Ce este un algoritm? Explicație simplă și ușoară pentru începători [2022]

Este un protocol standard pentru a utiliza hărți și planuri pentru a executa fără probleme diverse procese. Așa cum un arhitect folosește planuri detaliate pentru a stabili o clădire colosală de la zero, inginerii software și experții în știința datelor folosesc diferiți algoritmi pentru a rezolva o gamă largă de probleme de calcul.

Calculatoarele sunt incapabile să funcționeze independent. Chiar și cele mai simple sarcini, cum ar fi ecuațiile matematice care implică însumarea sau înmulțirea, necesită algoritmi, ceea ce le face esențiale pentru dispozitivele digitale. Algoritmii formează baza oricărui sistem de calcul, dedicând secvențe de comenzi pentru a îndeplini sarcini precum calculul, programarea sau prelucrarea datelor. Acești algoritmi au echipat computerele să proceseze informații, să rezolve ecuații complexe etc., reducând aproape la minimum munca umană pentru sarcinile de rutină.

Astăzi, vom analiza în profunzime ce înseamnă algoritmii pentru informatică și știința datelor.

Ce este un algoritm?

Pentru a spune simplu, un algoritm este un manual precis pentru un computer, care include un proces pas cu pas de realizare a sarcinilor de intrare pentru a furniza rezultatul așteptat. Acest proces de căutare a soluției constă într-o secvență finită de instrucțiuni pentru a permite computerului să știe cum să rezolve o problemă și să furnizeze rezultate în consecință.

Dezvoltarea de noi algoritmi a accelerat procesul de calcul. Cu toate acestea, trebuie să știți ce algoritm să alegeți pentru ce sarcină. În esență, un algoritm poate fi o hartă digitală concepută pentru a rezolva ecuații logice și matematice în limbaje naturale.

Importanța algoritmului

Fiind coloana vertebrală a proceselor de calcul, algoritmii povestesc cele mai bune și mai simple metode de rezolvare a unei probleme, ajungând la rezultatul ei excelent. De la creșterea preciziei software-ului prin consolidarea programului sursă până la încheierea sarcinilor folosind resurse limitate (cum ar fi puterea memoriei), algoritmii pot îmbunătăți eficiența proceselor de calcul și a software-ului.

Variante simplificate ale algoritmilor împărțiți în pași mai mici îi ajută pe programatori să înțeleagă și să creeze programe de calculator eficiente. Algoritmii sunt independenți de limbă, acceptând pașii care trebuie executați în orice limbă, dar conducând către rezultatul dorit.

Proprietățile unui algoritm

Nu orice secvență scrisă de instrucțiuni este un algoritm. Mai multe caracteristici fac ca setul de instrucțiuni să fie eligibil ca algoritm. Pentru ca o serie de instrucțiuni să fie considerate un algoritm, acestea sunt caracteristici obligatorii.

• Intrare: un algoritm trebuie să aibă intrări bine definite, de obicei mai multe.

• Ieșire: ieșirea așteptată trebuie să fie clar definită de algoritm.

• Fără ambiguitate: algoritmul scris nu trebuie să fie deloc ambiguu. Ar trebui să aibă pașii potriviți pentru ca programatorii să-i urmeze și să creeze rezultate eficiente.

• Definit: în loc de bucle infinite și fiecare pas care poartă semnificație dublă, algoritmii definiți trebuie să aibă o singură interpretare cu fiecare declarație.

• Finit: Pentru a ajunge la o soluție eficientă, pașii algoritmului trebuie să fie limitati și bine definiți.

• Practic: un algoritm ar trebui să se alinieze la resursele existente pentru a rămâne eficient în timp ce profită la maximum de el.

Diverse moduri de a reprezenta algoritmii

Algoritmii pot fi reprezentați în patru moduri diferite. Acestea includ:

1. Limbajul natural

Limbile naturale schimbate în mod regulat, cum ar fi engleza, franceză, spaniolă etc., pot reprezenta, de asemenea, algoritmi. Atâta timp cât programatorul înțelege pașii bine desenați, este acceptabil. Cu toate acestea, limbajelor naturale le lipsește adesea precizia pe care o cer programele de calculator și, prin urmare, nu sunt preferate pe scară largă.

2. Pseudocod

Această metodă informală de a reprezenta un algoritm folosește limbajul natural minus părțile sale ambigue. Pseudocodul oferă instrucțiuni în cea mai precisă formă.

3. Diagrame de flux

Diagrama reprezintă programarea într-un format asemănător fluxului pentru a simplifica înțelegerea. Ilustrarea algoritmilor în acest format grafic utilizează simboluri și casete diferite, limitând interpretările, oferind în același timp sens exact.

4. Limbaje de programare

Algoritmii scrisi in limbaje de programare sunt pregatiti pentru a fi transformati intr-un program. Cu câteva modificări și corecții, algoritmii scriși într-un limbaj de programare sunt gata de funcționare.

Ce este un algoritm în programare?

Pe lângă rezolvarea comenzilor de calcul de bază, algoritmii ajută la dezvoltarea software-ului prin executarea de direcții simple și complexe. Algoritmul joacă un rol semnificativ în programare, deoarece este utilizat în faza de proiectare și precedat de implementarea sa în proiect în faza de programare.

Pentru a înțelege mai bine, algoritmii funcționează ca cod pentru a ghida un program software pentru a îndeplini anumite sarcini. De exemplu, Google afișează cele mai relevante rezultate de căutare pe baza algoritmilor detaliați pentru a găsi, clasa și afișa cele mai relevante pagini pentru cuvântul cheie de căutare. Lipsa algoritmilor potriviți poate duce la rezultate confuze, irelevante ale paginii.

Rolul algoritmilor în IA

Inteligența artificială se bazează pe imitarea inteligenței umane pentru a perfecționa furnizarea de servicii inovatoare personalizate și ușor de utilizat. Integrarea AI în viața de zi cu zi a simplificat multe sarcini, chiar de la sugerarea de produse relevante pentru algoritmul nostru de căutare până la monitorizarea elementelor vitale! O viață fără AI în secolul 21 este greu de imaginat, dar care este tehnologia din spatele ei?

AI nu poate accesa informația de la sine. Așa cum înțelegem încet cum funcționează lumea și funcționează în conformitate cu ea, AI trebuie să învețe să imite inteligența umană prin instrucțiuni de bază. Aici intră în scenă algoritmii.

Algoritmii sunt în esență instrucțiuni precise care antrenează AI să citească, să analizeze și să realizeze sarcini și procese relevante. Un algoritm de inteligență artificială este un subset al învățării automate care pregătește reclame pentru a imita intelectul uman și a îndeplini sarcinile în mod independent. Un exemplu bun sunt asistenții virtuali inteligenți care redă melodii cu o singură comandă sau recomandă liste de redare exclusiv pe baza istoricului căutărilor și a paginilor de interese. În plus, acești asistenți pot, de asemenea, să facă diferența între diverse voci – imaginați-vă nivelul de complexitate al algoritmilor folosiți pentru a face acest lucru posibil!.

Tipuri de algoritmi

Există diferite tipuri de algoritmi utilizați pentru a rezolva probleme de calcul prin diferite metode. Cele mai folosite sunt:

1. Algoritmul de backtracking

Acest algoritm împarte și rezolvă subproblema oricărei ecuații. De exemplu, încearcă să rezolve o problemă și, dacă nu reușește să o rezolve, se întoarce înapoi eliminând ultimul pas și apoi încearcă din nou să rezolve problema.

2. Algoritmul de forță brută

Acest algoritm repetă toate soluțiile posibile, la fel ca noi, și o găsește pe cea mai relevantă pentru a rezolva problema. Este unul dintre cei mai simpli algoritmi.

3. Algoritmul Divide and Conquer

După cum sugerează și numele, acest algoritm împarte o problemă în două părți. Apoi încearcă să rezolve prima jumătate în subprobleme mai mici și face același lucru cu cealaltă jumătate, doar pentru a combina toate soluțiile pentru a crea soluția rezultată.

4. Algoritm de programare dinamică

Algoritmii de programare dinamică folosesc datele din trecut pentru a analiza și rezolva o anumită problemă. Împarte o problemă în subprobleme, decriptează fiecare parte a acesteia și apoi stochează modelul pentru utilizare ulterioară.

5. Algoritm recursiv

Algoritmul recursiv rezolvă problema împărțind-o în subprobleme de tipuri similare și apoi se autoinvocă în mod repetat până când problema este rezolvată în întregime.

6. Algoritmul lacom

Algoritmii greedy urmează un model de rezolvare a problemelor care funcționează parțial și merge cu soluția care oferă profit imediat. Își propune să găsească cea mai optimă soluție locală, dar adesea nu reușește să o găsească, deoarece nu parcurge toate datele.

Alăturați-vă Cursului de învățare automată online de la cele mai bune universități din lume – Master, Programe Executive Postuniversitare și Program de Certificat Avansat în ML și AI pentru a vă accelera cariera.

Consolidează-ți cariera printr-un program de master

Dacă sunteți în căutarea unei cariere relevante pentru utilizarea dinamică a algoritmilor și a informaticii, programul Executive PG în Machine Learning și AI de la upGrad este alegerea potrivită pentru dvs.! În colaborare cu Institutul Indian de Tehnologia Informației, Bangalore, cursul extinde o colecție de abilități solicitate prin acest curs, pregătind cursanții în întregime pentru industria competitivă.

Cursul deschide nenumărate uși pentru cursanții care își imaginează un viitor strălucit în domeniile AI și învățarea automată prin cursuri elaborate strict sub îndrumarea stimaților profesori și specialiști din industrie. Programul este flexibil pentru cursanții din orice domeniu, pentru a se dota cu setul potrivit de abilități și cunoștințe necesare pentru a excela în domeniul AI. Vizitați upGrad pentru a afla mai multe!

Concluzie

Concluzia – algoritmii sunt elementele de bază ale tuturor proceselor de calcul, fie că este un simplu program de calculator sau un program ML. Algoritmii sunt cruciali pentru toate dispozitivele computerizate, deoarece pot automatiza diferite sarcini, pot efectua sarcini repetitive în mod eficient și pot reduce dependența de munca manuală, simplificând astfel întreaga operațiune. Ele pot economisi atât timp, cât și bani.