Fraktal; matematikte, çoğunlukla kendine benzeme özelliği gösteren karmaşık geometrik şekillerin ortak adıdır. En bilinen fraktal kümelerinden birisi olan Mandelbrot kümesinin C# ile oluşturulmuş hali aşağıdadır.

using System;
using System.Drawing;
using System.Numerics;

namespace SG.Algoritma
{
    public class Fractal
    {
        // Mandelbort kümesinde, yarıçağı 2'den büyük her karmaşık sayı çemberi sonsuza götürmektedir.
        private const int MaxMagnitude = 2;

        // Maksimum iterasyon sayısı
        private const int MaxIterations = 1000;

        // Karmaşık sayı koordinat sisteminde, Mandelbort kümesinin bölgesi.
        // Mandelbort kümesinin sadece bir kısmını çizmek için farklı bir bölge verilebilir. 
        private static Complex AreaMin = new Complex(-2, -2);
        private static Complex AreaMax = new Complex(2, 2);

        /// <summary>
        /// Mandelbort kümesi imajı oluşturuluyor
        /// </summary>
        /// <param name="dimension">Oluşacak imajın genişlik ve yükseklik değeri (Kare imaj oluşturulacak)</param>
        public static Bitmap GenerateBitmap(int dimension)
        {
            return Fractal.GenerateBitmap(dimension, Fractal.AreaMin, Fractal.AreaMax);
        }

        /// <summary>
        /// Mandelbort kümesi imajı oluşturuluyor
        /// </summary>
        /// <param name="width">Oluşacak imajın genişliği. Yükseklik, çizilmek istenen bölgeyenin genişlik ve yükseklik değerlerine bakılarak belirlenecek.</param>
        /// <param name="areaMin">Karmaşık sayo kooordinat sisteminde, Mandelbort kümesinin sadece belirli bir bölgeye karşılık düşen kısmı çizdirilmek istendiği zaman, bu bölgenin sol alt kösesi</param>
        /// <param name="areaMax">Sağ üst köşe</param>
        public static Bitmap GenerateBitmap(int width, Complex areaMin, Complex areaMax)
        {
            var height = (int)(width * (areaMax - areaMin).Imaginary / (areaMax - areaMin).Real);

            // Boş bir bitmap oluştur
            var bitmap = new Bitmap(width, height);

            // Oluşturulacak imajın her piksel değerine karşılık düşen karmaşık sayı oluşturulacak.
            // Oluşturacağımız karmaşık sayıların, seçtiğimiz bölge içerisinde kalması gerekmektedir.
            
            var rScale = (areaMax - areaMin).Real / width;
            var iScale = (areaMax - areaMin).Imaginary / height;

            for (var x = 0; x < width; x++)
            {
                // Karmaşık sayısının real kısmı
                var real = areaMin.Real + x * rScale;

                for (var y = 0; y < height; y++)
                {
                    // Karmaşık sayısının imaginary kısmı
                    var imaginary = areaMin.Imaginary + y * iScale;

                    // Mandelbort kümesi iterasyon değeri hesaplanıyor.
                    var iteration = Fractal.CalculateIteration(new Complex(real, imaginary));

                    // Iterasyon değerine göre noktanın rengi ayarlanıyor.
                    bitmap.SetPixel(x, y, Fractal.GetColor(iteration));
                }
            }

            return bitmap;
        }

        private static int CalculateIteration(Complex c)
        {
            var z = new Complex();
            var iteration = 0;

            // MaxIterations adedince f(z) = z^2 + c işlemini uygula
            // İşlem sonucu Mandelbort kümesi içerisinde kalmaya devam ettiği sürece işlemi tekrarla
            while (iteration < Fractal.MaxIterations && z.Magnitude < Fractal.MaxMagnitude)
            {
                z = z * z + c;
                iteration++;
            }

            return iteration;
        }

        /// <summary>
        /// // Iterasyona karşılık renk seçiliyor.
        /// </summary>
        private static Color GetColor(int iteration)
        {
            // Rasgele bir renk seçiliyor.
            // 256 tane rengin olduğu bir liste oluşturularak, listeden iteration % 256. renk de seçilebilir.
            // Ya da, oluşan imajın tek renkten oluşmasını istiyorsak, Color.FromArgb(iteration % 256, 0, 0) rengi seçilebilir. Bu durumda kırmızı toplanda imaj oluşacaktır.

            return Color.FromArgb((iteration * iteration * iteration) % 256, (iteration * iteration) % 256, (iteration) % 256);
        }
    }
}

Mandelbrot kümesini fraktal resmini oluşturmak için, ilgili metot aşağıdaki şekilde çağrılabilir. Bu durumda en üstte yer alan resim oluşacaktır.

var bitmap = Fractal.GenerateBitmap(800);

bitmap.Save(@"D:\mandelbort.png", ImageFormat.Png);

Mandelbrot fraktalının sadece belirli bir bölgesini çizdirmek için, ilgili metot aşağıdaki şekilde çağrılabilir. Böylece fraktalın istenilen bölgesi daha detaylı bir şekilde çizdirilebilir.

var bitmap = Fractal.GenerateBitmap(800, new Complex(-0.4, -1.3), new Complex(0.1, -0.5));

Encrypt and decrypt data using a symmetric key in C#.

Usage

var str = "String to be encrypted";
var password = "p@SSword";
var strEncryptred = Cipher.Encrypt(str, password);
var strDecrypted = Cipher.Decrypt(strEncryptred, password);

Cipher class

using System;
using System.IO;
using System.Security.Cryptography;
using System.Text;

namespace SG.Algoritma
{
    public static class Cipher
    {
        /// <summary>
        /// Encrypt a string.
        /// </summary>
        /// <param name="plainText">String to be encrypted</param>
        /// <param name="password">Password</param>
        public static string Encrypt(string plainText, string password)
        {
            if (plainText == null)
            {
                return null;
            }

            if (password == null)
            {
                password = String.Empty;
            }

            // Get the bytes of the string
            var bytesToBeEncrypted = Encoding.UTF8.GetBytes(plainText);
            var passwordBytes = Encoding.UTF8.GetBytes(password);

            // Hash the password with SHA256
            passwordBytes = SHA256.Create().ComputeHash(passwordBytes);

            var bytesEncrypted = Cipher.Encrypt(bytesToBeEncrypted, passwordBytes);

            return Convert.ToBase64String(bytesEncrypted);
        }

        /// <summary>
        /// Decrypt a string.
        /// </summary>
        /// <param name="encryptedText">String to be decrypted</param>
        /// <param name="password">Password used during encryption</param>
        /// <exception cref="FormatException"></exception>
        public static string Decrypt(string encryptedText, string password)
        {
            if (encryptedText == null)
            {
                return null;
            }

            if (password == null)
            {
                password = String.Empty;
            }

            // Get the bytes of the string
            var bytesToBeDecrypted = Convert.FromBase64String(encryptedText);
            var passwordBytes = Encoding.UTF8.GetBytes(password);

            passwordBytes = SHA256.Create().ComputeHash(passwordBytes);

            var bytesDecrypted = Cipher.Decrypt(bytesToBeDecrypted, passwordBytes);

            return Encoding.UTF8.GetString(bytesDecrypted);
        }

        private static byte[] Encrypt(byte[] bytesToBeEncrypted, byte[] passwordBytes)
        {
            byte[] encryptedBytes = null;

            // Set your salt here, change it to meet your flavor:
            // The salt bytes must be at least 8 bytes.
            var saltBytes = new byte[] { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 };

            using (MemoryStream ms = new MemoryStream())
            {
                using (RijndaelManaged AES = new RijndaelManaged())
                {
                    var key = new Rfc2898DeriveBytes(passwordBytes, saltBytes, 1000);

                    AES.KeySize = 256;
                    AES.BlockSize = 128;
                    AES.Key = key.GetBytes(AES.KeySize / 8);
                    AES.IV = key.GetBytes(AES.BlockSize / 8);

                    AES.Mode = CipherMode.CBC;

                    using (var cs = new CryptoStream(ms, AES.CreateEncryptor(), CryptoStreamMode.Write))
                    {
                        cs.Write(bytesToBeEncrypted, 0, bytesToBeEncrypted.Length);
                        cs.Close();
                    }

                    encryptedBytes = ms.ToArray();
                }
            }

            return encryptedBytes;
        }

        private static byte[] Decrypt(byte[] bytesToBeDecrypted, byte[] passwordBytes)
        {
            byte[] decryptedBytes = null;

            // Set your salt here, change it to meet your flavor:
            // The salt bytes must be at least 8 bytes.
            var saltBytes = new byte[] { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 };

            using (MemoryStream ms = new MemoryStream())
            {
                using (RijndaelManaged AES = new RijndaelManaged())
                {
                    var key = new Rfc2898DeriveBytes(passwordBytes, saltBytes, 1000);

                    AES.KeySize = 256;
                    AES.BlockSize = 128;
                    AES.Key = key.GetBytes(AES.KeySize / 8);
                    AES.IV = key.GetBytes(AES.BlockSize / 8);
                    AES.Mode = CipherMode.CBC;

                    using (var cs = new CryptoStream(ms, AES.CreateDecryptor(), CryptoStreamMode.Write))
                    {
                        cs.Write(bytesToBeDecrypted, 0, bytesToBeDecrypted.Length);
                        cs.Close();
                    }

                    decryptedBytes = ms.ToArray();
                }
            }

            return decryptedBytes;
        }
    }
}

Bir eğrinin altında yer alan alanı istatiksel bir yöntemle hesaplamak için Monte Carlo integral algoritması kullanılabilir. Bu algoritma ile, rasgele üretilen N adet noktanın kaç tanesinin fonksiyon eğrisinin altında yer aldığına bakılır. Rasgele seçilen noktaların yüzde kaçının eğri altında yer aldığına bakılarak, yaklaşık olarak alan hesabı yapılabilir.

Algoritma adımları aşağıdaki şekilde sıralanabilir:

• Fonksiyonun verilen aralıktaki tüm değerlerini içine alacak şekilde bir dikdörtgen belirlenir.
• Bu dörtgen içerisinde, N adet nokta rastgele olarak oluşturulur.
• Bu noktaların ne kadarının, fonksiyonun belirlediği alanın altında olduğuna bakılır.
• N değerinin, eğri altında olan nokta sayısına oranı, bize yaklaşık olarak, dikdörtgenin alanın fonksiyon eğrisi alanına oranını verecektir.

Aşağıda, Monte Carlo algoritmasının C# dilinde yazılmış kaynak kodu yer almaktadır.

using System;

namespace SG.Algoritma
{
    partial class MonteCarlo
    {
        // Deneme adet
        public uint N { get; set; }

        public MonteCarlo(uint n)
        {
            if (n == 0)
            {
                throw new ArgumentException(nameof(N));
            }

            this.N = n;
        }

        /// <summary>
        /// Verilen fonksiyon eğrisinin altında bulunan alan hesaplanıyor.
        /// </summary>
        /// <param name="func">Fonksiyon</param>
        /// <param name="x1">X ekseni üzerinde, aralık başlangıcı</param>
        /// <param name="x2">Aralık bitiş</param>
        public double CalculateArea(Func<double, double> func, double x1, double x2)
        {
            // Verilen aralıkta, fonksiyonun aldığı minimum ve maksimum değerler
            double min;
            double max;

            // Fonksiyonun minimum ve maksimum değeri hesaplanıyor
            this.CalculateMinMaxValue(func, x1, x2, out min, out max);

            // Denemelerden kaç tanesi, fonksiyon eğrisinin altında
            var hit = 0;

            // Rasgele sayı üretici
            var rand = new Random();

            // N adet dememe yap
            for (int i = 0; i < this.N; i++)
            {
                // Dikdörtgen içerisinde rasgele bir nokta üret
                var x = x1 + (x2 - x1) * rand.NextDouble();
                var y = min + (max - min) * rand.NextDouble();

                // Rasgele seçilen nokta ve fonksiyonun değeri, eğrinin aynı tarafındaysa. (İki negatif sayının çarpımı pozitiftir)
                if (func(x) * y > 0)
                {
                    // Fonksiyon değeri pozitifse
                    if (func(x) > 0)
                    {
                        // Rasgele üretilen y değeri fonsiyon eğrisinin altındaysa
                        if (func(x) > y) hit++;
                    }
                    else
                    {
                        // Rasgele üretilen y değeri fonsiyon eğrisinin üstündeyse
                        if (y < 0 && func(x) < y) hit++;
                    }
                }
            }

            var areaRectangle = Math.Abs(x2 - x1) * (max - min);

            // Seçilen rasgelen noktaların yüzde hit / N kadarı dikdörtgenin içerisinde.
            // Noktaların yüzde kaçının dikdörtgen içerisinde olduğuna bakılarak alan hesabı yapılıyor.

            return areaRectangle * (double)hit / this.N;
        }

        /// <summary>
        /// Verilen aralıkta, fornksiyonun minimum ve maksimum değerleri hesaplanıyor.
        /// </summary>
        /// <param name="func">Fonksiyon</param>
        /// <param name="x1">Aralık başlangıç</param>
        /// <param name="x2">Aralık bitiş</param>
        /// <param name="min">Hesaplanan minimum değer</param>
        /// <param name="max">Hesaplanan maksimum değer</param>
        private void CalculateMinMaxValue(Func<double, double> func, double x1, double x2, out double min, out double max)
        {
            min = double.MaxValue;
            max = double.MinValue;

            // Aralık N parçaya bölünüyor.
            var h = (x2 - x1) / this.N;

            // Verilen aralıkta, N adet nokta için, her bir noktanın fonksiyon değeri hesaplanıyor.
            for (int i = 0; i <= this.N; i++)
            {
                var x = x1 + i * h;
                var y = func(x);

                if (y < min) min = y;
                if (y > max) max = y;
            }
        }
    }
}

Monte Carlo alan hesabı algoritması ile, istediğiniz fonksiyon grafiği altında yer alan bölgenin alanını çok rahat bir şekilde hesaplayabiliriz. Fonksiyonun ne kadar karmaşık olduğunu bir önemi yok. Örneğin f(x) = x - sin(x) - 1 fonksiyon eğrisinin x ekseni {0,3} aralığındaki alanı hesaplamak için, alan hesaplama metodunu aşağıdaki gibi çalıştırabiliriz.

var mc = new MonteCarlo(1000);
var area = mc.CalculateArea(x => x - Math.Sin(x) - 1, 0, 3);

Bu durumda aşağıdaki eğri altında yer alan alan yaklaşık olarak hesaplanacaktır. Daha hassas bir hesaplamak için N değerinin artırılması gerekmektedir.

Aynı algoritmada yapılacak küçük bir değişiklikle, fonksiyonun integral değeri de rahatlıkla hesaplanabilir. İntegral hesabında, pozitif alanlardan negatif alanlar çıkarılacağı için, bu alanlara düşen noktalar ayrı ayrı sayılır.