Úvod do algoritmu v programovaní
Celý svet je dnes digitalizovaný. V každom tradičnom zariadení je zmysel pre inteligenciu, v každom tradičnom zariadení je zmysel pre komunikáciu, vďaka ktorému je náš život tak jednoduchý, rýchly. Všetky tieto technologické pokroky napreduje softvér, ktorý predstavuje skupinu programov určených na vyriešenie problému. Každý program je postavený na logike / riešení, ktoré sa nazýva algoritmus. Algoritmus pomenovania je pomenovaný podľa šikovného muža z Bagdadu, Al Khwarizmi. Bol prvým, kto zaviedol do sveta algoritmy, ktoré boli mechanické, presné a jednoznačné.
Čo je to algoritmus?
Štandardná definícia učebnice by bola - algoritmus je dobre definované riešenie krok za krokom alebo súbor pokynov na vyriešenie problému. Algoritmus môže byť spôsob, ako nájsť najmenej obyčajný násobok dvoch čísel alebo recept na varenie Veg Manchurian.
Čo je algoritmus z programovacieho hľadiska?
Ako vidíte, počítač v podstate robí veľa matematiky, čo znamená, že má veľa problémov na vyriešenie. To je presne dôvod, prečo algoritmy tvoria jadro počítačovej vedy. Počítačový algoritmus je výpočtový postup, ktorý preberá množinu konečných vstupov a transformuje ich na výstup pomocou určitej matematiky a logiky. Algoritmus v programovaní bude mať niekoľko krokov nasledovne -
- Definícia problému - Čo treba urobiť?
- Zber údajov - Čo musíme vyriešiť? Alebo vstupy.
- Spracovanie dát - Pochopenie toho, čo máme, alebo ich transformácia do použiteľnej formy.
- Logický prístup - využitie zhromaždených a vytvorených údajov proti logike na vyriešenie.
- Riešenie - Prezentujte riešenie podľa vášho želania v GUI alebo termináli alebo v schéme alebo grafe.
Zjednodušene povedané, zadaná konečná vstupná hodnota pre x, algoritmus ju transformuje na efektívnu výstupnú hodnotu y, kde y je f (x) pre niektorú dobre definovanú funkciu f.
Jedným dôležitým aspektom, ktorý treba poznať, je to, že algoritmy nie sú striktne viazané na žiadny programovací jazyk. Ide o všeobecné riešenia ako také.
Ako uľahčuje algoritmus v programovaní prácu?
Predmetová oblasť algoritmov sa rozrástla tak hlboko a široko, že nám stanovené teórie a základy nám pomôžu zaútočiť na akýkoľvek počítačový problém. Existuje už toľko efektívnych algoritmov, ako sú binárne vyhľadávanie, triedenie bubliniek, triedenie vložení, zlúčenie triedenia, rýchle zoradenie, Euclidove algoritmy na nájdenie GCM, Primove algoritmy na nájdenie najkratšej cesty v grafe atď.
Existuje toľko druhov algoritmov ako -
| Algoritmy hrubej sily | Ktoré sú priame riešenia pokusov a omylov pri riešení problémov? Rovnako ako v prípade opakovaného pridávania nájdete výsledok problému s multiplikáciou. |
| Algoritmy delenia a dobývania | Ktoré rozdeľujú problém na malé čiastkové problémy a potom kombinujú výsledok každého čiastkového problému, aby sa získal konečný výsledok. Rovnako ako ste najskôr rozdelili mince rôznych nominálnych hodnôt do rôznych vedier a potom spočítali počet mincí v každom vedre, aby ste zistili, koľko mincí existuje v jednotlivých nominálnych hodnotách. |
| Chamtivé algoritmy | Ktoré sledujú heuristiku riešenia problémov a dostanú sa do ďalšieho najlepšieho stavu, aby sa v dôsledku toho našiel konečný najlepší stav. Rovnako ako nájdete menej strmú oblasť, ktorá ľahko lezie na horu. |
| Dynamické programovanie | Prístup, ktorý je rovnaký ako rozdelenie a zvíťazí, ale problém rozdeľuje na subproblémy tak, aby ich výsledky boli opakovane použiteľné pre iné subproblémy. |
Takéto metodiky nám pomáhajú vymyslieť dobrý algoritmus, ktorý má nasledujúce vymedzujúce vlastnosti. Dobrý algoritmus je -
- Presné - pozná presné a správne kroky na vykonanie.
- Unique - Vstup pre aktuálne inštrukcie vychádza iba z predchádzajúcej inštrukcie.
- Konečný - Algoritmus končí poskytnutím výsledku po vykonaní konečného počtu pokynov.
- Všeobecnosť - Algoritmus sa hodí pre množinu vstupov a nie iba pre jeden vstup.
Výhody algoritmu a prečo by sme ho mali používať v programovaní?
Algoritmy pôsobia viac ako len so širokým horizontom aplikácií v reálnom svete ako výkonný objektív, ktorý umožňuje vidieť problém. Algoritmus nám pomáha rozhodnúť sa, či je problém riešiteľný alebo nie. Ak áno, ako, ako rýchlo a presne? Ak nie, potom nám algoritmus znova pomôže rozhodnúť sa, či dokážeme vyriešiť jeho časť.
Keď hovoríme o tom, prečo by sme mali pri programovaní používať algoritmy, musíme pochopiť, že počítačové programy prijímajú rôzne algoritmy spúšťané na počítačovom hardvéri, ktorý má procesor a pamäť a tieto komponenty majú obmedzenia. Procesor nie je nekonečne rýchly a pamäť, ktorú máme, nie je zadarmo. Sú to obmedzené zdroje. Musia sa používať rozumne a pomôže vám to dobrý algoritmus, ktorý je efektívny z hľadiska časových a priestorových komplexností.
Ako vám táto technológia pomôže pri vašom kariérnom raste?
Rovnako ako všetky ostatné technológie, vývoj algoritmov v programovaní sa stále vyvíja, pretože počítačový hardvér sa neustále vyvíja. Od tradičných počítačov x86 až po superpočítače k počítačom Quantum došlo k revolučnej zmene spôsobu riešenia problémov. Mať silné znalosti návrhu algoritmu je to, čo odlišuje skúseného programátora od ostatných. Moderné zdroje v skutočnosti neumožňujú štúdium algoritmov s toľkými vyvinutými softvérovými rámcami a knižnicami, ale ich dôkladné porozumenie vám pomôže oveľa viac.
Záver - Algoritmus v programovaní
Napriek tomu, že jedného dňa máme procesor, ktorý je neuveriteľne rýchly a pamäť je nepretržitá, stále musíme študovať algoritmus, navrhnúť ho tak, aby sme zistili, či sa riešenie ukončí, a robí tak so správnym výsledkom. Kiež to budú komerčné aplikácie, vedecké výpočty, inžinierstvo, operačný výskum alebo umelá inteligencia, v každej oblasti formulovania problémov, vymýšľania účinných algoritmov na riešenie a dátových štruktúr, ktoré sa majú riešiť, zostanú nevyhnutné navždy.
Rovnako ako je to dôležitý plán pred prácou. Je dôležité definovať algoritmus pred kódovaním.
Odporúčané články
Toto bol sprievodca algoritmom v programovaní. Tu sme diskutovali o tom, ako je algoritmus užitočný v perspektíve programovania spolu s výhodami. Ďalšie informácie nájdete aj v nasledujúcich článkoch -
- Úvod a komponenty algoritmu
- Čo je to algoritmus?
- Otázky týkajúce sa dátových štruktúr a algoritmov
- Programovacie jazyky na výučbu algoritmov