معرفی و دانلود کتاب طراحی الگوریتم با رویکرد عملی

معرفی کتاب طراحی الگوریتم با رویکرد عملی

شهرام حاجتی چناری در کتاب طراحی الگوریتم با رویکرد عملی، به آموزش طراحی الگوریتم به صورت قدم به قدم و توضیح مسائل و نکات اساسی در طراحی الگوریتم می‌پردازد. الگوریتم‌ها به مجموعه قواعد و قوانین ریاضی اطلاق می‌شود که با گرفتن داده‌های ورودی مشخص و اعمال قوانین معین، داده‌های خروجی مورد نظر را پس می‌دهند. الگوریتم‌ها در علوم و فنون مهندسی، به‌خصوص مهندسی کامپیوتر کاربرد فراوانی دارند و امروزه با توجه به پیشرفت تکنولوژی و نقش گسترده‌ی امکانات نرم‌افزاری در زندگی روزمره، توجه هرچه بیشتر به الگوریتم‌ها و تاثیر آن‌ها در کیفیت فعالیت‌های انسانی مورد توجه متخصصان قرار گرفته است.

درباره‌ی کتاب طراحی الگوریتم با رویکرد عملی

امروزه الگوریتم‌ها به حدی ما را احاطه کرده‌اند که ممکن است حتی متوجه حضور و نقش پررنگشان در زندگی روزمره نباشیم. با پیشرفت روزافزون تکنولوژی و امکانات نرم‌افزاری، ما هر روز بیشتر از دیروز برای انجام کارهای مختلف به نرم‌افزارها وابستگی پیدا می‌کنیم؛ از انجام کارهایی به سادگی برقراری ارتباط، پرداخت‌های مالی و تماشای فیلم، تا کارهای پیچیده و حیاتی مانند انجام محاسبات پیشرفته، فرآیندهای پزشکی و فعالیت‌های پژوهشی و علمی در زمینه‌های مختلف.

امروزه تقریباً برای انجام هر کاری به اپلیکیشن و نرم‌افزاری احتیاج داریم که توسط مهندسان نرم‌افزار و متخصصین برنامه‌نویسی طراحی شده است. مهم‌ترین و اساسی‌ترین مرحله‌ی اولیه‌ی طراحی هر نرم‌افزار، طراحی الگوریتمی است که پایه و اساس کارکرد و فعالیت نرم‌افزار خواهد بود. الگوریتم‌ها در ساده‌ترین حالت خود، مجموعه‌ای فرآیندهای ذهنی را شامل می‌شوند که مراحل حل مسئله را برایمان تعیین و تعریف می‌کنند. اما در تعریف تخصصی‌تر الگوریتم می‌توان گفت که الگوریتم به مجموعه قوانین و قواعدی اطلاق می‌شود که وظیفه‌ی قبول تعدادی داده‌ی ورودی مشخص و تحویل داده‌های پردازش‌شده و قابل استفاده و مصرف را بر عهده دارد. الگوریتم‌ها با تعیین ساختار و چارچوب اولیه‌ی هر برنامه، به متخصصین برنامه‌نویسی در بالا بردن سرعت عمل و بهینه‌تر کردن زمان و هزینه در روند طراحی پروژه‌ها کمک می‌کنند.

شهرام حاجتی چناری، در کتاب طراحی الگوریتم با رویکرد عملی پس از معرفی کلی الگوریتم‌ها و دلایل اهمیت آن‌ها در طراحی نرم‌افزار، به آموزش گام‌به‌گام مراحل طراحی الگوریم و عناصر و مفاهیم اساسی در این زمینه می‌پردازد. در فصل دوم کتاب، مسئله‌ی پیچیدگی زمانی در طراحی الگوریتم‌ها مورد بررسی و تحلیل قرار می‌گیرد. پیچیدگی زمانی از مهم‌ترین و اساسی‌ترین معیارهای طراحی یک الگوریتم بهینه و کارآمد است که کارایی و بهره‌وری الگوریتم را تعیین می‌کند. طراحی الگوریتم ساده و بهینه، با صرفه جویی در زمان و هزینه، به کاهش خسارات و بهتر کردن تجربه‌ی استفاده‌ی کاربر از برنامه کمک می‌کند. ما در این فصل با یادگیری بررسی پیچیدگی زمانی هر الگوریتم در واقع زمان اجرای برنامه توسط الگوریتم را به ازای تعدادی داده‌ی ورودی مشخص اندازه می‌گیریم و تلاش می‌کنیم الگوریتمی که با کمترین زمان و ساده‌ترین مراحل اجرایی، عملیات را به پایان می‌رساند پیدا کنیم.

در فصل سوم کتابِ طراحی الگوریتم با رویکرد عملی، با آموزش و معرفی روابط بازگشتی، روش‌های حل آن‌ها و نقش آن‌ها در طراحی الگوریتم‌ها آشنا می‌شویم. روابط بازگشتی در واقع به استدلال‌های منطقی ساده‌ای اشاره دارد که در برنامه‌نویسی مورد استفاده‌ی فراوانی قرار می‌گیرند. روابط بازگشتی به استدلال‌های شرطی چندمرحله‌ای به شکل «اگر، آنگاه» اطلاق می‌شوند که پیشرفت مراحل مختلف استدلال و برنامه را مشروط به تحقق شرط‌های متعدد می‌کنند و نقش بسیار مهمی در برنامه‌نویسی و مخصوصاً مرحله‌ی طراحی الگوریتم دارند. شهرام حاجتی چناری در این فصل با معرفی مثال‌های مختلف به توضیح روابط بازگشتی و در ادامه معرفی روش‌های حل آن‌ها می‌پردازد.

در فصل چهارم کتاب با روش تقسیم و حل آشنا می‌شویم که یک الگوی طراحی الگوریتم بر اساس روابط بازگشتی است. در روش تقسیم و حل، یک مسئله را به یک یا چند زیرمسئله‌ی کوچک‌تر و ساده‌تر تقسیم می‌کنیم و تلاش می‌کنیم هریک از زیرمسئله‌ها را به شکل جداگانه حل کنیم. روش تقسیم و حل با ساده‌تر کردن و مرتب‌ کردن مسئله‌ی مورد نظر به صرفه‌جویی در زمان و افزایش دقت در روند، به یکی از محبوب‌ترین روش‌های مورد استفاده در طراحی الگوریتم بدل شده است. فصل پنجم کتاب به معرفی برنامه‌نویسی پویا و نقش مهم آن در طراحی الگوریتم اختصاص دارد. برنامه‌نویسی پویا یا داینامیک در واقع به روشی در بهینه‌سازی حل مسائل ریاضی و منطقی اطلاق می‌شود که با حذف عامل تکرار به صرفه‌جویی هرچه بیشتر در زمان و انرژی مصرف شده در عملیات کمک می‌کند. در روش برنامه‌نویسی پویا، مانند روش تقسیم و حل، مسئله به زیرمسئله‌های کوچک‌تر تقسیم شده اما این بار به جای حل هر زیرمسئله‌ی مستقل به‌صورت مکرر، هر زیرمسئله تنها یک بار حل شده و پاسخ آن ذخیره و دوباره استفاده می‌شود. نویسنده در این فصل با استفاده از مثال‌های متعدد نشان می‌دهد که روش برنامه‌نویسی پویا همیشه قابل استفاده نیست اما در صورت امکان اجرا، با کاهش به‌سزای زمان اجرای عملیات و افزایش دقت آن، در افزایش بهره‌وری الگوریتم نقش بسیار مهمی ایفا می‌کند.

شهرام حاجتی چناری در فصل آخر کتاب به معرفی ابزار گیت می‌پردازد که یکی از مهم‌ترین ابزارهای مورد استفاده‌ی برنامه‌نویسان از سرتاسر جهان است. گیت در واقع یک ابزار کنترل ورژن است که با ثبت تاریخچه‌ی تغییرات کدها و ثبت مستندات، به برنامه‌نویسان در حل پروژه‌های گروهی کمک فراوانی می‌کند و در سال‌های اخیر تبدیل به یکی از اساسی‌ترین ابزارهای برنامه‌نویسی و طراحی الگوریتم شده است.

برای مطالعه‌ی کتاب طراحی الگوریتم با رویکرد عملی به دانش کلی از مفاهیم ریاضی، مهارت‌های ساده‌ی کامپیوتری و آشنایی ابتدایی با حداقل یک زبان برنامه‌نویسی احتیاج دارید. این کتاب توسط انتشارات دیباگران چاپ و روانه‌ی بازار شده است.

کتاب طراحی الگوریتم با رویکرد عملی برای چه کسانی مناسب است؟

مطالعه‌ی کتاب طراحی الگوریتم با رویکرد عملی به تمام دانشجویان و پژوهشگران حوزه‌ی مهندسی نرم‌افزار و برنامه‌نویسی پیشنهاد می‌شود.

در بخشی از کتاب طراحی الگوریتم با رویکرد عملی می‌خوانیم

روش تقسیم و حل
در این روش ما مسئله‌ها را به روش زیر حل خواهیم کرد.
مراحل:

1. تقسیم: تقسیم نمونه‌ای از مسئله به یک یا چند نمونه‌ی کوچک‌تر
2. حل: حل نمونه‌های کوچک‌تر
3. ترکیب: ترکیب حل نمونه‌های کوچک‌تر برای به دست آوردن حل نمونه‌ی اصلی

توجه داشته باشید که در برخی الگوریتم‌ها مانند جستجوی دودویی نیازی به ترکیب حل‌ها نیست. پس در برخی موارد نیازی به مرحله سوم نیست.
الگوریتم‌های تقسیم و حل را، معمولاً به صورت یک روال بازگشتی می‌نویسند. مثلاً در جستجوی دودویی می‌توان هم به روش غیربازگشتی و هم به روش بازگشتی الگوریتم را نوشت اما ترجیح بر آن است که با روال بازگشتی نوشته شود. توجه داشته باشید، هنگامی که یک نمونه با اندازه‌ی n به دو یا چند نمونه تقسیم می‌شود و اندازه‌ی آن‌ها برابر با تقریباً n است. باید از روش تقسیم و حل پرهیز کرد؛ زیرا در این حالت ما با یک الگوریتم با پیچیدگی زمانی نمایی مواجه خواهیم شد.

فهرست مطالب کتاب

فصل اول: مقدمه
فصل دوم: پیچیدگی زمانی
فصل سوم: رابطه‌های بازگشتی
فصل چهارم: روش تقسیم و حل
فصل پنجم: برنامه‌نویسی پویا
فصل ششم: گیت و مدیریت کد