Nội dung
I. Thuật Toán – Algorithm là gì?
1. Thuật toán là gì?
Thuật toán không chỉ tồn tại trong lĩnh vực tin học mà còn trong cuộc sống hàng ngày. Khi chúng ta gặp phải những vấn đề hay bài toán, thuật toán là chìa khóa giúp chúng ta giải quyết chúng. Đơn giản, thuật toán là một tập hợp các bước cụ thể và logic nhằm giải quyết các vấn đề. Thuật toán còn được gọi là Algorithm, lấy tên từ nhà toán học người Trung Á al’Khwarizmi. Ông đã sử dụng phương pháp mô tả rất rõ ràng để giải quyết các bài toán. Từ đó, phương pháp này trở thành một chuẩn mực và được áp dụng rộng rãi bởi nhiều nhà toán học khác.
2. Thuật toán máy tính là gì?
Thuật toán máy tính là một tập hợp các hướng dẫn rõ ràng, có thể thực hiện bằng máy tính, nhằm giải quyết các bài toán hoặc thực hiện các phép tính. Các thiết bị máy tính sử dụng thuật toán để thực hiện các chức năng như tính toán, suy luận tự động, xử lý dữ liệu và nhiều tác vụ khác.
II. Tại sao cần dùng thuật toán?
Tối ưu hóa việc tìm kiếm
Thuật toán có vai trò quan trọng trong việc tìm kiếm kết quả một cách tối ưu. Lập trình viên sử dụng thuật toán để tìm đường ngắn nhất, thuận tiện nhất cho việc hướng dẫn và hỗ trợ khách hàng di chuyển. Các dịch vụ như Google Map, Grab, Uber sử dụng thuật toán để tính toán quãng đường ngắn nhất và thuận tiện nhất cho người dùng. Ví dụ điển hình là Google, nơi bạn có thể tìm kiếm mọi thông tin. Với tốc độ hiển thị kết quả nhanh chóng, chỉ trong 1 giây bạn có thể nhận được hàng ngàn kêt quả.
Khả năng bảo mật tốt
Thuật toán mã hóa các dữ liệu để truyền tải và nhận dữ liệu một cách an toàn. Khả năng bảo mật tốt của thuật toán giúp giảm sự xâm nhập từ các hacker.
III. Các đặc trưng của thuật toán
1. Tính xác định
Thuật toán phải được xác định rõ ràng và có thể thực thi được. Nó phải được mô tả bằng một dãy các bước cụ thể, không mập mờ, và tuân thủ trình tự để đạt được kết quả mong muốn.
2. Tính hữu hạn
Thuật toán có số bước thực hiện hữu hạn và dừng lại. Nếu không thỏa mãn tính hữu hạn, thuật toán sẽ lặp vô tận hoặc không cho ra kết quả cuối cùng.
3. Tính đúng
Một thuật toán được coi là đúng nếu nó đưa ra kết quả chính xác cho bài toán hoặc vấn đề cần giải quyết. Tuy nhiên, đạt được tính đúng là một quá trình nghiên cứu và thử nghiệm nhiều lần.
4. Tính hiệu quả
Tính hiệu quả của thuật toán được đánh giá dựa trên khối lượng tính toán, thời gian và không gian thực hiện thuật toán. Một tiêu chuẩn phổ biến để đánh giá tính hiệu quả của thuật toán là độ phức tạp và logic của thuật toán.
5. Tính tổng quát
Thuật toán phải áp dụng được cho mọi trường hợp của bài toán, không chỉ áp dụng cho một số trường hợp riêng biệt. Một số thuật toán có thể được xây dựng riêng cho một bài toán cụ thể, tùy thuộc vào trường hợp sử dụng.
IV. Làm thế nào để viết một thuật toán?
- Phân tích và phác thảo thuật toán: Đầu tiên, chúng ta cần phân tích vấn đề, hình dung hướng giải quyết và thiết kế thuật toán. Cần nắm vững kiến thức về cấu trúc dữ liệu và giải thuật để hoàn thành bước này.
- Kiểm tra thuật toán: Sau khi thiết kế thuật toán, cần kiểm tra tính đúng đắn của nó bằng cách thực hiện thuật toán trên máy tính. Đảm bảo thuật toán hoạt động tốt trên mọi ngôn ngữ lập trình.
- Đánh giá thuật toán: Để biết tính hiệu quả của thuật toán, cần đánh giá nó dựa trên thời gian thực thi và bộ nhớ sử dụng.
- Test chương trình thuật toán: Cần kiểm thử chương trình bằng cách gỡ lỗi và đo thời gian và dung lượng bộ nhớ sử dụng.
- Hoàn thiện thuật toán và ứng dụng: Sau khi hoàn tất kiểm tra và đánh giá, cần kiểm tra lại để đảm bảo thuật toán không còn lỗi. Cuối cùng, sử dụng thuật toán để giải quyết vấn đề hay bài toán mà bạn đang gặp phải.
V. Phương pháp biểu diễn thuật toán
1. Ngôn ngữ tự nhiên
Dùng ngôn ngữ tự nhiên để mô tả các bước thực thi theo cách thông thường. Phương pháp này không yêu cầu người viết và đọc thuật toán phải hiểu các nguyên tắc. Tuy nhiên, nó khiến cho việc biểu diễn thuật toán trở nên dài dòng, không trực quan và khó hiểu.
2. Lưu đồ – sơ đồ khối
Sử dụng các hình thức biểu diễn như lưu đồ hoặc sơ đồ khối. Đây là phương pháp phổ biến và thuận tiện. Có thể sử dụng các phần mềm vẽ lưu đồ để biểu diễn thuật toán một cách trực quan.
3. Mã giả
Sử dụng mã giả để mô tả thuật toán. Mã giả vay mượn các cấu trúc mã của một ngôn ngữ lập trình và kết hợp với ngôn ngữ tự nhiên. Phương pháp này giúp người đọc dễ dàng hiểu nội dung thuật toán và áp dụng nó vào thực tế.
VI. Lập trình viên không học thuật toán được không?
Một lập trình viên có thể không học và biết về thuật toán nhưng vẫn có thể thành công. Tuy nhiên, kiến thức về thuật toán giúp lập trình viên tiết kiệm thời gian và công sức. Ví dụ, khi được yêu cầu tìm kiếm một số trong một dãy, lập trình viên không biết thuật toán phải thực hiện nó bằng cách thủ công. Nhưng khi biết thuật toán, dù số lượng có nhiều đến đâu, lập trình viên chỉ cần sử dụng thuật toán và tìm kiếm một cách dễ dàng.
Hơn nữa, việc giải thuật toán cũng cải thiện kỹ năng giải quyết vấn đề. Doanh nghiệp luôn ưu tiên tuyển dụng những lập trình viên hiểu biết về thuật toán.
Tóm lại
Thuật toán là chìa khóa mở cánh cửa thành công của lập trình viên. Nắm vững thuật toán không chỉ giúp tiết kiệm thời gian và công sức, mà còn giúp phát triển kỹ năng giải quyết vấn đề. Hy vọng bài viết này giúp bạn hiểu rõ hơn về thuật toán và áp dụng nó vào công việc của mình. Nếu bạn thấy bài viết này hữu ích, hãy chia sẻ hoặc bình luận bên dưới.
