Algoritma nasıl öğrenilir?

Algoritma öğrenmeyi ikiye ayırmak gerekiyor:

1. Başlangıç seviyesi ve programlamaya giriş anlamında,
2. İleri seviyede algoritma analizi ve örneğin; bir bilgisayar neleri yapabilir neleri yapamaz veya neleri daha hızlı ve daha az kaynakla yapar anlamında.

İlkini cevaplayalım, ve hatta algoritma nereden öğrenilir sorusunu da atlayıp direk algoritmanın ne olduğunu anlatalım. İkincisi de başka bir yazının konusu olsun.

Başlangıç Seviyesinde Algoritma Nedir?

"Algoritma aptallar içindir." denir. Bunun sebebi gerçekten bir işi en aptalın bile anlayacağı şekilde anlatmak aslında algoritmadır. Eh, bilgisayarlar da çok akıllı sayılmazlar; sonuçta biraz taş, biraz toprak, biraz demir biraz bakır birleştirip bilgisayar yapıyoruz...

Peki bu aptal kutunun bu kadar karmaşık işi uzmanından bile iyi yapması nasıl sağlanır? İşte işin büyüsü burada, yani en karmaşık olayları biz basitleştirerek bilgisayarlara anlatabiliyorsak, bilgisayar da bu işi yapabiliyor.

Bilgisayarlarda her iş, basit toplama ve çarpma gibi işlere indirgenir. Bilgisayarların merkezi işlem birimi (CPU) aslında çok karmaşık olmayan bu işleri yapar ve size çok karmaşık gibi gelen sonuçlar ortaya çıkar.

Özetle ve kabaca her algoritma iki unsurdan oluşur:

1. Dijital bir değer
2. Basit işlemler zinciri

Dijital değerler aslında günümüzdeki dijitalleşme kelimesinin de kökünü oluşturuyor. Artık her şeyi dijitalleştiriyoruz; bir resim, ses, video, yazı hepsi dijitalleşti ve bunun anlamı aslında 1 ve 0'larla ifade edilebilen varlıklar olması demektir. Örneğin; Instagram'da çektiğiniz bir resim bizim için 1 ve 0'lardan oluşan bir dizilimdir, bu dizilimi bütün bilgisayarlar aynı okur, aynı anlar, gösterdiklerinde aynı şey görülür. Zaten bu sayede resimleri kopyalayabiliyor veya birbirimize yollayabiliyoruz.

Özetle algoritmanın temelinde dijital bazı varlıklar vardır. Mesela; Instagram'da bir resmi paylaşmadan önce dünyanın en güzel kızı olarak görülmeyi sağlayacak bir filtre yapmak isterseniz, bu filtrenin de bir algoritması vardır ve bu algoritma öncelikle resmi, dijital bir varlık olarak tanır. Ardından bu dijital varlığa (yani 1 ve 0'lara) nasıl işlemler yapacağını anlatırsınız.

İşlemlere gelince, aslında algoritma derslerinde veya programlamaya giriş derslerinde öğretilen tam olarak bu işlemler sıralamasıdır. Yine Instagram örneğinden gidelim. Şimdi öncelikle en güzel göründüğümüz açıdan bir resim çekiyoruz, çektiğimiz bu resim telefonumuzda bir yerlerde saklanıyor. İşte bizim filtre algoritmamız tam olarak burada devreye girecek. Öncelikle telefonumuzda saklanan resmi bulup açacaktır. Buna genelde veri erişim katmanı ismi verilir ve bu örneğimizde, basit anlamda bir dosyanın açılması ve okunmasıdır.

İkinci adımımız, okunan resmin bazı özelliklerini bulmak. Öyle ya her yere uygulanacak etki farklı boyutlarda olacak. Gözler, burun, kaşlar, çene ve kısaca resmin her parçasını tanıyıp bulup tam olarak konumlandırmalıyız. Buna resim üzerinde segmentasyon diyelim ve resmi bizim için anlamlı ve farklı işler yapacağımız segmentlere ayıralım.

Ayrılan segmentlere göre örneğin; gözleri biraz büyütmek, burnu biraz küçültmek artık her filtrenin standartları haline geldi, biz de bunları algoritmamıza ekleyelim.

Aslında yapılan şey yazının başında belirttiğim 1 ve 0'lardan oluşan resmin bazı yerlerindeki 1'leri sıfır bazı yerlerindeki 0'ları ise 1 yapmaktan ibaret. Tam olarak nereye nasıl müdahale edileceği ise yine basitçe bazı matematiksel toplama işlemlerinden oluşuyor.

Son aşamada resmimizi kaydediyoruz ve algoritmamız tamamlanıyor. Tebrikler artık Instagram'da paylaşabiliriz.
Öyleyse algoritma çizimimiz aşağıdaki gibi olacak.

Görüldüğü üzere basit bir iki adımdan oluşuyor. Çizimlerin bir dili vardır ve her okuyanın aynı şeyi, doğru anlaması için bazı kabuller yapılmıştır. Örneğin; her program başlar ve biter. Bu durumlar baştaki ve sondaki elipslerle ifade edilir. Yine veri okuma veya yazma gibi dijital değerleri ele aldığımız yüklediğimiz/kaydettiğimiz satırlar paralel kenar, yapılan işlemler ise dikdörtgenlerle ifade edilir. Dolayısıyla, algoritmalar belirli bir akış serisi halinde (işlem dizilimi dediğimiz), dijital varlıklar üzerinde neler yapılacağını gösterir.

Birazdan bütün dillerde kod yazmanın ve algoritmanın sırrına geçeceğiz ama bundan hemen önce, çok önemli bir kavram olan değişkenden bahsetmekte fayda var.

Değişken (variable) adı üzerinde değişen değerleri tutan bir hafıza kutusudur. Yani bilgisayarımızın, telefonumuzun veya tabletimizin hafızasında (RAM) ne tutmak istiyorsak ona bir isim verip tutturabiliriz. Mesela; çektiğimiz Instagram resminin hafızada kalmasını istiyorsak bu resme bir isim verip değişken olarak tanımlayabiliriz:

Resim x = SonÇekilenResmiYükle ()

Yukarıdaki yaklaşım, aslında telefonumuzdan son çekilen resmi yüklemek istediğimizi ve yüklenen bu resmin de x isminde bir resim değişkeninde duracağını gösteriyor. Bundan sonra resimle ilgili bir işlem yapmak istediğimizde x değişkeninden bahsetmemiz yeterli.

Günümüzdeki çoğu dil, yapısal programlama dilidir. Örneğin, C, C++, Java, Python, Pascal, C# gibi sık kullanılan dillerin tamamı yapısal programlama özelliğini taşır. Bir yapısal programlama dilinin ise temelde 3 özelliği vardır:

1. Koşullu bloklar

2. Blok tekrarı

3. Parametrik bloklar

Nedir bunlar? Neden bunlardan bahsediyoruz? Şayet bu 3 yapıyı anlarsak hemen hemen her dilde yine hemen hemen her şeyin kodunu yazabiliriz.

1. Koşullu bloklar: Kısaca if - else blokları. Bir kod bloğunun belirli şartlarda çalışmasını sağlar. Mesela, Instagram filitremizin kızlar için burnnu küçültürken, erkekler için küçültme yapmamasını isteyelim. Bu durumda basit bir koşulla resimdeki cinsiyeti kontrol edip farklı işlemler uygulayabiliriz:

Görüleceği üzere bir eşkenar dörtgen konularak koşul içerisine yazılır ve koşulun sonucuna göre farklı davranması sağlanabilir. Burada iki farklı kod bloğu bulunuyor. Soldaki blok (burnu küçült) ve sağdaki blok (burnu küçültme) ancak koşula göre çalışan ve ikisinden birisinin çalıştığı kod bloklarıdır. Şimdiye kadar olan yaklaşımımızda hep bütün kod blokları çalışırken burada farklı durumlarda çalışma veya çalışmama ihtimalleri ele alınmakta.

Bütün bu konuları ve çok daha fazlasını anlattığım kurslar ile konuya devam edebilirsiniz: