Що таке алгоритми: кроки, приклади, конструкції та мисленнєвий підхід

Навіть якщо ви не пов’язані з IT-сферою, напевно чули термін «алгоритми». Дійсно, серед розробників це слово звучить частіше, але ви здивуєтеся, коли дізнаєтеся, що стикаєтеся з алгоритмами щодня. Давайте простою мовою розберемо, що таке алгоритм, як він працює, подивимося на приклади та конструкції.

Як швидко зрозуміти, що таке алгоритм

Уявіть, що ви повертаєтеся додому з роботи. Ось ви підходите до під’їзду, дістаєте ключ, відкриваєте домофон, заходите в під’їзд. Які ваші дії далі?

1. Пройти до дверей ліфта і натиснути на кнопку.
2. Почекати, поки ліфт приїде на перший поверх.
3. Зайти у відчинені двері та натиснути на свій поверх. 
4. Зачекати, поки двері зачиняться, постояти в ліфті, поки він доїде до вашого поверху.
5. Дочекатися відчинення дверей, вийти з ліфта.
6. Підійти до своїх вхідних дверей, далі — дістати ключ з правої кишені штанів, вставити в замкову щілину, провернути 2 рази. 
7. Відкрити двері, зайти у квартиру. Не забути попередньо дістати ключ із замка.

А що ви будете робити завтра, або через тиждень, коли прийдете з роботи? Те ж саме. Це і є алгоритм.

Висловлюючись більш суворою технічною мовою, що таке алгоритми — це процедура або процес, який вирішує повторювану задачу за певну кількість кроків. Чим менше цих кроків, тим красивішою виходить структура алгоритму. Найчастіше цей процес використовується в математиці, програмуванні, інформатиці.

Ключова мета алгоритму — автоматизація

Алгоритми програмування передбачають чіткий набір інструкцій і правил, які застосовуються до повторюваних завдань. Це призводить до того, що ми завжди отримаємо однакове рішення. Навіть якщо в завданні змінити наповнення, але не умови, послідовність кроків зберігається.

Розглянемо, як алгоритми програмування працюють у практичному полі:

Вам потрібно, щоб відвідувач вашого сайту залишив дані, після чого йому на пошту прийде лист з доступом до освітнього курсу. У такому випадку створюється алгоритм. Тому що це завдання стосується не конкретної людини, а всіх, хто буде залишати свої контакти.

Так процес стає автоматизованим. Не потрібно кожен раз писати новий код. Досить зробити лаконічний алгоритм, який буде проводити поетапно нашого користувача:

1. Ввів ім’я та e-mail.
2. Система перевірила правильність даних, якщо не збігається, показала, що потрібно виправити помилку. Якщо все ОК, алгоритми працюють і далі.
3. Після перевірки людина переміщається на нову сторінку, де запропоновано перевірити пошту. Паралельно туди вже пішов лист з доступами.

А ось щоб створити алгоритм, потрібно розвивати алгоритмічне мислення.

Що таке алгоритмічне мислення і як воно працює

У кулуарах інтернету іноді ведуться дискусії, це м’які навички або все ж Hard навички. Алгоритмічне мислення — це навичка вирішувати будь-яке завдання за допомогою розробки покрокових алгоритмів. Приклад — повернення додому з роботи, описаний вище. 

Це метод, який дозволяє покроково підійти до розв’язання будь-якої проблеми. Ключовим його елементом є здатність розбивати велике завдання на більш дрібні. Але тут виникає проблема: розгалуження, яке може ще більше заплутати. У нашому прикладі з ліфтом таке розгалуження можна побачити на етапі, коли людина заходить у квартиру. Це неправильний алгоритм, якщо вона попередньо не дістала ключ із замка.

Алгоритмічне мислення включає розробку ефективного списку

Важливо не тільки створити алгоритм для вирішення завдання і розбити завдання на більш дрібні, керовані частини. Ключова навичка — викинути зайві елементи. Мета такого мислення — знайти рішення за допомогою алгоритму, використовуючи найменшу кількість кроків. 

Це застосовується в програмуванні. У такому випадку ваш код буде виконувати ряд умов. Він:

• працює;
• виглядає акуратно;
• здатний масштабуватися;
• не уповільнює інші процеси;
• автоматизує вирішення завдання.

Якщо змішати логічний аналіз, дедукцію і критичне мислення, вийде розвинути алгоритмічне мислення.

Конструкції алгоритму на прикладах

Розгляньмо не на коді, а на простих побутових ситуаціях, де працюють алгоритми і яку конструкцію мають. Ви здивуєтеся, що стикаєтеся з ними практично кожен день.

• Зав’язування шнурків. Це лінійний тип алгоритму, обмежений невеликим набором дій. Тому що ви не можете зав’язати шнурки якось інакше, якщо тільки не відходите від лінійного набору правил.
• Кулінарія. Рецепт — це приклад, який дозволяє легко зрозуміти, що таке алгоритми. Адже тільки дотримуючись покрокової інструкції, ви приготуєте заплановане блюдо. Але тут застосовується циклічна конструкція. При ній можна повторювати дії кілька разів, поки не буде виконана основна умова. Наприклад, додати сіль, спробувати, якщо мало — додати ще сіль.
• Поїздка за кермом на роботу. Тут використовується умовна конструкція алгоритму. При такій логіці дія може бути виконана тільки якщо виконана певна умова. Щоб сісти в машину, потрібно відкрити її. Щоб поїхати, виконується ряд дій: пристебнути ремінь, поправити дзеркала, вставити ключ і завести, вичавити педаль і рушити. 

Ці приклади показують, як саме працюють алгоритми.

Підпишіться на наш Ютуб-канал! Корисні відео для програмістів чекають на вас! YouTube

Оберіть свій курс програмування! Шлях до кар’єри програміста починається тут! Подивитись

Висновок

Часто ми чуємо, що створити алгоритм можна тільки в програмуванні. Але багато побутових процесів піддаються цим правилам. Тому важливо розвивати алгоритмічне мислення. Ця здатність буде допомагати в житті, в кар’єрі й тим більше в роботі, якщо ви з IT сфери.