Algorithms trong Java - Tầm quan trọng của thuật toán
1. Thuật toán là gì? Và tính chất của nó.
Thuật toán (Algorithm) là một khái niệm của Toán học và Tin học. Hiểu nôm na, thuật toán là một tập hợp những các chỉ dẫn để làm một công việc nào đó. Có một điều quan trọng của thuật toán đó là số bước hướng dẫn phải hữu hạn. Không có một thuật toán nào mà có vô số bước, mà không thể đếm được.
Việc nghiên cứu thuật toán rất quan trọng trong ngành khoa học máy tính nói chung, hay lập trình phần mềm nói riêng.
Một thuật toán cơ bản phải đảm bảo đầy đủ những tính chất sau:
- Tính chính xác: Đây là tính chất tiên quyết phải có của một thuật toán. Thuật toán phải giải quyết bài toán và cho ra một kết quả chính xác, chứ lại giải sai bài toán thì coi như bỏ đi.
- Tính rõ ràng: Các bước hướng dẫn trong thuật toán phải rõ ràng, dễ hiểu và sắp xếp theo một trình tự nhất định.
- Tính khách quan: tức là với một thuật toán thì dù cho máy tính hay con người thực hiện theo đều cho ra một kết quả duy nhất.
- Tính phổ biến: thuật toán đó không chỉ giải quyết được một bài toán duy nhất. Mà nó còn có tính ứng dụng cho nhiều trường hợp tương tự khác nữa.
- Tính kết thúc: một thuật toán chỉ gồm hữu hạn các bước thực hiện. Phải kết thúc khi tìm ra kết quả phù hợp.
Có rất nhiều phiên bản đời thực của Thuật Toán: Một kịch bản, lời thoại Phim chi tiết có input là các diễn viên, trường quay, nhà sản xuất → output là bộ phim.
Hoặc, một dự luật kinh tế của một quốc gia với đầu vào là nhân lực, vật lực, mối quan hệ, tài nguyên thiên nhiên → output là lương thực và công ăn việc làm cho người dân của nước đó trong 50 năm.
Gần gũi hơn, một tấm bản đồ hướng dẫn rõ ràng đường đi để hoàn thành một cuộc du hành trong thành phố cũng là một phiên bản đời thực của Thuật Toán.
Ngay cả một phép tính cộng hai số với nhau cũng có thể gọi là một thuật toán, cho dù nói như vậy là hơi cẩu thả 😊))
2. Phân loại và vai trò của thuật toán trong lập trình
Nếu không hiểu rõ thuật toán sẽ rất khó để phân loại chúng. Tùy thuộc vào hoàn cảnh sử dụng, các tiêu chí khác nhau mà thuật toán được phân ra nhiều loại.
- Phân loại theo tính năng:
- Thuật toán tìm kiếm: Đây là thuật toán được áp dụng để tìm kiếm dữ liệu thông tin trong một tập hợp bao gồm các phần tử khác nhau.
- Thuật toán sắp xếp: Đây là thuật toán được dùng để sắp xếp thứ tự từng phần tử trong tập hợp một cách khoa học, đáp ứng yêu cầu ban đầu.
- Thuật toán đồ thị: Thuật này được sử dụng để xử lý các dạng bài có sử dụng đồ thị.
- Phân loại theo cách thức thực hiện:
- Thuật toán chia để trị: Thuật toán này sẽ chia bài toán lớn thành những phần nhỏ để giải quyết dần. Từ những bài toán nhỏ, bạn có thể hiểu được thuật toán là gì và tìm được kết quả cho bài toán lớn.
- Thuật toán tham lam: Thuật toán này là cách thay đổi trạng thái của bài toán thông qua các hành động cụ thể. Nó sẽ giúp bạn tiếp cần từ từ đến vấn đề của bài toán và tìm được hướng giải quyết nhanh chóng, hiệu quả.
Vai trò của thuật toán đối với thực tiễn là không hề nhỏ. Thuật toán giúp lập trình viên đánh giá phần mềm mới hoạt động có hiệu quả không.
- Thuật toán là phần quan trọng, không thể thiếu khi tiếp cận các vấn đề liên quan đến lĩnh vực lập trình.
- Thuật toán tốt mang đến hiệu quả cao, giúp các chương trình hoạt động hiệu quả với tốc độ xử lý nhanh chóng, tiết kiệm tài nguyên.
- Thuật toán giúp lập trình viên hiểu rõ và sâu hơn về ứng dụng, chương trình.
Bên cạnh đó, để hiểu sâu về thuật toán là gì bạn nên dự đoán các trường hợp có thể xảy ra. Điều này có tác dụng hạn chế tối đa việc xảy ra lỗi đối với các chương trình mới.
Thuật toán không chỉ được sử dụng để tìm ra kết quả các các bài toán hay trong lĩnh vực lập trình. Nó còn được sử dụng để tìm ra phương hướng giải quyết các vấn đề cuộc sống.
3. Thuật toán quan trọng như thế nào?
Với một lập trình viên, hay một nhà khoa học máy tính, hiểu rõ về các thuật toán vừa nêu là rất quan trọng để có thể áp dụng thực tiễn. Nếu ta viết một phần mềm, ta sẽ phải đánh giá được phần mềm đó sẽ hoạt động nhanh chậm ra sao. Những đánh giá như vậy sẽ kém chính xác hơn nhiều nếu ta không có hiểu biết về thời gian chạy hay độ phức tạp. Thêm nữa, hiểu biết về thuật toán của những gì ta đang làm sẽ giúp ta dự đoán những trường hợp đặc biệt khiến phần mềm chạy chậm đi hay xảy ra lỗi.
Tất nhiên, ta sẽ thường xuyên gặp những bài toán chưa được nghiên cứu trước đó. Lúc này ta phải tự nghĩ ra thuật mới, hoặc áp dụng thuật cũ một cách sáng tạo hơn. Càng có kiến thức về thuật toán, ta càng có khả năng giải quyết thành công vấn đề. Trong nhiều trường hợp, một vấn đề mới có thể được đưa về một vấn đề cũ hơn mà không cần quá nhiều sức lực, với điều kiện ta phải có kiến thức đủ sâu về vấn đề cũ này.
Số thuật toán khác nhau mà con người học cũng nhiều như số bài toán khác nhau mà ta cần giải. Thế nhưng khả năng cao là bài toán bạn đang cố gắng giải có liên quan đến một bài toán khác, theo một cách nào đó. Có một vốn hiểu biết sâu và rộng về các thuật toán sẽ giúp bạn chọn lựa được hướng đi đúng và áp dụng thành công. Khi nghiên cứu thuật toán, nhiều bài toán nhìn có vẻ không thực tế, nhưng kĩ năng giải quyết đó lại được áp dụng trong những bài toán mà chúng ta gặp hàng ngày.
Bài viết mang tính chất “ghi chú, lưu trữ, chia sẻ và phi lợi nhuận”.
Nếu bạn thấy hữu ích, đừng quên chia sẻ với bạn bè và đồng nghiệp của mình nhé!
Happy coding! 😎 👍🏻 🚀 🔥