چند کاربرد ریاضی در برنامه نویسی

احتمالاً بیشتر شما از اهمیت ریاضیات در برنامه نویسی آگاه هستید. اعداد، در ابتدایی ترین شکل خود، چیزی هستند که سرگرمی، ارتباطات و اطلاعات را فراهم می‌کنند. 

از آنجایی که ریاضیات بخش اساسی سیستم‌های کامپیوتری است، هر برنامه نویس و دانشمند کامپیوتر باید آشنایی با دانش ریاضی داشته باشد. نوع و سطح ریاضی مورد نیاز شما بستگی به این دارد که در چه زمینه‌هایی از علوم کامپیوتر  قصد کار کردن دارید. 

برخی از مسیرهای شغلی علوم کامپیوتر فقط به حداقل دانش ریاضی نیاز دارند. به عنوان مثال، تا زمانی که زبان‌های برنامه نویسی اولیه را می‌دانید، می‌توانید محاسبات ساده انجام دهید و می‌توانید برنامه‌های اصلی موبایل را توسعه دهید.

هرچه ریاضی بیشتری مطالعه کنید، درک شما از کامپیوتر عمیق‌تر می‌شود. اما آیا این بدان معناست که قبل از شروع تحصیل در علوم کامپیوتر باید یک ریاضیدان شوید؟

قطعا نه!

مربیان علوم کامپیوتر امروزی می‌دانند که فرد پیشینه متفاوتی دارد. دانش‌آموزان باید یادگیری ریاضی را در برنامه درسی خود قرار دهند تا بهترین شانس را برای موفقیت داشته باشند.

اما اگر می‌خواهید حرفه‌ای در زمینه علوم رایانه فعالیت کنید و یا اگر تمایل داردی در زمینه‌های پیشرفته مانند امنیت رایانه یا سیستم‌های عامل کاوش کنید، باید برخی از مفاهیم ریاضی سطح بالاتر را درک کنید. هیچ کس انتظار ندارد دانشمندان کامپیوتر ریاضیدان باشند، اما مطالعه ریاضی در سطح دبیرستان و دانشگاه می‌تواند درها را باز کند.

وقتی صحبت از برنامه نویسی می‌شود، منطق و اعداد دست به دست هم می‌دهند. ریاضی یکی از ضروری‌ترین ابزار برنامه نویسان برای ایجاد برنامه‌های کاربردی پیچیده است.

یک برنامه نویس اگر دانش ریاضی نداشته باشد اساساً معلول است. بنابراین، بسیار مهم است که همه برنامه نویسان درک کاملی از برخی از مفاهیم ریاضی که برای برنامه نویسی ضروری هستند، داشته باشند.

ریاضیات و علوم کامپیوتر ارتباط نزدیکی با هم دارند و هر مسئله برنامه نویسی یک مسئله اساسی ریاضی است و برنامه نویسی صرفاً به عنوان ابزاری برای انجام محاسبات و به دست آوردن نتایج عمل می‌کند. 

برای رشته‌های علوم کامپیوتر، ریاضی ضروری است زیرا مهارت‌های حل مسئله را تقویت می‌کند که به آن استدلال الگوریتمی نیز گفته می‌شود.

 فراگیران باید این استدلال را به منظور ساخت و تولید برنامه اعمال کنند. علاوه بر این، به برنامه نویسان می‌آموزد که چگونه ایده‌ها را به زبان انتزاعی بیان کنند، با الگوریتم‌ها کار کنند، تفکر محاسباتی خود را ارزیابی کنند و راه حل‌های دنیای واقعی را به طور دقیق شبیه سازی کنند.

ریاضی نه تنها ارتباط نزدیکی با برنامه نویسی کامپیوتر دارد، بلکه به عنوان پایه‌ای برای آن نیز عمل می‌کند. در واقع، ریاضی پیش نیاز مدارک دانشگاهی در موضوعاتی مانند علوم کامپیوتر، فناوری اطلاعات، سیستم‌های اطلاعاتی و سایر موارد مرتبط است. 

اگر شما پایه قوی در درس ریاضی ندارید می‌توانید از سایت استاد سلام جهت تقویت پایه ریاضی خود کمک بگیرید. استادهای تدریس خصوصی ریاضی سایت استاد سلام به شما در آموزش ریاضی کمک خواهد کرد. 

در کنار آموزش و یادگیری درس ریاضی شما می‌توانید تجربه یادگیری برنامه نویسی را نیز در سایت استاد سلام داشته باشید. آموزش انواع زبان‌های برنامه نویسی در سایت استاد سلام امکان پذیر است. 

معلم خصوصی زبان برنامه نویسی php، معلم خصوصی زبان برنامه نویسی پایتون، معلم خصوصی زبان برنامه نویسی سی شارپ، معلم خصوصی زبان برنامه نویسی اندروید و ... را در سایت استاد سلام بیابید. 

 برای درک کامل برنامه نویسی کامپیوتر و علم پشت آن، ابتدا باید ریاضیاتی را که ساختار آن را تشکیل می‌دهد، درک کنیم و کاربرد ریاضی در برنامه نویسی را بدانیم در زیر به چند مورد از مهمترین آنها اشاره می‌شود.

ریاضیات باینری یکی از ضروری ترین رشته‌های ریاضی برای برنامه نویسی کامپیوتر است و در قلب رشته برنامه نویسی قرار دارد. بنابراین مهم‌ترین رشته ریاضی برای تسلط بر برنامه نویسی است. 

کد دودویی، با استفاده از سیستم اعداد باینری، جایگزینی برای سیستم اعشاری استاندارد، برای نماد هر یک از اعداد در کامپیوتر استفاده می‌شود. 

کد باینری فرآیند کدگذاری را ساده می‌کند و برای دستورالعمل‌های سطح پایین مورد استفاده در برنامه نویسی ضروری است. 

برای عملکردهای خاص، مانند تنظیم رنگ یک شی، به دانش سیستم شماره گذاری هگزا دسیمال نیاز دارید. فراتر از این، در ریاضیات باینری، از توابع حسابی استاندارد از جمله جمع، تفریق، ضرب و تقسیم استفاده می‌شود.

جبر یکی از زمینه‌های اساسی ریاضیات است و دانش‌آموزان برای رفتن به سطح بالاتر باید بر آن مسلط شوند. جبر مفاهیم اساسی مانند معادلات خطی، معادلات درجه دوم، توان، فاکتورگیری، چند جمله‌ای‌ها، عبارات منطقی، عملیات، رادیکال‌ها، نسبت‌ها و مختصات مستطیلی را پوشش می‌دهد. 

جبر یکی از قدیمی‌ترین مجموعه‌های دانش ریاضی فراتر از توابع حسابی است. بر نمودارها وحل معادلات برای متغیرهای مجهول تمرکز دارد. 

جبر در برنامه نویسی کامپیوتر برای توسعه الگوریتم‌ها و نرم افزارهای استفاده می‌شود. همچنین در برنامه‌های طراحی  نیز نقش دارد.

آمار رشته‌ای از ریاضی است که مدل‌های کمی را برای نتیجه‌گیری از مجموعه داده‌ها به کار می‌گیرد. در بسیاری از زمینه‌های مختلف از جمله مهندسی کامپیوتر، تجزیه و تحلیل آماری برای اهداف مختلف استفاده می‌شود. 

آمار به محققان اجازه می‌دهد، داده‌ها را تجزیه و تحلیل کرده تا در مورد روندهای اساسی نتیجه گیری کنند و در مورد رفتار و روندهای آینده پیش بینی کنند.

 برخی از معیارهای مورد استفاده در آمار عبارتند از تحلیل رگرسیون، میانگین، واریانس، تحلیل واریانس، چولگی و کشیدگی. همچنین آمار در تحلیل رگرسیون در علوم کامپیوتر و همچنین داده کاوی، فشرده سازی داده‌ها، مدل سازی ترافیک، تشخیص گفتار، تحلیل بینایی و تصویر و هوش مصنوعی استفاده می‌شود.

  حساب دیفرانسیل و انتگرال میزان تغییرات را از طریق محاسبه مشتقات و انتگرال توابع مطالعه می‌کند. حساب دیفرانسیل و انتگرال در علوم کامپیوتر برای نمودارها و سایر تصاویر بصری، کدگذاری درون برنامه‌ها، ایجاد روش‌هایی برای حل سوالات آماری، شبیه سازی‌ها و طراحی و تحلیل الگوریتم‌ها استفاده می‌شود. 

 ریاضی گسسته یک رشته ریاضی سنگین در قلمرو علوم کامپیوتر و یک مطالعه ضروری برای رشته علوم کامپیوتر است. ریاضیات گسسته برای هر جنبهای از علوم کامپیوتر اساسی است و می‌توان آن را زیربنای بسیاری از حوزه‌های برنامه نویسی و علوم کامپیوتر از جمله الگوریتم‌ها، معماری کامپیوتر، امنیت کامپیوتر، پایگاه‌های داده، سیستم‌های توزیع شده، برنامه نویسی عملکردی، سیستم عامل، یادگیری ماشین و شبکه دانست.

مباحث ریاضی در کامپیوتر و برنامه نویسی مانند یک بلوک ساختمانی اساسی است که ماهیت توسعه نرم‌افزار را داشته و از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است. در این راستا از الگوریتم‌ها و ساختارهای داده گرفته تا رمزنگاری و گرافیک، ریاضیات کاربرد دارد. همچنین ریاضیات چارچوب فکری متناسبی را ایجادکرده که برنامه نویسان از آن برای حل مسائل، بهینه سازی عملکرد و نوآوری در عصر دیجیتال استفاده می‌کنند.

بنابراین، چه یک برنامه نویس نوپا یا یک توسعه دهنده با تجربه باشید، پذیرش ریاضیات بدون شک توانایی شما در برنامه نویسی را تقویت می‌کند و دنیایی از امکانات را به روی شما باز می‌کند.