Программа алгоритм это: Ошибка 403 — доступ запрещён

Алгоритм в программировании: определение, виды и применение

Часто встречаемый вопрос молодых разработчиков — это: «Что такое алгоритм в программировании?». Изучение любого языка программирования требует понимания основных понятий разработки:

• алгоритмы,

• функции,

• события,

• массивы,

• переменные, 

• вызов функции,

• и т. д.

Алгоритм в программировании — это набор последовательных инструкций, которые описывают порядок поведения программы для достижения нужной цели.

По сути, само «программирование программы» — это и есть запись последовательных алгоритмов, а значит, определенных действий при помощи кода, которые пишутся для получения нужного результата работы самой программы.

Поэтому можно смело заявить, что любая программа — это определенные алгоритмы, плюс определенные структуры данных.

Как мы видим, многие программы постоянно развиваются и усложняются, а из этого следует, что усложняются и известные алгоритмы. Однако определенные виды алгоритмов в программировании можно уследить, о них мы сегодня и поговорим.

Виды алгоритмов в программировании

Что такое алгоритм в программировании — вроде разобрались. Алгоритм в программировании — это скрипт или программа. Каждый скрипт способен решать собственную задачу по-своему. Возможно ли такое, что разные скрипты или программы решают одну и ту же задачу в программировании, но разными путями? Возможно. Каждый такой «отдельный» путь — это и будет отдельный алгоритм в программировании.

В программировании существует огромное множество видов алгоритмов. Перечислить их всех в рамках одной статьи невозможно, потому что по ним пишут целые научные диссертации, а по многим из них ведутся постоянные споры.

Алгоритмы смешиваются между собой, постоянно видоизменяются, и появляются новые.

Но все многообразие алгоритмов можно разделить на 4 основных типа:

1. Линейный алгоритм. Описывает действие, которое будет выполняться много раз в определенном порядке.

2. Разветвляющийся алгоритм. Определяет несколько последовательностей действий в зависимости от каких-нибудь условий.

3. Циклический алгоритм. Определяет действия, которые должны выполняться какое-то количество раз подряд, пока не закончится заданный порядок.

4. Вспомогательный алгоритм. Определяет действия, которые могут исполняться в других алгоритмах.

Выделим основные и самые популярные виды алгоритмов в современном программировании:

1. Сортировочные алгоритмы. Выделяют 3 подвида алгоритмов сортировки: сортировка слиянием, быстрая сортировка, пирамидальная сортировка. Данный вид алгоритмов эффективно используется искусственным интеллектом.

2. Преобразование Фурье. Данный алгоритм в основном применяется в вычислительных устройствах: компьютерах, смартфонах и т. д.

3. Алгоритм Дейкстры. Суть этого алгоритма — поиск кратчайшего пути решения задачи. Это один из основных алгоритмов, по которым работает современный интернет.

4. RSA-алгоритм. Применяется в программах, где существуют неочевидные решения. Самый распространенный пример — это программы для шифрования данных.

5. Алгоритм безопасного хэширования. Один из самый важных алгоритмов на сегодняшний день. Используется антивирусами, e-mail, интернет-магазинами, браузерами и т. д. Основная его задача — безопасность в сети.

6. Алгоритм связей. Данный алгоритм ищет связи между заданными элементами. Самый известный пример применения — это ранжирование страниц в поисковой системе или ранжирование новостей в соцсети или на новостной ленте.

7. Дифференцирующий алгоритм. Часто такой алгоритм применяется в автоматизированных механизмах: роботах, станках, автомобилях, самолетах и т. д.

8. Алгоритм сжатия данных. Несложно догадаться, что данный алгоритм применяется для сжатия данных. Типичным примером являются: программы архиваторы на ПК, онлайн-сжатие фото и видео и т. д.

9. Алгоритм случайных чисел. Тот же «генератор случайных чисел» использует этот алгоритм. Так что если задуматься, то никакого генератора случайных чисел не существует. Это просто программа, которая выдает «случайное» число для человека, но не случайное число для нее самой.

Есть более сложные и более простые алгоритмы в программировании. Их использование разносторонне, и выделить среди них эффективный или нет сложно — это строго зависит от поставленной задачи.

Бытует мнение, что для того, чтобы быть хорошим программистом, нужно знать, что такое алгоритмы в программировании, и уметь их применять. Давайте разберемся.

Нужно ли знать, что такое алгоритмы в программировании, и уметь их применять 

Ветераны старой школы программистов упорно доказывают, что знать алгоритмы в программировании нужно обязательно. Что без знания алгоритмов программист — не программист.

На самом деле, мнения экспертов на этот счет разделились. Знать, что такое алгоритмы в программировании, — это теория. Уметь их применять — это практика. Но так как программирование бывает разное, соответственно, и алгоритмы для применения бывают разные. Выучить все алгоритмы в теории — на это уйдет много времени, возможно, даже пара лет. А будут ли они применяться в практике — не факт.

Основное применение алгоритмов заметно при работе с большими данными, поэтому если ваше программирование связано с Big Data, то алгоритмы изучать нужно. Если нет — хватит понимания, что такое алгоритмы в программировании, и умения их различать в коде. А вся остальная информация содержится в Гугле.

Почему раньше изучение программирования начиналось с огромной теории, в том числе и с теоретических знаний алгоритмов? Потому что раньше не было Гугла рядом. А теперь вся теория есть там. И в случае, если ваша разработка связана с применением алгоритмов, найти нужную информацию не составит труда.

 

Программные алгоритмы OTUS

В этой статье мы поговорим об основах информатики и программирования, а это значит, что особое внимание будет уделено алгоритмам. Именно с помощью алгоритмов разработчики и программисты решают поставленные задачи, именно с их помощью работают современные программные модули, именно им уделяют отдельное внимание в школьных классах информатики, именно благодаря им программы выполняют свои функции более эффективно.

О предмете науки

Среди множества классов наук программирование занимает особое место. Ведь с давних пор человеку свойственно описывать некую последовательность действий (маршрут, путь), необходимую для достижения поставленной цели. В одних случаях такие описания исполняются людьми, в других — автоматизированными устройствами. Для людей приемлем текстовый вариант описания, которому присущи такие качества, как неформальность и неопределенность. Простейшим примеров описаний такого класса могут служить банальные кулинарные рецепты. Если же вспомнить о неформальности и неопределенности, то таким примером может быть фраза «добавьте щепотку соли». И в самом деле, лишь человек, причем с опытом, способен понять, сколько именно соли надо добавить в блюдо. Для сравнения скажем, что даже самого мощного класса компьютер или программный модуль не смогут вычислить дозу без дополнительных данных о взаимосвязях и взаимозависимостях относительно того, по какой же формуле или на каком основании высчитывается точное количество «щепотки соли». А человеку это по силам.

Что же объясняет вышеописанный пример? Хотя бы то, что в ситуациях с программными описаниями разработчик обязан прописывать последовательности действий совершенно однозначно, то есть не обойтись без формальной системы обозначений. Таким образом, разработка этих описаний программистом будет сопряжена с определенными принципиальными и техническими сложностями. И эта проблема стала актуальна уже очень давно, когда началось повсеместное распространение ЭВМ — электронных вычислительных машин, ведь именно ЭВМ разных классов (в простонародье — просто компьютеры) широко используются сегодня в роли универсальных исполнителей команд.

Вот мы и подошли к основному термину этого урока — алгоритму. Что же такое алгоритм (algorithm)? Именно этим словом называют описание последовательности каких-нибудь действий, приводящих к получению нужного результата. Эта последовательность должна быть определена, то есть:

— записана;

— закодирована посредством формальных обозначений.

Когда мы говорим о формальной системе, предназначенной для записи алгоритмов, мы говорим об алгоритмическом языке. Причем непосредственный текст алгоритма называют программой, а процесс создания алгоритма — программированием.

Таким образом, наука программирования (computer science) — это наука, основная функция которой заключается в исследовании свойств алгоритмов, а также в разработке методов построения программ и программных модулей. По применяемым методам и своей функции эту науку иногда называют областью прикладной математики.

По своей сути вышеописанное «определение» алгоритма сформулировано недостаточно точно, однако именно оно распространено более широко. В математике существуют более четкие и технически правильные определения, эквивалентные между собой, причем в большинстве случаев они не так уж и трудны для понимания. Но несмотря на это, они требуют знания некоторых математических областей, а так как наш материал предназначен для начинающих, мы не будем повышать класс его сложности, используя более строгие варианты изложения термина Algorithm. Лучше потратить это время на рассмотрение некоторых свойств, ему присущих.

Следует понимать, что в науке весьма характерен подход, связанный с упрощением, когда не до конца четко определенное понятие активно применяют. К примеру, точные определения действительных и натуральных чисел в классах средней школы, как и в классах большинства ВУЗов, попросту не рассматривают. Мало того, есть даже шутливое сравнение, связанное с тем, что если сороконожка задумается, в каком порядке она переставляет ноги, она может разучиться ходить.

Алгоритм обладает рядом присущих ему свойств. Рассмотрим основные из них:

1. Конечность. После выполнения конечного количества шагов, алгоритм должен заканчивать свою работу. Это первое, что важно отметить.

2. Определенность. Тоже очень важное свойство. Необходимые к выполнению действия должны быть строго определены, ясны и понятны, противоречия не допускаются. Чтобы это обеспечить, современные разработчики записывают алгоритмические последовательности, используя разнообразные языки программирования, где каждый символ (оператор, функция, выражение, утверждение) имеют точный смысл, то есть мы говорим о формальной системе обозначений, которую невозможно истолковать двусмысленно. Сегодня существуют тысячи языков программирования разных видов и классов сложности, причем очень активно используются лишь десятки.

Такое огромное количество языков связано со следующими факторами:

— разнообразие сфер применения;

— наличие различий в программной аппаратуре и оборудовании;

— разный уровень подготовленности технических специалистов, пишущих программные приложения;

— существование разных методологий и концепций написания программ (разные парадигмы программирования ).

3. Наличие входа (input). У алгоритма любого класса должны быть входные данные (даже если они равны нулю), то есть разговор идет про некоторые величины, передаваемые алгоритму непосредственно до начала его работы.

4. Наличие выхода (output). Функция алгоритма заключается в получении результата, который обычно выражается в получении неких выходных данных, к примеру, числовых значений. Если таковых данных нет, алгоритм на практике бесполезен.

5. Эффективность. Работа алгоритмической последовательности должна быть не просто полезна, но и эффективна. Что это значит на практике? К примеру, операции должны быть относительно просты и выполняться за конечное время, причем значение этого времени не должно быть слишком большим. Тут уместно вспомнить понятия временной и емкостной эффективности. Про временную эффективность мы уже сказали (чем выше класс быстродействия алгоритма, тем лучше). Под емкостной эффективностью понимают объем памяти, требуемый для выполнения алгоритма (это уже вопрос нагрузки на ресурсы компьютера).

На этом все, если хотите получить действительно продвинутые знания по алгоритмам и структурам данных, сделать это можно на нашем курсе:

По материалам статьи  «Основы информатики и программирования» — https://intuit. ru/studies/courses/105/105/lecture/3059.

Жадный алгоритм

В этом уроке вы узнаете, что такое жадный алгоритм. Также вы найдете пример жадного подхода.

Жадный алгоритм — это подход к решению задачи путем выбора наилучшего из доступных на данный момент вариантов. Не беспокоит, принесет ли текущий лучший результат общий оптимальный результат.

Алгоритм никогда не отменяет предыдущее решение, даже если выбор неверен. Он работает по принципу «сверху вниз».

Этот алгоритм может не дать наилучших результатов для всех задач. Это потому, что лучший местный выбор всегда дает лучший глобальный результат.

Однако мы можем определить, можно ли использовать алгоритм с любой задачей, если задача обладает следующими свойствами:

1. Свойство жадного выбора

Если оптимальное решение задачи может быть найдено путем выбора наилучшего варианта на каждом шаге, не пересматривая ранее выбранные шаги, проблема может быть решена с использованием жадного подхода. Это свойство называется свойством жадного выбора.

2. Оптимальная подструктура

Если оптимальное общее решение задачи соответствует оптимальному решению ее подзадач, то задача может быть решена с использованием жадного подхода. Это свойство называется оптимальной подструктурой.

Преимущества жадного подхода

• Алгоритм проще описать .
• Этот алгоритм может работать лучше, чем другие алгоритмы (но не во всех случаях).

Недостаток жадного подхода

Как упоминалось ранее, жадный алгоритм не всегда дает оптимальное решение. Это главный недостаток алгоритма

Например, предположим, что мы хотим найти самый длинный путь в приведенном ниже графе от корня до листа. Давайте воспользуемся здесь жадным алгоритмом.

Задача: Вам нужно разменять сумму, используя наименьшее возможное количество монет.
Сумма: $18
Доступные монеты
  монета 5 долларов
  монета 2 доллара
  1 доллар монеты
Нет ограничений на количество каждой монеты, которую вы можете использовать.