خوارزمية
الخوارزمية هي وصف دقيق وكامل لحل مشكلة ما. وفي الرياضيات وعلوم الكمبيوتر، يمكن اعتباره عبارة عن سلسلة من الخطوات الحسابية المحددة. تصف التعليمات الموجودة في الخوارزمية عملية حسابية كاملة، مما يعني أنها يمكن أن تبدأ من حالة أولية ومدخل أولي، وتنتقل عبر سلسلة من الحالات المحدودة والمحددة بوضوح، وأخيرًا توليد الإخراج والتوقف عند الحالة النهائية.
ببساطة، الخوارزمية هي إجراء حسابي محدد جيدًا يأخذ قيمة واحدة أو مجموعة من القيم كمدخلات وينتج قيمة واحدة أو مجموعة من القيم كمخرجات. وهذا يعني أن الخوارزمية هي عبارة عن سلسلة من الخطوات الحسابية المستخدمة لتحويل بيانات الإدخال إلى نتائج إخراجية.
يمكننا أيضًا أن نفكر في الخوارزمية كأداة لحل مشكلة حسابية محددة جيدًا. يمكن صياغة المشكلة بلغة عامة لتحديد علاقات الإدخال/الإخراج المطلوبة. تصف الخوارزمية المقابلة عملية حسابية محددة لتحقيق علاقة الإدخال/الإخراج هذه.
خصائص الخوارزمية
يجب أن تتمتع الخوارزمية بالخصائص الخمس المهمة التالية:
- النهاية: تعني نهاية الخوارزمية أن الخوارزمية يجب أن تنتهي بعد تنفيذ عدد محدود من الخطوات؛
- الدقة: يجب أن يكون لكل خطوة من الخوارزمية تعريف دقيق؛
- الإدخال: تحتوي الخوارزمية على 0 أو أكثر من المدخلات لتوصيف الظروف الأولية لكائن العملية. إن ما يسمى بالمدخل 0 يعني أن الخوارزمية نفسها تحدد الشروط الأولية؛
- المخرجات: تحتوي الخوارزمية على مخرج واحد أو أكثر يعكس نتائج معالجة بيانات الإدخال. إن الخوارزمية بدون مخرجات لا معنى لها؛
- الجدوى: يمكن تحليل أي خطوة حسابية يتم إجراؤها في الخوارزمية إلى خطوات تشغيل أساسية قابلة للتنفيذ، أي أنه يمكن إكمال كل خطوة حسابية في غضون وقت محدود.
تصنيف الخوارزمية
يمكن تقسيم الخوارزميات على نطاق واسع إلى ثلاث فئات:
- الخوارزميات الحتمية المحدودة: تنتهي هذه الخوارزميات خلال فترة زمنية محدودة.
- الخوارزميات غير الحتمية المحدودة: تنتهي هذه الخوارزميات في وقت محدود.
- خوارزمية لا نهائية: خوارزمية لا تنتهي بسبب عدم وجود شرط إنهاء محدد أو عدم إمكانية تلبية الشرط المحدد بواسطة بيانات الإدخال.
اتجاه خوارزمية التعلم الآلي
- خوارزمية الانحدار
- خوارزميات التصنيف
- خوارزميات التجميع