אלגוריתם הוא סט של הוראות לביצוע משימה.
אלגוריתמים משמשים בתחומים רבים של מדעי המחשב, כולל בינה מלאכותית, ניתוח נתונים והנדסת תוכנה. הם משמשים גם בחיי היומיום, כמו במתכונים ובחישובים מתמטיים.
אלגוריתם חייב להיות מוגדר היטב, כלומר חייב להיות בו שלבים ברורים ומדויקים שניתן לעקוב אחריהם בסדר מסוים. הוא גם חייב להיות סופי, כלומר הוא חייב להסתיים לאחר מספר מסוים של צעדים.
ישנם סוגים רבים ושונים של אלגוריתמים, כולל אלגוריתמי מיון, אלגוריתמי חיפוש ואלגוריתמי אופטימיזציה. לעתים קרובות ניתן למדוד את היעילות והיעילות של אלגוריתם לפי כמה מהר הוא משלים את המשימה שהוא תוכנן לבצע וכמה משאבים (כגון זמן וזיכרון) הוא צורך בזמן הריצה.
אלגוריתם נגזר משמו של המתמטיקאי מוחמד בן-מוסא אל-ח'וריזמי, אלגוריתם הוא פתרון לבעיה העונה על הקריטריונים הבאים:
- רשימה של הוראות, נהלים או נוסחה הפותרת בעיה.
- ניתן להוכיח.
- משהו שתמיד מסתיים ועובד.
דוגמה לאלגוריתם
האלגוריתם הבא סופר את מספר האותיות במילה. תחילה אנו מדגים את האלגוריתם באמצעות פסאודוקוד, אשר מסביר את האלגוריתם בתחביר דמוי אנגלית. אותו אלגוריתם מוצג בשפת תכנות.
אלגוריתם ב-pseudocode
Let N = 0
for each letter in the word
set N = N + 1
בדוגמה למעלה, הדברים הבאים מתרחשים.
- המספר שאנו סופרים מוכרז כמתחיל ב-0. בדוגמה זו, אנו משתמשים באות "N" בתור המשתנה שלנו, אבל זה יכול להיות כל דבר.
- התחל לולאה על ידי הסתכלות על כל אות במילה.
- עבור כל אחת מהאותיות שנתקלת בהן, הגדל את הספירה של "N" באחת.
אלגוריתם בשפת תכנות
my $word = "hope";
my $n = 0;
my @words = split(//, $word);
foreach (@words) {
$n++;
}
print "Letters: $n";
בדוגמה שלמעלה, המקודדת ב- Perl, מתרחשים הדברים הבאים:
- המילה "hope" מוקצית למשתנה word$.
- המונה שלנו מוקצה כמשתנה $n עם ערך התחלתי של 0.
- המילה "hope" מפוצלת לפי אות וכל אות מאוחסנת במערך words@.
- הלולאה הקדמית מתחילה לעבור דרך כל אלמנט במערך.
- עבור כל אלמנט, המונה n$ גדל באחד.
- סוף הלולאה הקדמית שממשיכה ללולאה בזמן אמת.
- הדפס את הטקסט "letters: 4" למסך כי יש ארבע אותיות במילה "hope".
אופן השימוש באלגוריתמים
כיום משתמשים באלגוריתמים מיליארדי פעמים בכל יום למגוון משימות. להלן כמה מהדרכים השונות שבהן משתמשים באלגוריתמים.
- ישנם אלגוריתמי מיון רבים הממיינים נתונים.
- אלגוריתמים עוזרים לשלוט ברמזורים.
- מחשבים משתמשים באלגוריתמים כדי להמיר נתונים (למשל, המרת עשרונים לבינאריים).
- החיפוש של גוגל משתמש באלגוריתם PageRank כדי למיין את תוצאות החיפוש.
- הצפנה כדי להצפין ולפענח מידע ולשמור על בטיחות הנתונים היא אלגוריתם.
- GPS משתמש באלגוריתמי חיפוש גרפים כדי למצוא את המסלול הטוב ביותר ליעד.
- סמארטפונים, Wi-Fi ותקשורת אלחוטית משתמשים באלגוריתמים כדי לתקשר.
- איתור דואר זבל משתמש באלגוריתמים כדי לסנן הודעות דואר אלקטרוני גרועות.
- דחיסת נתונים לקבלת מידע מהיר יותר (למשל, סרטון YouTube) השתמש באלגוריתמים.
מתי היה האלגוריתם הראשון?
מכיוון שמתכון בישול יכול להיחשב כאלגוריתם, האלגוריתם הראשון יכול לחזור אחורה עד לשפה הכתובה. עם זאת, רבים מוצאים שהאלגוריתם של אוקלידס למציאת המחלק המשותף הגדול ביותר הוא האלגוריתם הראשון. אלגוריתם זה תואר לראשונה בשנת 300 לפנה"ס.
עדה לאבלייס נחשבת כמתכנתת המחשבים הראשונה והאדם הראשון שפיתח אלגוריתם למכונה.