Что такое алгоритм? Простое и понятное объяснение для начинающих [2022]

Это стандартный протокол для использования карт и чертежей для бесперебойного выполнения различных процессов. Точно так же, как архитектор использует подробные чертежи для возведения колоссального здания с нуля, инженеры-программисты и специалисты по обработке и анализу данных используют различные алгоритмы для решения широкого круга вычислительных задач.

Компьютеры не способны работать независимо. Даже самые простые задачи, такие как математические уравнения, включающие суммирование или умножение, требуют алгоритмов, что делает их незаменимыми для цифровых устройств. Алгоритмы составляют основу любой вычислительной системы, выделяя последовательности команд для выполнения таких задач, как вычисления, программирование или обработка данных. Эти алгоритмы снабдили компьютеры средствами обработки информации, решения сложных уравнений и т. д., почти сводя к минимуму человеческий труд для выполнения рутинных задач.

Сегодня мы подробно рассмотрим, что означают алгоритмы для информатики и науки о данных.

Что такое алгоритм?

Проще говоря, алгоритм — это точное руководство для компьютера, включающее пошаговый процесс выполнения входных задач для получения ожидаемого результата. Этот процесс поиска решения состоит из конечной последовательности инструкций, позволяющих компьютеру узнать, как справляться с проблемой и соответствующим образом выводить результат.

Разработка новых алгоритмов ускорила вычислительный процесс. Однако вы должны знать, какой алгоритм выбрать для какой задачи. По сути, алгоритм может быть цифровой картой, предназначенной для решения логических и математических уравнений на естественных языках.

Важность алгоритма

Являясь основой вычислительных процессов, алгоритмы рассказывают о лучших и самых простых методах решения проблемы, достигая превосходного результата. От повышения точности программного обеспечения за счет усиления исходной программы до выполнения задач с использованием ограниченных ресурсов (например, мощности памяти) алгоритмы могут повысить эффективность вычислительных процессов и программного обеспечения.

Упрощенные варианты алгоритмов, разбитые на более мелкие шаги, помогают программистам понимать и создавать эффективные компьютерные программы. Алгоритмы не зависят от языка, допуская выполнение шагов на любом языке, но приводя к желаемому результату.

Свойства алгоритма

Не всякая записанная последовательность инструкций является алгоритмом. Несколько особенностей делают набор инструкций пригодным для использования в качестве алгоритма. Чтобы последовательность инструкций считалась алгоритмом, это обязательные функции.

• Вход: Алгоритм должен иметь четко определенные входные данные, обычно более одного.

• Выход: ожидаемый результат должен быть четко определен алгоритмом.

• Однозначный: написанный алгоритм не должен быть неоднозначным. В нем должны быть правильные шаги, которым программисты должны следовать и создавать эффективные результаты.

• Определенный: вместо бесконечных циклов и каждого шага, имеющего двойное значение, определенные алгоритмы должны нести только одну интерпретацию с каждым утверждением.

• Конечный: чтобы достичь эффективного решения, шаги алгоритма должны быть ограничены и четко определены.

• Практичность: алгоритм должен согласовываться с существующими ресурсами, чтобы оставаться эффективным и максимально использовать его.

Различные способы представления алгоритмов

Алгоритмы могут быть представлены четырьмя различными способами. Это включает:

1. Естественный язык

Регулярно обмениваемые естественные языки, такие как английский, французский, испанский и т. д., также могут представлять алгоритмы. Пока программист понимает аккуратно нарисованные шаги, это приемлемо. Однако естественным языкам часто не хватает точности, которая требуется компьютерным программам, и, следовательно, они не пользуются большим спросом.

2. Псевдокод

Этот неформальный метод представления алгоритма использует естественный язык за вычетом его неоднозначных частей. Псевдокод выдает инструкции в наиболее точной форме.

3. Блок-схемы

Диаграмма представляет программирование в потоковом формате для упрощения понимания. В иллюстрации алгоритмов в этом графическом формате используются различные символы и прямоугольники, что ограничивает интерпретацию, но дает точное значение.

4. Языки программирования

Алгоритмы, написанные на языках программирования, готовы к превращению в программу. После нескольких изменений и исправлений алгоритмы, написанные на языке программирования, готовы к работе.

Что такое алгоритм в программировании?

Помимо решения основных вычислительных команд, алгоритмы помогают в разработке программного обеспечения, выполняя простые и сложные направления. Алгоритм играет важную роль в программировании, поскольку он используется на этапе проектирования и ему предшествует его реализация в проекте на этапе программирования.

Чтобы лучше понять это, алгоритмы работают как код, направляющий программу для выполнения определенных задач. Например, Google отображает наиболее релевантные результаты поиска на основе подробных алгоритмов поиска, ранжирования и отображения наиболее релевантных страниц для ключевого слова поиска. Отсутствие правильных алгоритмов может привести к беспорядочным, нерелевантным результатам страницы.

Роль алгоритмов в ИИ

Искусственный интеллект основан на имитации человеческого интеллекта для улучшения предоставления революционных персонализированных и удобных для пользователя услуг. Интеграция ИИ в повседневную жизнь упростила многие задачи, начиная от предложения продуктов, соответствующих нашему алгоритму поиска, и заканчивая мониторингом наших жизненно важных функций! Трудно представить себе жизнь без ИИ в 21 веке, но какие технологии стоят за этим?

ИИ не может получить доступ к информации самостоятельно. Точно так же, как мы медленно понимаем, как устроен мир, и работаем в соответствии с ним, ИИ должен научиться имитировать человеческий интеллект с помощью базовых инструкций. Здесь на сцену выходят алгоритмы.

Алгоритмы — это, по сути, точные инструкции, которые обучают ИИ читать, анализировать и выполнять соответствующие задачи и процессы. Алгоритм ИИ — это подмножество машинного обучения, которое подготавливает рекламное устройство к тому, чтобы оно имитировало человеческий интеллект и выполняло задачи независимо. Хорошим примером являются умные виртуальные помощники, которые воспроизводят песни по одной команде или рекомендуют плейлисты исключительно на основе вашей истории поиска и страниц интересов. Более того, эти помощники также могут различать разные голоса — представьте себе уровень сложности алгоритмов, используемых для того, чтобы сделать это возможным!

Типы алгоритмов

Существуют различные типы алгоритмов, используемых для решения вычислительных задач с помощью различных методов. Наиболее часто используемые из них:

1. Алгоритм поиска с возвратом

Этот алгоритм разделяет и решает подзадачи любого уравнения. Например, он пытается решить проблему, и если это не удается, он отступает, удаляя последний шаг, а затем снова пытается решить проблему.

2. Алгоритм грубой силы

Этот алгоритм перебирает все возможные решения, как и мы, и находит наиболее подходящее для решения проблемы. Это один из самых простых алгоритмов.

3. Алгоритм «разделяй и властвуй»

Как следует из названия, этот алгоритм делит задачу на две части. Затем он пытается решить первую половину в более мелких подзадачах и делает то же самое с другой половиной, только чтобы объединить все решения для создания результирующего решения.

4. Алгоритм динамического программирования

Алгоритмы динамического программирования используют прошлые данные для анализа и решения данной проблемы. Он разбивает проблему на подзадачи, расшифровывает каждую ее часть, а затем сохраняет шаблон для будущего использования.

5. Рекурсивный алгоритм

Рекурсивный алгоритм решает проблему, разбивая ее на подзадачи сходного типа, а затем многократно вызывает сам себя, пока проблема не будет решена полностью.

6. Жадный алгоритм

Жадные алгоритмы следуют шаблону решения проблем, который работает часть за частью и идет вместе с решением, которое обеспечивает немедленную прибыль. Он направлен на поиск наиболее локально оптимального решения, но часто не может его найти, поскольку не просматривает все данные.

Присоединяйтесь к онлайн-курсу по машинному обучению в ведущих университетах мира — магистерским программам, программам последипломного образования для руководителей и программам повышения квалификации в области машинного обучения и искусственного интеллекта, чтобы ускорить свою карьеру.

Укрепите свою карьеру с помощью магистерской программы

Если вы ищете карьеру, связанную с динамичным использованием алгоритмов и информатики, программа Executive PG в области машинного обучения и искусственного интеллекта от upGrad — правильный выбор для вас! В сотрудничестве с Индийским институтом информационных технологий в Бангалоре этот курс расширяет набор востребованных навыков с помощью этого курса, полностью готовя учащихся к работе в конкурентной отрасли.

Курс открывает бесчисленные двери для учащихся, мечтающих о светлом будущем в области искусственного интеллекта и машинного обучения благодаря курсам, разработанным строго под руководством уважаемых преподавателей и специалистов отрасли. Программа является гибкой для учащихся из любой области, чтобы вооружиться правильным набором навыков и знаний, необходимых для достижения успеха в области искусственного интеллекта. Посетите upGrad , чтобы узнать больше!

Заключение

Суть в том, что алгоритмы являются строительными блоками всех вычислительных процессов, будь то простая компьютерная программа или программа машинного обучения. Алгоритмы имеют решающее значение для всех компьютеризированных устройств, поскольку они могут автоматизировать различные задачи, эффективно выполнять повторяющиеся задачи и уменьшать зависимость от ручного труда, тем самым оптимизируя всю операцию. Они могут сэкономить и время, и деньги.