Co to jest algorytm? Proste i łatwe wyjaśnienie dla początkujących [2022]

Jest to standardowy protokół do korzystania z map i planów do płynnego wykonywania różnych procesów. Podobnie jak architekt wykorzystuje szczegółowe plany, aby stworzyć kolosalny budynek od podstaw, inżynierowie oprogramowania i eksperci od nauki danych używają różnych algorytmów do rozwiązywania szerokiego zakresu problemów obliczeniowych.

Komputery nie są w stanie funkcjonować samodzielnie. Nawet najprostsze zadania, takie jak równania matematyczne polegające na sumowaniu lub mnożeniu, wymagają algorytmów, co czyni je niezbędnymi dla urządzeń cyfrowych. Algorytmy stanowią podstawę każdego systemu obliczeniowego, dedykując sekwencje poleceń do wykonywania zadań, takich jak obliczanie, programowanie lub przetwarzanie danych. Algorytmy te wyposażyły ​​komputery w przetwarzanie informacji, rozwiązywanie złożonych równań itp., prawie minimalizując ludzką pracę przy rutynowych zadaniach.

Dzisiaj przyjrzymy się dogłębnie, co algorytmy oznaczają dla informatyki i nauki o danych.

Co to jest algorytm?

Mówiąc prościej, algorytm jest precyzyjną instrukcją obsługi komputera, zawierającą krok po kroku proces wykonywania zadań wejściowych w celu uzyskania oczekiwanego wyniku. Ten proces poszukiwania rozwiązania składa się ze skończonej sekwencji instrukcji, aby poinformować komputer, jak poradzić sobie z problemem i odpowiednio dostarczyć dane wyjściowe.

Rozwój nowych algorytmów przyspieszył proces obliczeniowy. Musisz jednak wiedzieć, jaki algorytm wybrać do jakiego zadania. Zasadniczo algorytm może być mapą cyfrową zaprojektowaną do rozwiązywania równań logicznych i matematycznych w językach naturalnych.

Znaczenie algorytmu

Będąc podstawą procesów obliczeniowych, algorytmy opowiadają najlepsze i najłatwiejsze metody rozwiązania problemu, osiągając jego doskonały wynik. Od zwiększenia dokładności oprogramowania przez wzmocnienie programu źródłowego do realizacji zadań z wykorzystaniem ograniczonych zasobów (takich jak moc pamięci), algorytmy mogą zwiększyć wydajność procesów obliczeniowych i oprogramowania.

Uproszczone warianty algorytmów podzielone na mniejsze kroki pomagają programistom zrozumieć i stworzyć wydajne programy komputerowe. Algorytmy są niezależne od języka, akceptują kroki do wykonania w dowolnym języku, ale prowadzą do pożądanego rezultatu.

Właściwości algorytmu

Nie każda napisana sekwencja instrukcji jest algorytmem. Kilka funkcji sprawia, że ​​zestaw instrukcji kwalifikuje się jako algorytm. Aby serię instrukcji można było uznać za algorytm, są to niezbędne funkcje.

• Dane wejściowe: Algorytm musi zawierać dobrze zdefiniowane dane wejściowe, zwykle więcej niż jeden.

• Wynik: Oczekiwany wynik musi być jasno określony przez algorytm.

• Jednoznaczny: napisany algorytm nie może być w ogóle niejednoznaczny. Powinien mieć odpowiednie kroki, które programiści będą śledzić i tworzyć skuteczne wyniki.

• Określone: ​​zamiast nieskończonych pętli i każdego kroku niosącego podwójne znaczenie, określone algorytmy muszą zawierać tylko jedną interpretację z każdym stwierdzeniem.

• Skończone: Aby osiągnąć skuteczne rozwiązanie, kroki algorytmu muszą być ograniczone i dobrze zdefiniowane.

• Praktyczne: algorytm powinien być dostosowany do istniejących zasobów, aby zachować wydajność, jednocześnie maksymalnie go wykorzystując.

Różne sposoby przedstawiania algorytmów

Algorytmy można reprezentować na cztery różne sposoby. Obejmują one:

1. Język naturalny

Regularnie wymieniane języki naturalne, takie jak angielski, francuski, hiszpański itp., mogą również reprezentować algorytmy. Dopóki programista rozumie starannie narysowane kroki, jest to akceptowalne. Jednak językom naturalnym często brakuje precyzji wymaganej przez programy komputerowe, a zatem nie są one powszechnie preferowane.

2. Pseudokod

Ta nieformalna metoda reprezentacji algorytmu wykorzystuje język naturalny bez jego niejednoznacznych części. Pseudokod dostarcza instrukcje w najbardziej precyzyjnej formie.

3. Wykresy przepływu

Wykres przedstawia programowanie w formacie podobnym do przepływu, aby ułatwić zrozumienie. Ilustracja algorytmów w tym formacie graficznym wykorzystuje różne symbole i ramki, ograniczając interpretacje, jednocześnie zapewniając dokładne znaczenie.

4. Języki programowania

Algorytmy napisane w językach programowania są gotowe do przekształcenia w program. Po kilku zmianach i poprawkach algorytmy napisane w języku programowania są gotowe do pracy.

Czym jest algorytm w programowaniu?

Oprócz rozwiązywania podstawowych poleceń obliczeniowych algorytmy pomagają w tworzeniu oprogramowania, realizując proste i złożone kierunki. Algorytm odgrywa znaczącą rolę w programowaniu, ponieważ jest wykorzystywany w fazie projektowania i poprzedzony jego implementacją w projekcie w fazie programowania.

Aby lepiej to zrozumieć, algorytmy działają jak kod, który prowadzi program do wykonania określonych zadań. Na przykład Google wyświetla najtrafniejsze wyniki wyszukiwania w oparciu o szczegółowe algorytmy wyszukiwania, klasyfikowania i wyświetlania najbardziej odpowiednich stron dla słowa kluczowego wyszukiwania. Brak odpowiednich algorytmów może prowadzić do pomieszanych, nieistotnych wyników na stronie.

Rola algorytmów w AI

Sztuczna inteligencja opiera się na naśladowaniu ludzkiej inteligencji w celu udoskonalenia dostarczania przełomowych, spersonalizowanych i przyjaznych dla użytkownika usług. Integracja sztucznej inteligencji w codziennym życiu uprościła wiele zadań, od sugerowania produktów odpowiednich dla naszego algorytmu wyszukiwania po monitorowanie naszych parametrów życiowych! Życie bez sztucznej inteligencji w XXI wieku jest trudne do wyobrażenia, ale jaka technologia się za tym kryje?

AI nie może samodzielnie uzyskać dostępu do informacji. Tak jak powoli rozumiemy, jak działa świat i działamy zgodnie z nim, sztuczna inteligencja musi nauczyć się naśladować ludzką inteligencję poprzez podstawowe instrukcje. To tutaj algorytmy wkraczają na scenę.

Algorytmy to zasadniczo precyzyjne instrukcje, które szkolą sztuczną inteligencję w czytaniu, analizowaniu i wykonywaniu odpowiednich zadań i procesów. Algorytm sztucznej inteligencji to podzbiór uczenia maszynowego, który przygotowuje reklamy do naśladowania ludzkiego intelektu i samodzielnego wykonywania zadań. Dobrym przykładem są inteligentni wirtualni asystenci, którzy odtwarzają utwory za pomocą jednego polecenia lub polecają listy odtwarzania wyłącznie na podstawie Twojej historii wyszukiwania i stron zainteresowań. Co więcej, ci asystenci potrafią też rozróżniać różne głosy – wyobraź sobie poziom skomplikowania algorytmów, które to umożliwiły!.

Rodzaje algorytmów

Istnieją różne rodzaje algorytmów używanych do rozwiązywania problemów obliczeniowych za pomocą różnych metod. Najbardziej rozpowszechnione z nich to:

1. Algorytm cofania

Algorytm ten dzieli i rozwiązuje podproblem dowolnego równania. Na przykład próbuje rozwiązać problem, a jeśli się nie udaje, cofa się, usuwając ostatni krok, a następnie ponownie próbuje rozwiązać problem.

2. Algorytm brutalnej siły

Algorytm ten iteruje wszystkie możliwe rozwiązania, tak jak my, i znajduje najbardziej odpowiednie do rozwiązania problemu. Jest to jeden z najprostszych algorytmów.

3. Algorytm dziel i zwyciężaj

Jak sama nazwa wskazuje, algorytm ten dzieli problem na dwie części. Następnie próbuje dalej rozwiązać pierwszą połowę w mniejszych podproblemach i robi to samo z drugą połową, tylko po to, aby połączyć wszystkie rozwiązania, aby stworzyć rozwiązanie wynikowe.

4. Algorytm programowania dynamicznego

Algorytmy programowania dynamicznego wykorzystują dane z przeszłości do analizy i rozwiązania danego problemu. Rozbija problem na podproblemy, odszyfrowuje każdą jego część, a następnie przechowuje wzór do wykorzystania w przyszłości.

5. Algorytm rekurencyjny

Algorytm rekurencyjny rozwiązuje problem, dzieląc go na podproblemy podobnego typu, a następnie wywołuje się wielokrotnie, aż problem zostanie rozwiązany w całości.

6. Algorytm chciwy

Algorytmy zachłanne podążają za wzorcem rozwiązywania problemów, który działa część po części i idzie w parze z rozwiązaniem, które zapewnia natychmiastowy zysk. Ma na celu znalezienie najbardziej optymalnego lokalnie rozwiązania, ale często nie udaje mu się go znaleźć, ponieważ nie przechodzi przez wszystkie dane.

Dołącz do kursu uczenia maszynowego online z najlepszych uniwersytetów na świecie — studiów magisterskich, programów podyplomowych dla kadry kierowniczej i zaawansowanego programu certyfikacji w zakresie uczenia maszynowego i sztucznej inteligencji, aby przyspieszyć swoją karierę.

Wzmocnij swoją karierę dzięki programowi magisterskiemu

Jeśli szukasz kariery związanej z dynamicznym wykorzystaniem algorytmów i informatyki, program Executive PG w uczeniu maszynowym i sztucznej inteligencji od upGrad jest właściwym wyborem! We współpracy z Indyjskim Instytutem Technologii Informacyjnych w Bangalore, kurs rozszerza zbiór umiejętności na żądanie w ramach tego kursu, przygotowując uczniów całkowicie do konkurencyjnego przemysłu.

Kurs otwiera niezliczone drzwi dla uczących się przewidujących świetlaną przyszłość w dziedzinie sztucznej inteligencji i uczenia maszynowego dzięki kursom stworzonym ściśle pod kierunkiem cenionych specjalistów z wydziału i branży. Program jest elastyczny dla osób uczących się z dowolnego obszaru, aby wyposażyć się w odpowiedni zestaw umiejętności i wiedzy potrzebnej do osiągnięcia doskonałości w dziedzinie sztucznej inteligencji. Odwiedź upGrad , aby dowiedzieć się więcej!

Wniosek

Podsumowując – algorytmy są budulcem wszystkich procesów obliczeniowych, czy to prostego programu komputerowego, czy programu ML. Algorytmy mają kluczowe znaczenie dla wszystkich skomputeryzowanych urządzeń, ponieważ mogą zautomatyzować różne zadania, wydajnie wykonywać powtarzalne zadania i zmniejszyć zależność od pracy ręcznej, usprawniając w ten sposób całą operację. Oszczędzają zarówno czas, jak i pieniądze.