برمجة المصفوفات هي نموذج برمجة عالي المستوى يركز على المعالجة الفعالة للبيانات وتحويلها باستخدام بناء جملة مدمج ومعبر وغني وظيفيًا. يمكّن هذا النهج المطورين من العمل مباشرة على هياكل البيانات مثل المصفوفات والمصفوفات، ومعاملتها ككائنات أساسية والاستفادة من قوة العمليات الموجهة. الهدف الأساسي لبرمجة المصفوفة هو التخلص من الحاجة إلى التكرار والحلقات الصريحة أو تقليلها بشكل كبير، مما يوفر تمثيلًا أكثر إيجازًا وبديهية للخوارزميات المعقدة والحسابات الرقمية. ونتيجة لذلك، فإن البرامج المكتوبة باستخدام تقنيات برمجة المصفوفة غالبًا ما تظهر أداءً أفضل وقابلية للتوسعة وقابلية الصيانة وسهولة القراءة مقارنةً بنظيراتها التي يتم تنفيذها باستخدام أنماط البرمجة الإجرائية أو الحتمية التقليدية.
في سياق برمجة المصفوفات، المصفوفة عبارة عن بنية بيانات تحتوي على مجموعة من القيم، عادةً من نفس النوع، بتنسيق خطي أو متعدد الأبعاد. يمكن إنشاء المصفوفات ومعالجتها وتحويلها باستخدام مجموعة واسعة من الوظائف المضمنة والمشغلين وبنيات اللغة المصممة خصيصًا للعمل مع مثل هذه الهياكل. في حين أن أنواع البيانات العددية مثل الأرقام والسلاسل والقيم المنطقية غالبًا ما تلعب دورًا مهمًا في تحديد العناصر الفردية للمصفوفة، فإن السلوك الجماعي وخصائص هذه العناصر هي التي تشكل حجر الزاوية في تقنيات برمجة المصفوفة.
إحدى السمات الأكثر تميزًا لبرمجة المصفوفات هي الاستخدام المكثف للوظائف الموجهة للمصفوفات، والتي تم تصميمها للعمل على مصفوفات كاملة أو مصفوفات فرعية كوسيطات إدخال، مما يؤدي إلى إنتاج مصفوفات جديدة كمخرجات. ويمكن تصنيف هذه الوظائف إلى عدة مجموعات، بما في ذلك:
- وظائف حكيمة للعناصر تطبق عملية عددية معينة على كل عنصر من عناصر مصفوفة (مصفوفات) الإدخال بشكل مستقل وبطريقة قابلة للتوازي، مما ينتج مصفوفة مخرجات بنفس الحجم والشكل.
- وظائف التخفيض التي تجمع عناصر مصفوفة الإدخال على طول واحد أو أكثر، مما يقلل حجمها، ويولد مصفوفة مخرجات ذات أبعاد أقل. تتضمن الأمثلة المجموع أو المنتج أو المتوسط أو الحد الأقصى.
- توسيع الوظائف التي تكرر أو تكرر أو تعيد تشكيل عناصر مصفوفة الإدخال، مما يؤدي إلى إنشاء مصفوفة إخراج ذات أبعاد أكثر أو حجم أكبر في اتجاه واحد أو أكثر.
- وظائف المسح التي تجمع النتائج الجزئية على طول محور أو ترتيب محدد، مما يؤدي إلى إنشاء مصفوفة إخراج تمثل التأثير التراكمي لعملية معينة يتم تطبيقها بشكل متكرر ومتسلسل على عناصر الإدخال.
من السمات البارزة الأخرى لبرمجة المصفوفات هو الاستخدام الواسع النطاق لآليات فهرسة المصفوفة وتقطيعها إلى شرائح وبثها، والتي تمكن المطورين من استخراج مجموعات فرعية من البيانات أو دمجها أو محاذاتها أو إعادة تنظيمها بطريقة مرنة وفعالة. تشير فهرسة المصفوفة إلى عملية الوصول إلى العناصر الفردية أو المصفوفات الفرعية باستخدام المؤشرات الرقمية أو الأقنعة المنطقية. يتضمن تقطيع المصفوفة استخراج أقسام متجاورة من البيانات بطول واحد أو أكثر، وغالبًا ما يوفر عرضًا أو مرجعًا للبيانات الأصلية بدلاً من إنشاء نسخة عميقة. يتضمن بث المصفوفات التوسع الضمني أو النسخ المتماثل للمصفوفات ذات الأبعاد المنخفضة لتتناسب مع حجم وشكل المصفوفات ذات الأبعاد الأعلى، مما يسمح بعمليات متسقة ومتماسكة من حيث العناصر بين المصفوفات ذات الأشكال المختلفة.
تقدم مكتبات ولغات برمجة المصفوفات عادةً مجموعة غنية من الوظائف والتجريدات المحددة مسبقًا للعمل مع المصفوفات، بدءًا من العمليات الحسابية الأساسية إلى الجبر الخطي المتقدم أو التحليل الإحصائي أو إجراءات معالجة الإشارات. علاوة على ذلك، تعتمد هذه التطبيقات غالبًا على إجراءات داخلية مُحسّنة للغاية، مكتوبة بلغات منخفضة المستوى مثل C أو C++ أو Fortran، والتي تستغل إمكانات التوازي والتوجيه المتأصلة في وحدات المعالجة المركزية (CPU) ووحدات معالجة الرسومات الحديثة، مما يوفر أداءً متميزًا وقابلية للتوسعة للبيانات. تطبيقات مكثفة. تتضمن بعض الأمثلة البارزة للغات وبيئات برمجة المصفوفات APL، وJ، وK، وMATLAB، وJulia، وNumPy، وR، وTensorFlow.
تم تطبيق برمجة المصفوفات بنجاح في مجموعة واسعة من المجالات، بما في ذلك الحوسبة العلمية والهندسة والمالية وتحليل البيانات والتعلم الآلي ورؤية الكمبيوتر، من بين أمور أخرى. يتيح التدوين الموجز والتجريد القوي الذي توفره نماذج برمجة المصفوفة للمطورين وخبراء المجال التعبير بسهولة عن الخوارزميات المعقدة، وإجراء نماذج أولية سريعة، وتحقيق مكاسب ملحوظة في الإنتاجية والأداء باستخدام قواعد تعليمات برمجية صغيرة نسبيًا. علاوة على ذلك، فإن التوازي المتأصل وإمكانات التوجيه للعمليات القائمة على المصفوفة تفسح المجال بشكل طبيعي للتنفيذ الفعال والقابل للتطوير على البنى الحديثة متعددة النواة ومتعددة النواة، مما يجعل برمجة المصفوفة نهجًا مناسبًا وجذابًا للغاية للأداء العالي المعاصر وكثيف البيانات. سيناريوهات الحوسبة.
في AppMaster ، نستفيد من المزايا العديدة لنماذج برمجة المصفوفات في تصميم وتطوير المكونات المختلفة لمنصتنا المبتكرة التي no-code. من خلال الاستفادة من تقنيات برمجة المصفوفات المتطورة، فإننا نوفر لعملائنا مجموعة قوية ومتعددة الاستخدامات من الأدوات والتجريدات التي تمكنهم من إنشاء تطبيقات عالية الكفاءة وقابلة للتطوير وقابلة للصيانة عبر مجموعة واسعة من المجالات وحالات الاستخدام. إن نهجنا الشامل والمتكامل لتطوير التطبيقات، المبني على أسس برمجة مصفوفة متينة، يعمل على تمكين مستخدمينا من تحقيق مستويات غير مسبوقة من السرعة والإنتاجية والفعالية من حيث التكلفة في تصميم وتنفيذ ونشر حلول البرامج المخصصة الخاصة بهم.
