Algoritmus

Rozbalit box

Obsah boxu

Algoritmus je přesně definovaný a konečný postup pro řešení určitého problému nebo dosažení konkrétního cíle. V informatice je algoritmus základním stavebním kamenem každého počítačového programu – představuje sekvenci instrukcí, které počítač vykonává krok za krokem. Algoritmy mohou být zapisovány v přirozeném jazyce, vývojových diagramech, pseudokódu, nebo přímo v některém programovacím jazyce.

Charakteristika algoritmů

Aby mohl být postup označen za algoritmus, měl by splňovat několik základních vlastností:

• Konečnost – algoritmus se musí po konečném počtu kroků ukončit,
• Determinovanost – každý krok je přesně a jednoznačně definován,
• Vstup – algoritmus může mít nulový nebo více vstupních dat (např. čísla, text),
• Výstup – algoritmus generuje alespoň jeden výstup jako výsledek výpočtu,
• Efektivita – jednotlivé kroky jsou dostatečně jednoduché, aby je bylo možné efektivně vykonat.

Typy algoritmů

Existuje mnoho různých typů algoritmů podle jejich účelu nebo způsobu řešení:

• Vyhledávací algoritmy – například binární vyhledávání,
• Třídicí algoritmy – jako bubble sort, quick sort nebo merge sort,
• Rekurzivní algoritmy – volají samy sebe, např. výpočet faktoriálu nebo Fibonacciho čísel,
• Grafové algoritmy – jako je Dijkstrův algoritmus, BFS, DFS,
• Heuristické algoritmy – používají přibližná řešení, např. algoritmy umělé inteligence,
• Dynamické programování – rozkládají problém na menší části a ukládají dílčí výsledky,
• Greedy algoritmus – rozhoduje se na základě nejlepší volby v každém kroku,
• Genetický algoritmus – inspirovaný evolucí, využívá selekci a mutaci.

Použití algoritmů

Algoritmy jsou základem výpočetní techniky a informatiky. Využívají se například při:

• řazení dat v databázích,
• vyhledávání na webu (Google Search),
• kompresi souborů (ZIP, JPEG, MP3),
• šifrování a zabezpečení dat,
• umělé inteligenci a strojovém učení,
• optimalizaci výrobních procesů a logistiky.

Algoritmická složitost

Důležitým aspektem je tzv. časová složitost a paměťová složitost algoritmu, které určují, kolik času a prostoru algoritmus potřebuje v závislosti na velikosti vstupu. Komplexní analýza složitosti patří mezi klíčové části teorie algoritmů.

Historie

Pojem algoritmus je odvozen od jména perského matematika al-Chvárizmí, který žil v 9. století a položil základy arabského číselného systému. Formální matematické pojetí algoritmu bylo rozpracováno ve 20. století, mimo jiné díky pracím Alana Turinga a Kurta Gödela.

Související stránky

• Algoritmizace
• Pseudokód
• Komplexita algoritmů
• Rekurze
• Datová struktura
• Programování
• Počítačová věda
• Automatická optimalizace
• Výpočetní model
• Algoritmus (matematika)