کاربرد ریاضی در برنامه نویسی
کاربرد ریاضی در برنامه نویسی چیست و اصلا چه ارتباطی با هم دارند؟ برنامه نویسی در واقع هنری است که با استفاده از مجموعه ای از قوانین و اصول تعیین شده برای ساخت برنامه های کاربردی دیجیتال: مانند نرم افزارها، وب سایت ها و سیستم عامل ها، به رایانه بگویید که چه کاری انجام دهد. بحث در مورد اینکه آیا برنامه نویسی یک هنر است یا یک علم موضوعی خواهد بود که در آینده مورد بحث قرار می گیرد، اما در حال حاضر، اجازه دهید آن را یک هنر بنامیم زیرا برنامه نویسان کد می نویسند.
پارادایم ها
ما می دانیم که سبک های مختلفی برای نوشتن برنامه ها وجود دارد. نوع مشکلی که قرار است حل کنید تعیین می کند که از کدام سبک استفاده کنید. گاهی اوقات به این سبک ها پارادایم نیز می گویند. در صورتی که نمی دانید این سبک ها چیست، آنها عبارتند از:
-شی گرایی
-تابعی
-منطقی
-ضروری
توانایی انجام کارهای مختلف
این پارادایم ها توانایی های متفاوتی را به ما ارائه می دهند.
شی گرایی
سبک شی گرا این توانایی را به ما ارائه می دهد که اشیایی داشته باشیم که بتوانیم روش ها و ویژگی هایی را که فقط برای آن شیء خاص هستند ارائه دهیم.
تابعی
سبک تابعی به ما اجازه می دهد تا برنامه ها را در قالب معادلات یا توابع ریاضی بنویسیم.
منطقی
پارادایم منطقی به ما این امکان را می دهد که برنامه هایی بنویسیم که نتیجه گیری کنند یا از مقادیر داده شده از طریق مقایسه نتایج را استنتاج کنند.
ضروری
پارادایم ضروری به ما این امکان را می دهد که برنامه ها را به صورت گام به گام بنویسیم و برنامه در حین کار برخی از مقادیر خود را تغییر دهد.
همه این پارادایم ها از ریاضیات اقتباس گرفته شده اند. بیایید کاربرد ریاضی در برنامه نویسی را بررسی کنیم.
ریاضی را بشکافیم
ریاضیات استفاده از الگوریتم ها را آموزش می دهد که به توسعه تفکر منطقی کمک می کند. تفکر تحلیلی روشی برای شکستن مسائل از ناشناخته به معلوم است که از طریق ریاضیات به سرعت قابل دستیابی است. بیایید یک بررسی دقیق تر انجام دهیم.
الگوریتم چیست؟
الگوریتم یک فرآیند یا مجموعه ای از قوانین است که در یک محاسبات یا سایر عملیات حل مسئله، به ویژه توسط یک کامپیوتر، باید دنبال شود. حل مسائل ریاضی مربوط به جبر مستلزم استفاده از فرآیند جبری است و این به خودی خود استفاده از الگوریتم ها را آموزش می دهد. حل مسائل ریاضی ذهن شما را به تفکر انتقادی و تحلیلی در یک زمان معطوف می کند و این به رشد مغز شما برای تفکر منطقی کمک می کند.
تفکر تحلیلی مطالعه یک مسئله خاص برای ایجاد ایده های بیشتر در مورد آن یا یافتن راه حل با تجزیه به کوچکترین اطلاعات شناخته شده در مورد آن است. به این اصل اول می گویند. تفکر تحلیلی می تواند به شما در بررسی مشکلات و یافتن راه حل کمک کند.
تفکر تحلیلی به مراحل زیر نیاز دارد:
-مشکل را شناسایی کنید.
-اطلاعات دقیق در مورد مشکل بگیرید.
-با استفاده از اطلاعات شناخته شده در مورد مشکل، راه حلی برای مشکل ارائه دهید.
کاربرد ریاضی در برنامه نویسی و علوم کامپیوتر
با نگاهی به مراحل ذکر شده در بالا، اجازه دهید آنها را با نحوه استفاده در حل مسائل ریاضی مرتبط کنیم. در زیر برخی از کاربردهای ریاضیات در زمینه های مختلف علوم کامپیوتر آورده شده است.
توسعه بازی
هوش مصنوعی
فراگیری ماشین
شبیه سازی
رمزنگاری
توسعه بازی یک نوع از کاربرد ریاضی در برنامه نویسی
بازی‌ها از ریاضیات برای بیشتر قابلیت‌های خود استفاده می‌کنند. در بازی‌های بزرگی مانند PUBG و EVE آنلاین، و حتی بازی‌های کوچکی مانند Pong و Pacman، ریاضیات برای اعمال و حرکات بین شخصیت‌ها مورد نیاز است، مثل هندسه و مثلثات زیربنای زوایای حرکت شخصیت‌ها.
موضوعات ریاضی مورد استفاده در توسعه بازی عبارتند از:
جبر
مثلثات
هندسه
حساب دیفرانسیل و انتگرال
در زمینه های پیشرفته برنامه نویسی مانند هوش مصنوعی و ML، ریاضیات ضروری است. بخش بسیار گسترده‌ای از ریاضیات که در هوش مصنوعی و ML یافت می‌شود، آمار است. داده ها اساس هوش مصنوعی و ML است و نحوه تجزیه و تحلیل و مصرف آن داده ها آمار است. سایر ریاضیات مورد استفاده در هوش مصنوعی و ML عبارتند از:
جبر
حساب دیفرانسیل و انتگرال
شبیه سازی و رمزنگاری
شبیه سازی و رمزنگاری نوع دیگر از کابرد ریاضی در برنامه نویسی
از اعداد تصادفی برای شبیه سازی، رمزنگاری و برخی مناطق دیگر استفاده می شود. نحوه تولید این اعداد تصادفی کاملاً ریاضی است. این اعداد تصادفی در رمزگذاری داده ها استفاده می شوند. موضوعات رایج مورد استفاده در زمینه شبیه سازی و رمزنگاری عبارتند از:
نظریه اعداد
حساب دیفرانسیل و انتگرال
خلاصه کاربرد ریاضی در برنامه نویسی
کاربرد ریاضی در برنامه نویسی بسیار مهم است. ریاضیات پایه و اساس برنامه نویسی است و برای اینکه بتوانید در برنامه نویسی قوی باشید، داشتن یک پایه محکم در ریاضیات مفید است. در اینجا می توانیم سایر کاربردهای ریاضی را نیز مطالعه کنید.
منبع: یومینز