A mindennapokban bárki kénytelen számos különféle feladatot megoldani. Nem gondol egyes problémák megoldására („élelmiszerboltok vásárlása”), míg mások nehézségeket és hosszú reflexiókat okoznak („a Rubik-kocka összegyűjtése”). Az egyszerű és bonyolult feladatok fenti példáiban közös, hogy az egyes érthető lépésekre bonthatók. Az ilyen lépések sorrendje emlékeztetőként használható a probléma megoldásában. Ez a szekvencia algoritmusnak nevezhető.
Természetesen emlékeztető nélkül összegyűjtheti a Rubik-kockát, egyszerűen úgy, hogy az éleket véletlenszerű sorrendben mozgatja. De a lehetséges opciók felsorolása hosszú időt vehet igénybe, ez nem produktív és nem optimális folyamat lesz. Sokkal kényelmesebb, ha van egy listája azokról a lépésekről, amelyek egymás utáni végrehajtása mindig pozitív eredményhez vezet. Ezek az elvek alkotják az "algoritmus" fogalmát.
Az algoritmus olyan utasítások (lépések) összessége, amelyek leírják a végrehajtó műveleteinek sorrendjét, hogy a probléma véges számú művelettel történő eredményét elérjék.
Mi az előadó?
Az algoritmus jobb megértéséhez az "algoritmus végrehajtó" fogalmát is figyelembe kell venni. A végrehajtó az algoritmus fogalmában olyan absztrakt rendszert jelent, amely képes az algoritmus által leírt műveletek végrehajtására, valamint számos jellemzővel rendelkezik. Előadóként leggyakrabban egy vagy másik technikai eszközt értenek (3D nyomtató, CNC gép, számítógép), azonban meg kell érteni, hogy ez tág fogalom: az előadó lehet például személy.
Ennek ellenére csak olyan rendszert lehet nevezni előadónak, amely egyszerre rendelkezik számos paraméterrel:
- környezet;
- parancsrendszer;
- elemi akciók;
- elutasítás, ha a cselekmények végrehajtása lehetetlen.
Algoritmus tulajdonságai
Az "előadó" fogalmára vonatkozó korlátozások oda vezetnek, hogy már az "algoritmus" fogalmának is számos tulajdonsága és korlátja van. Az algoritmusok éppen e korlátozások miatt terjedtek el, amelyek hozzájárulnak a szabványosításhoz. Az algoritmusok tulajdonságai a következők:
- tömegesség (az algoritmus azon képessége, hogy helyes maradjon a különböző bemeneti adatok halmazánál);
- bizonyosság (az algoritmus bármelyik szakaszában az előadónak elegendő adattal kell rendelkeznie az végrehajtásához);
- determinizmus (ugyanazokkal a bemeneti adatokkal, ugyanazt az eredményt kell elérni);
Miért van szükség algoritmusokra?
A fenti tulajdonságok lehetővé teszik az algoritmusok széleskörű használatát. Tehát az algoritmusok a folyamatok leírásainak egységesítését szolgálják. Algoritmusok nélkül bármilyen számítás lehetetlen lenne, és bármely probléma megoldása a semmiből indulna - még akkor is, ha sokszor megoldják. Az algoritmusok használata lehetővé teszi az azonos típusú problémák gyors megoldását, a megoldás megtalálására fordított idő csökkentését, a megtalálás folyamatának automatizálását, valamint a megtalált megoldás szabványosított formában történő terjesztését, ami azt jelenti, hogy mindenki megértheti azt.
