایی هستند که در حل مسائل مختلف در زندگی روزمره بشر به او کمک می‌کنند. الگوریتم می‌تواند راه‌حل‌های مختلفی را برای حل مسائل مختلف چه در زندگی روزمره و چه در حوزه علمی، مثل ریاضیات و یا علوم کامپیوتری و هوش مصنوعی را در اختیار بشر قرار دهد و یا به او کمک کند تا از میان راه حل‌های مختلف برای حل مسئله بهترین راه حل را انتخاب کند. با پیشرفته‌تر شدن سیستم‌های کامپیوتری و پیچیده‌تر شدن محاسبات برای حل مسائل مختلف، امروزه بیشتر از هر عصر دیگری نیاز به استفاده از الگوریتم‌ها احساس می‌شود تا جایی که یکی از گرایشات شاخه هوش مصنوعی از علوم کامپیوتری در دانشگاه با عنوان طراحی الگوریتم به این موضوع اختصاص دارد و به نوعی می‌توان گفت آینده بشر بدون استفاده از الگوریتم‌ها و اشراف کامل داشتن به این حوزه بی مفهوم خواهد بود. همین موضوع برای بیان اهمیت الگوریتم‌ها در زندگی بشر کافی است.