Ένας αλγόριθμος είναι μια καλά καθορισμένη, βήμα προς βήμα διαδικασία για την επίλυση ενός προβλήματος ή την ολοκλήρωση μιας συγκεκριμένης εργασίας. Είναι σαν μια συνταγή για έναν υπολογιστή. Παίρνει κάποια εισροή, το επεξεργάζεται σύμφωνα με συγκεκριμένους κανόνες και παράγει μια επιθυμητή παραγωγή.
Σκεφτείτε με αυτόν τον τρόπο:
* Πρόβλημα: Θέλετε να φτιάξετε ένα φυστικοβούτυρο και ένα σάντουιτς ζελέ.
* Αλγόριθμος (συνταγή):
1. Βγάλτε δύο φέτες ψωμιού.
2. Ανοίξτε το βάζο φυστικοβούτυρου.
3. Διαδώστε το φυστικοβούτυρο σε μια φέτα ψωμιού.
4. Ανοίξτε το βάζο ζελέ.
5. Διαδώστε ζελέ στην άλλη φέτα ψωμιού.
6 Βάλτε τις δύο φέτες ψωμιού μαζί, με το φυστικοβούτυρο και το ζελέ να αντιμετωπίζουν ο ένας τον άλλον.
7 (Προαιρετικά) Κόψτε το σάντουιτς στο μισό.
8. Απολαύστε!
* είσοδος: Ψωμί, φυστικοβούτυρο, ζελέ, μαχαίρι
* Έξοδος: Ένα φυστικοβούτυρο και σάντουιτς ζελέ
Βασικά χαρακτηριστικά ενός αλγορίθμου:
* καλά καθορισμένο: Κάθε βήμα είναι σαφές και ξεκάθαρο, χωρίς να αφήνει περιθώριο για ερμηνεία.
* πεπερασμένο: Πρέπει να έχει περιορισμένο αριθμό βημάτων και τελικά να τερματίσει.
* αποτελεσματική: Κάθε βήμα πρέπει να είναι πρακτικά εκτελέσιμο, χρησιμοποιώντας μόνο βασικές λειτουργίες.
* είσοδος: Μπορεί να πάρει μηδέν ή περισσότερες εισόδους.
* Έξοδος: Παράγει μία ή περισσότερες εξόδους, οι οποίες σχετίζονται με την είσοδο.
* ντετερμινιστική: Δεδομένης της ίδιας εισόδου, ο αλγόριθμος θα παράγει πάντα την ίδια έξοδο. (Σημείωση:Υπάρχουν πιθανοτικοί ή τυχαιοποιημένοι αλγόριθμοι που εισάγουν τυχαία, αλλά ακόμη και αυτοί είναι καλά καθορισμένοι με πιθανοτικά αποτελέσματα).
Οι αλγόριθμοι αποτελούν το θεμέλιο του προγραμματισμού υπολογιστών. Κάθε πρόγραμμα, ανεξάρτητα από το πόσο περίπλοκο, βασίζεται σε έναν ή περισσότερους αλγόριθμους. Δείτε πώς χρησιμοποιούνται:
1. Επίλυση προβλημάτων: Όταν αντιμετωπίζετε ένα πρόβλημα προγραμματισμού, το πρώτο βήμα είναι συχνά να σχεδιάσετε έναν αλγόριθμο για να το λύσετε. Αυτό συνεπάγεται τη διάσπαση του προβλήματος σε μικρότερα, διαχειρίσιμα βήματα.
2. Λογική και δομή: Οι αλγόριθμοι παρέχουν τη λογική δομή για ένα πρόγραμμα. Υπαγορεύουν τη σειρά με την οποία εκτελούνται οι οδηγίες και οι σχέσεις μεταξύ διαφορετικών τμημάτων του κώδικα.
3. Εφαρμογή στον κωδικό: Μόλις σχεδιαστεί ένας αλγόριθμος, στη συνέχεια μεταφράζεται σε μια συγκεκριμένη γλώσσα προγραμματισμού (π.χ. Python, Java, C ++). Τα βήματα του αλγορίθμου γίνονται οι δηλώσεις κώδικα στο πρόγραμμα.
4. Αποδοτικότητα και βελτιστοποίηση: Διαφορετικοί αλγόριθμοι μπορούν να λύσουν το ίδιο πρόβλημα, αλλά μπορεί να έχουν ποικίλα επίπεδα αποτελεσματικότητας (π.χ. μερικά είναι ταχύτερα ή χρησιμοποιούν λιγότερη μνήμη). Οι προγραμματιστές συχνά επιλέγουν ή βελτιστοποιούν τους αλγόριθμους για να κάνουν τα προγράμματά τους πιο αποτελεσματικά.
5. Πρότυποι αλγόριθμοι: Πολλές κοινές εργασίες προγραμματισμού (ταξινόμηση, αναζήτηση, χειραγώγηση δεδομένων) έχουν καλά εδραιωμένους αλγόριθμους. Οι προγραμματιστές χρησιμοποιούν συχνά αυτούς τους τυπικούς αλγόριθμους ως δομικά στοιχεία στα δικά τους προγράμματα. Παραδείγματα περιλαμβάνουν:
* Αλγόριθμοι ταξινόμησης: Ταξινόμηση φυσαλίδων, ταξινόμηση συγχώνευσης, γρήγορη ταξινόμηση, ταξινόμηση εισαγωγής
* Αλγόριθμοι αναζήτησης: Γραμμική αναζήτηση, δυαδική αναζήτηση
* Αλγόριθμοι γραφήματος: Ο αλγόριθμος του Dijkstra (συντομότερη διαδρομή), η πρώτη αναζήτηση βάθους (DFS), η πρώτη αναζήτηση (BFS)
Παραδείγματα αλγορίθμων στον προγραμματισμό:
* Διαλογή μιας λίστας αριθμών: Υπάρχουν πολλοί αλγόριθμοι για να ταξινομήσετε μια λίστα αριθμών σε ανερχόμενη ή φθίνουσα σειρά (π.χ. ταξινόμηση φυσαλίδων, ταξινόμηση συγχώνευσης, γρήγορη ταξινόμηση).
* Αναζήτηση για ένα στοιχείο σε μια βάση δεδομένων: Οι αλγόριθμοι όπως η γραμμική αναζήτηση και η δυαδική αναζήτηση χρησιμοποιούνται για να βρουν συγκεκριμένες εγγραφές σε μια βάση δεδομένων.
* Βρίσκοντας τη συντομότερη διαδρομή μεταξύ δύο πόλεων: Αλγόριθμοι όπως ο αλγόριθμος του Dijkstra και η αναζήτηση A* χρησιμοποιούνται στα συστήματα πλοήγησης.
* Δεδομένα συμπίεσης: Οι αλγόριθμοι όπως η κωδικοποίηση Huffman και το Lempel-ZIV χρησιμοποιούνται για τη μείωση του μεγέθους των αρχείων δεδομένων.
* Γραφικά απόδοσης: Οι αλγόριθμοι χρησιμοποιούνται για τον υπολογισμό του τρόπου εμφάνισης αντικειμένων σε μια οθόνη, συμπεριλαμβανομένου του προσδιορισμού του φωτισμού, των σκιών και των υφασμάτων.
Συνοπτικά:
Οι αλγόριθμοι είναι τα σχέδια για προγράμματα. Είναι η βασική λογική που επιτρέπει στους υπολογιστές να λύσουν προβλήματα, να αυτοματοποιούν τις εργασίες και να εκτελούν σύνθετες λειτουργίες. Η κατανόηση των αλγορίθμων είναι ζωτικής σημασίας για κάθε προγραμματιστή υπολογιστών. Σας βοηθά:
* Σκεφτείτε λογικά τα προβλήματα.
* Σχεδιάστε αποτελεσματικές λύσεις.
* Γράψτε καλύτερο κωδικό.
* Επιλέξτε τα σωστά εργαλεία και τεχνικές για τη δουλειά.
Πνευματικά δικαιώματα © Γνώση Υπολογιστών Όλα τα δικαιώματα κατοχυρωμένα