Bất kỳ người nào trong cuộc sống hàng ngày của mình buộc phải giải quyết một số lượng lớn các nhiệm vụ khác nhau. Anh ta không nghĩ đến việc giải quyết một số vấn đề (“mua hàng tạp hóa”), trong khi những vấn đề khác gây khó khăn và suy nghĩ lâu (“thu thập khối Rubik”). Các ví dụ ở trên về các nhiệm vụ đơn giản và phức tạp có điểm chung là chúng có thể được chia thành các bước dễ hiểu riêng lẻ. Trình tự của các bước như vậy có thể được sử dụng như một lời nhắc nhở để giúp giải quyết vấn đề. Trình tự này có thể được gọi là một thuật toán.
Tất nhiên, bạn có thể thu thập một khối Rubik mà không cần ghi nhớ, chỉ đơn giản bằng cách di chuyển các cạnh theo thứ tự ngẫu nhiên. Nhưng việc liệt kê các phương án khả thi có thể mất nhiều thời gian, đó sẽ là một quá trình không hiệu quả và không tối ưu. Sẽ thuận tiện hơn nhiều khi có danh sách các bước, việc thực hiện tuần tự sẽ luôn dẫn đến kết quả tích cực. Chính những nguyên tắc này đã hình thành một khái niệm như một "thuật toán".
Thuật toán là một tập hợp các hướng dẫn (các bước) mô tả thứ tự các hoạt động của người thực thi để đạt được kết quả giải quyết một vấn đề trong một số lượng hữu hạn các hành động.
Người biểu diễn là gì?
Để hiểu rõ hơn về thuật toán nói chung, cũng cần xem xét khái niệm "người thực thi thuật toán". Trình thực thi trong khái niệm thuật toán có nghĩa là một hệ thống trừu tượng có khả năng thực hiện các hành động được mô tả bởi thuật toán, cũng như có một số đặc điểm. Là một nghệ sĩ biểu diễn, một hoặc một phương tiện kỹ thuật khác thường được hiểu nhất (máy in 3D, máy CNC, máy tính), tuy nhiên, cần hiểu rằng đây là một khái niệm rộng: người biểu diễn có thể là một người chẳng hạn.
Tuy nhiên, chỉ một hệ thống sở hữu đồng thời một số tham số mới có thể được gọi là hệ thống biểu diễn:
- môi trường;
- một hệ thống các lệnh;
- các hành động cơ bản;
- từ chối, nếu việc thực hiện các hành động là không thể.
Thuộc tính thuật toán
Những hạn chế áp đặt đối với khái niệm "người biểu diễn" dẫn đến thực tế là chính khái niệm "thuật toán" cũng có một số thuộc tính và hạn chế. Các thuật toán đã trở nên phổ biến chính vì những hạn chế này, góp phần vào việc tiêu chuẩn hóa. Trong số các thuộc tính của thuật toán là:
- tính đại chúng (khả năng của thuật toán vẫn đúng đối với các tập dữ liệu đầu vào khác nhau);
- tính chắc chắn (ở bất kỳ bước nào của thuật toán, người thực hiện phải có đủ dữ liệu để thực hiện nó);
- thuyết xác định (với các bộ dữ liệu đầu vào giống nhau, nên thu được cùng một kết quả);
Tại sao cần có các thuật toán?
Các thuộc tính trên cung cấp việc sử dụng rộng rãi các thuật toán. Vì vậy, các thuật toán phục vụ để chuẩn hóa các mô tả của bất kỳ quy trình nào. Nếu không có thuật toán, bất kỳ loại tính toán nào cũng không thể thực hiện được và giải pháp cho mọi vấn đề sẽ bắt đầu từ đầu - ngay cả khi nó đã được giải nhiều lần. Việc sử dụng các thuật toán cho phép bạn nhanh chóng giải quyết các vấn đề cùng loại, giảm thời gian dành cho việc tìm kiếm giải pháp, tự động hóa quá trình tìm kiếm nó và cũng phân phối giải pháp tìm được ở dạng chuẩn hóa, có nghĩa là mọi người đều có thể hiểu được nó.
