Introdução ao algoritmo na programação
O mundo inteiro está digitalizado hoje. Há um senso de inteligência, há um senso de comunicação em todos os dispositivos tradicionais que tornam nossa vida tão fácil, tão rápida. Todos esses avanços tecnológicos são levados adiante pelo software, que é um monte de programas que visam solucionar um problema. E todo programa é construído sobre uma lógica / solução que é chamada como um algoritmo. O algoritmo de nomes recebeu o nome do homem inteligente de Bagdá, Al Khwarizmi. Ele foi a primeira pessoa a introduzir algoritmos no mundo mecânicos, precisos e inequívocos.
O que é um algoritmo?
Uma definição padrão de livro didático seria - um algoritmo é uma solução passo a passo bem definida ou uma série de instruções para resolver um problema. Um algoritmo pode ser o método para encontrar o múltiplo menos comum de dois números ou a receita para cozinhar veg manchuriano.
O que é um algoritmo em uma perspectiva de programação?
Você vê, o computador basicamente faz muita matemática, o que significa que ele tem muitos problemas para resolver. É exatamente por isso que os algoritmos formam o coração da ciência da computação. Um algoritmo de computador é um procedimento computacional que pega um conjunto de entradas finitas e as transforma em saídas aplicando matemática e lógica. Um algoritmo de programação terá várias etapas da seguinte maneira:
- Definição do problema - O que deve ser feito?
- Coleta de dados - O que temos para resolver o problema? Ou entradas.
- Processamento de dados - Entendendo o que temos ou transformando-os em um formulário utilizável.
- Abordagem lógica - Empregando os dados coletados e criados contra a lógica para resolver.
- Solução - Apresente a solução da maneira que você deseja em uma GUI ou terminal, diagrama ou gráfico.
Para resumir, dado o valor finito de entrada para x, um algoritmo o transforma em um valor de saída efetivo y, onde y é f (x) para alguma função bem definida f.
Um aspecto importante a saber é que os algoritmos não estão estritamente vinculados a nenhuma linguagem de programação. São soluções genéricas como tais.
Como o algoritmo na programação facilita o trabalho?
O campo de assunto dos algoritmos se tornou tão profundo e amplo que as teorias e os princípios estabelecidos nos ajudarão a atacar qualquer problema computacional. Existem muitos algoritmos eficientes já publicados, como pesquisa binária, classificação de bolhas, classificação de inserção, classificação de mesclagem, classificação rápida, algoritmos de Euclid para encontrar o GCM, algoritmos de Prim para encontrar o caminho mais curto no gráfico etc.
Existem muitos tipos de algoritmos como -
| Algoritmos de força bruta | Quais são as abordagens diretas de tentativa e erro para resolver problemas? Assim como você repete a adição para encontrar o resultado de um problema de multiplicação. |
| Algoritmos de divisão e conquista | Que dividem o problema em pequenos subproblemas e depois combinam o resultado de cada subproblema para obter o resultado final. Assim como você primeiro segregou as moedas de diferentes denominações em baldes diferentes e, em seguida, conte o número de moedas em cada balde para descobrir quantas moedas de denominações individuais existem. |
| Algoritmos gananciosos | Que seguem uma heurística de solução de problemas para alcançar o próximo melhor estado e encontrar o melhor estado final como resultado. Assim como você encontra a área menos íngreme que escala uma montanha para facilitar. |
| Programaçao dinamica | Uma abordagem que é o mesmo que dividir e conquistar, mas divide o problema em subproblemas, de modo que seus resultados sejam reutilizáveis para outros subproblemas. |
Tais metodologias nos ajudam a criar um bom algoritmo que possui as seguintes características definidoras. Um bom algoritmo é -
- Preciso - Ele conhece as etapas exatas e corretas para executar.
- Exclusivo - A entrada para as instruções atuais vem apenas da instrução anterior.
- Finito - O algoritmo termina fornecendo o resultado após a execução de um número finito de instruções.
- Generalidade - O algoritmo é bom para o conjunto de entradas e não estritamente uma entrada.
Vantagens do algoritmo e por que devemos usá-lo na programação?
Mais do que ter um amplo horizonte de aplicações no mundo real, os algoritmos agem como uma lente poderosa para enxergar um problema. Um algoritmo nos ajuda a decidir se um problema é solucionável ou não. Se sim, então como, com que rapidez e precisão? Caso contrário, um algoritmo novamente nos ajudará a decidir se podemos resolver uma parte dele.
Falando sobre o porquê de usarmos algoritmos na programação, devemos entender que os programas de computador adotam algoritmos diferentes executados no hardware do computador que possui um processador e memória e esses componentes têm limitações. Um processador não é infinitamente rápido e a memória que temos não é livre. Eles são recursos limitados. Eles devem ser usados com sabedoria e um bom algoritmo que seja eficiente em termos de complexidade de tempo e complexidade de espaço o ajudará.
Como essa tecnologia o ajudará no crescimento de sua carreira?
Assim como qualquer outra tecnologia, o design de algoritmos na programação também está em constante evolução porque o hardware do computador está em constante evolução. Desde as máquinas x86 tradicionais aos supercomputadores e computadores Quantum, houve uma mudança revolucionária na maneira de resolver problemas. Ter um forte conhecimento em design de algoritmos é o que diferencia um programador qualificado dos demais. Os recursos modernos realmente não exigem o estudo de algoritmos com tantas estruturas de software e bibliotecas desenvolvidas, mas uma compreensão completa dos mesmos o ajudará muito mais.
Conclusão - Algoritmo de Programação
Apesar de algum dia termos um processador incrivelmente rápido e uma memória contínua, ainda temos que estudar algoritmos, projetá-los para ver se a solução termina e o faz com o resultado correto. Que sejam aplicações comerciais, computação científica, engenharia, pesquisa operacional ou inteligência artificial, em cada campo, articulando problemas, descobrindo algoritmos eficientes para resolver e estruturas de dados para lidar permanecerão inevitáveis para sempre.
Assim como é um plano importante antes de trabalhar. É importante definir o algoritmo antes da codificação.
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