يعد استخدام البرمجة الديناميكية لحل المشكلات أكثر فاعلية من مجرد تجربة الأشياء حتى تنجح، ولكنه يساعد فقط في حل المشاكل التي يمكن أن يقسمها المستخدم إلى معادلات أصغر حيث سيتم استخدامها مرة أخرى في مرحلة ما.
ما هي البرمجة الديناميكية
البرمجة الديناميكية هي تقنية لبرمجة الكمبيوتر حيث يتم تقسيم مشكلة الخوارزمية أولاً إلى مشاكل فرعية، ويتم حفظ النتائج، ثم يتم تحسين المشكلات الفرعية للعثور على الحل الشامل، والذي يتعلق عادةً بإيجاد الحد الأقصى والحد الأدنى لنطاق الاستعلام الحسابي، حيث تعمل هذه التقنية على حل المشكلات عن طريق تقسيمها إلى مشكلات فرعية أصغر ومتداخلة، ثم يتم تخزين النتائج في جدول ليتم إعادة استخدامه حتى لا يلزم حساب نفس المشكلة مرة أخرى.
على سبيل المثال، عند استخدام تقنية البرمجة الديناميكية لمعرفة جميع النتائج المحتملة من مجموعة من الأرقام، في المرة الأولى التي يتم فيها حساب النتائج، يتم حفظها ووضعها في المعادلة لاحقًا بدلاً من حسابها مرة أخرى، لذلك، عند التعامل مع المعادلات والعمليات الطويلة والمعقدة، فإنه يوفر الوقت ويجعل الحلول أسرع عن طريق القيام بعمل أقل.
أين يجب استخدام البرمجة الديناميكية
يتم استخدام البرمجة الديناميكية عندما يمكن للمستخدم تقسيم المشكلة إلى المزيد من المشكلات البسيطة التي يمكن تقسيمها إلى المزيد من المشكلات البسيطة، بالإضافة إلى ذلك، تتداخل هذه المشكلات الفرعية، أي أنها تتطلب القيم المحسوبة مسبقًا ليتم إعادة حسابها، باستخدام البرمجة الديناميكية، يتم تخزين القيم المحسوبة، وبالتالي تقليل الحاجة إلى الحسابات المتكررة وتوفير الوقت وتوفير حلول أسرع.
كيف تعمل البرمجة الديناميكية
تعمل البرمجة الديناميكية عن طريق تقسيم المشكلات المعقدة إلى مشكلات فرعية أبسط، ثم إيجاد الحلول المثلى لهذه المشاكل الفرعية، ويمكن تحقيق البرمجة الديناميكية باستخدام طريقتين:
1. نهج من أعلى إلى أسفل
في علوم الكمبيوتر، يتم حل المشكلات من خلال صياغة الحلول بشكل متكرر، واستخدام إجابات المشكلات الفرعية للمشكلات، إذا تداخلت الإجابات على المشكلات الفرعية، فقد يتم حفظها في الذاكرة أو الاحتفاظ بها في جدول لاستخدامها لاحقًا، يتبع النهج من أعلى إلى أسفل استراتيجية الحفظ.
حيث تكافئ عملية التحفيظ إضافة خطوات التكرار (recursion) والتخزين المؤقت، حيث أن الفرق بين التكرار والتخزين المؤقت هو أن التكرار يتطلب استدعاء الوظيفة مباشرة، بينما يتطلب التخزين المؤقت الحفاظ على النتائج الوسيطة، للاستراتيجية التنازلية العديد من الفوائد، بما في ذلك ما يلي:
- النهج من أعلى إلى أسفل سهل الفهم والتنفيذ، حيث أنه في هذا النهج، يتم تقسيم المشكلات إلى أجزاء أصغر، مما يساعد المستخدمين على تحديد ما يجب القيام به، مع كل خطوة، تصبح المشكلات الأكثر أهمية والأكثر تعقيدًا أصغر وأقل تعقيدًا، وبالتالي يسهل حلها، قد تكون بعض الأجزاء قابلة لإعادة الاستخدام لنفس المشكلة.
- يسمح بحل المشاكل الفرعية عند الطلب، سيمكن النهج التنازلي من تقسيم المشكلات إلى أجزاء أصغر وتخزين حلولها لإعادة الاستخدام، حيث يمكن للمستخدمين بعد ذلك الاستعلام عن حلول لكل جزء.
- من الأسهل أيضًا تصحيح الأخطاء، حيث يسمح تقسيم المشكلات إلى أجزاء صغيرة للمستخدمين باتباع الحل بسرعة وتحديد مكان حدوث الخطأ.
2. النهج التصاعدي
في الطريقة التصاعدية، بمجرد كتابة حل لمشكلة ما من حيث مشكلاتها الفرعية بطريقة تدور مرة أخرى على نفسها، يمكن للمستخدمين إعادة كتابة المشكلة عن طريق حل المشكلات الفرعية الأصغر أولاً ثم استخدام حلولهم لحل المشكلات الفرعية الأكبر، وتشمل مزايا النهج التصاعدي ما يلي:
- يتخذ قرارات بشأن المشكلات الفرعية الصغيرة القابلة لإعادة الاستخدام ثم يقرر كيفية تجميعها معًا لإنشاء مشكلة كبيرة.
- إنه يزيل التكرار، وبالتالي يعزز الاستخدام الفعال لمساحة الذاكرة، بالإضافة إلى ذلك، يؤدي هذا أيضًا إلى تقليل تعقيد التوقيت.
