Was ist Algorithmus? Einfache Erklärung für Anfänger

Ein Algorithmus ist eine Reihe von Anweisungen, die einen Computer anweisen, was als nächstes zu tun ist. Wie die Algebra beginnt sie ganz einfach, erweitert sich aber zu einer unendlich komplizierten Form. Menschen verwenden Algorithmen als Abkürzung, wenn sie Maschinen anweisen, komplexe Datenverarbeitung und komplexe Berechnungen durchzuführen.

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Algorithmen werden wie Codezeilen zuverlässiger, wenn sie verbunden sind. Um KI-Systeme wie neuronale Netze zu erstellen, werden sie zusammengeführt. Algorithmen helfen, die Datenverarbeitung zu beschleunigen, indem sie Computer anweisen, Antworten zu finden und Aufgaben schnell zu erledigen.

Wenn Sie beispielsweise eine Million Dokumente nach dem Wort „Rot“ durchsuchen müssen, müssten Sie mehr als zwei Wochen ohne Unterbrechung sortieren. Mit ausreichend Rechenleistung und dem richtigen algorithmischen Tuning kann Ihre Maschine das Wort jedoch problemlos innerhalb von Sekunden erkennen.

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Warum brauchen wir Algorithmen?

Die heutige Welt ist stark auf Algorithmen angewiesen. Wir können jetzt viele Arbeiten automatisieren, die Menschen seit Tausenden von Jahren mit monotonen, zeitaufwändigen Methoden alleine erledigen mussten. Darüber hinaus tragen Algorithmen zu den komplexen Berechnungen bei, die einige der größten Fortschritte in Wissenschaft, Technik und anderen Bereichen hervorgebracht haben. Technologische Fortschritte wären ohne algorithmische Unterstützung nicht möglich gewesen.

Wie entstehen Algorithmen?

Gemeinsame Sprachen, Computersprachen, Flussdiagramme, Codegeneratoren und Steuertabellen können alle verwendet werden, um Algorithmen auszudrücken. Ausdrücke in natürlichen Sprachen sind ungewöhnlich, weil sie obskurer sind. Die Algorithmen eines Computers werden typischerweise in Programmiersprachen ausgedrückt.

Algorithmen verwenden anfängliche Eingaben und eine Liste strukturierter Anweisungen. Die Eingabe, die entweder als Wörter oder Zahlen ausgedrückt werden kann, ist die erste Menge an Informationen, die erforderlich ist, um Urteile zu fällen. Die Eingabedaten werden einer Reihe von Anweisungen oder Berechnungen unterzogen, die mathematische Operationen und Entscheidungsaufrufe umfassen können. Der letzte Schritt des Algorithmus wird als Ausgabe bezeichnet und wird typischerweise als zusätzliche Daten ausgedrückt.

Beispielsweise könnte ein Suchalgorithmus eine Schlüsselwortsuche als Eingabe empfangen und sie zwischen einer Reihe von Anweisungen verarbeiten, um die Datenbank nach Ergebnissen zu durchsuchen, die der Abfrage entsprechen. Da sich die Automatisierung an eine Reihe von Vorschriften zur Ausführung von Aufgaben hält, dient Automatisierungssoftware als weiteres Beispiel für einen Algorithmus. Automatisierungssoftware umfasst zahlreiche Algorithmen, die dazu dienen, bestimmte Aktivitäten zu automatisieren.

Verschiedene Arten von Algorithmen

Algorithmen gibt es in verschiedenen Formen, von denen jede eine bestimmte Aufgabe erfüllen soll. Hier sind die verschiedenen Arten von Algorithmen, die unten erwähnt werden:

Suchmaschinenalgorithmus:

Solche Algorithmen akzeptieren Schlüsselwort- und Operator-Suchzeichenfolgen als Eingabe, durchsuchen die zugehörige Datenbank nach relevanten URLs und geben dann Ergebnisse aus.

Verschlüsselungsalgorithmus:

Dieser Algorithmus ändert Daten, um sie gemäß vorbestimmten Aktionen zu schützen. Der Verschlüsselungsalgorithmus verwendet beispielsweise eine symmetrische Schlüsseltechnik, die Daten unter Verwendung desselben Schlüssels verschlüsselt und entschlüsselt. Niemand ohne ethischen Zugang zum Schlüssel kann die Daten interpretieren, wenn der Algorithmus komplex genug ist.

Gieriger Algorithmus:

Dieser Algorithmus versucht, die global optimale Lösung für Optimierungsprobleme zu lokalisieren, indem er lokal optimale Lösungen sucht. Der Algorithmus garantiert jedoch nicht das beste Ergebnis.

Rekursiver Algorithmus:

Der Algorithmus ruft sich selbst auf, bis ein Problem behoben ist. Ein rekursiver Algorithmus ruft sich selbst jedes Mal mit einem reduzierten Wert auf, wenn eine rekursive Funktion aufgerufen wird.

Backtracking-Algorithmus:

Der Algorithmus geht ein bestimmtes Problem stückweise an und entwickelt dabei schrittweise Lösungen.

Teile-und-Herrsche-Algorithmus:

Dieser typische Algorithmus ist in zwei Abschnitte aufgeteilt, wodurch das Problem in kompakte Teilprobleme in einem Segment unterteilt wird. Der zweite Abschnitt behebt diese Probleme, bevor er sie alle zusammenfasst, um Lösungen zu erstellen.

Dynamischer Programmieralgorithmus:

Indem Schwierigkeiten in kleinere zerlegt werden, findet dieses Programm Lösungen. Die Ergebnisse werden dann zur Verwendung bei der Lösung verwandter Herausforderungen in der Zukunft gespeichert.

Brute-Force-Algorithmus:

Diese Methode sucht nach einem oder mehreren anderen Ansätzen für eine Funktion, indem sie alle möglichen Lösungen für ein Problem durchläuft.

Sortieralgorithmus:

Sortieralgorithmen werden häufig verwendet, um die Reihenfolge von Daten in einer Datenstruktur zu ändern, die auf einem Vergleichsoperator gebildet wird.

Hashing-Algorithmus:

Der Algorithmus nimmt Daten und hasht sie, um eine einheitliche Nachricht zu erstellen.

Randomisierter Algorithmus:

Dieser Algorithmus verringert die Betriebszeit und die zeitbasierten Komplexitäten. Seine Argumentation basiert zum Teil auf zufälligen Elementen.

Wie hilft ein Algorithmus bei der Lösung von Problemen in verschiedenen Bereichen?

Algorithmen sind in der Lage, zahlreiche Probleme im Zusammenhang mit der Datenverarbeitung und Berechnungen in KI oder ML zu lösen. Hier ist ein eingehender Blick auf solch umfangreiche Kategorien, um festzustellen, wie sich der Vorteil manifestieren könnte.

Gesundheitspflege:

Die Verwendung eines Algorithmus für künstliche Intelligenz hat den klaren Vorteil, dass es einfacher wird, große Datenmengen schnell zu sichten. Medizinische Experten können riesige Datenmengen mithilfe spezieller Software sortieren, um Korrelationen zu entdecken, die häufig zu Heilungen, der Entwicklung lebensrettender Technologien, der Einführung von Impfstoffen und vielem mehr führen.

Öffentliche Sicherheit:

Innerhalb unseres Verkehrsnetzes haben KI-Algorithmen eine weitere faszinierende Anwendung. Sie werden verstehen, wie diese Art der Programmierung verwendet wird, wenn Sie sich jemals gefragt haben, wie eine rote Ampel lernt, sich basierend auf dem Verkehrsfluss zu ändern, oder wie einige Großstädte den Verkehr basierend auf Notfällen automatisch ändern können.

Erderwärmung:

KI spielt eine bedeutende Rolle bei der Vorhersage der Zukunft. Wissenschaftler können mit ausgeklügelten Instrumenten und Datenerfassungsmethoden feststellen, was die Veränderung unseres Klimas verursacht, und mögliche Abhilfemaßnahmen für Verbesserungen ermitteln.

Kommunikation:

Algorithmen der künstlichen Intelligenz werden häufig in der Kommunikation eingesetzt und machen es einfacher denn je, miteinander in Kontakt zu treten, vom Zugang zum Internet bis hin zum Telefonieren mit einem Smartphone.

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