Algoritem

 

Vsak dan izvajamo različna opravila. Primeri opravil so umivanje, nabavljanje živil v trgovini, kuhanje kosila, igranje inštrumenta itd. Ko smo se rodili, teh opravil še nismo poznali. Starši so nas seznanili z osnovnimi opravili (npr. umivanjem zob, hojo, igrami z žogo, itd.). Z nekaterimi opravili smo se srečali v šoli (npr. pisanje, reševanje matematičnih nalog, igranje inštrumenta itd.).  Pri izvajanju opravil smo naleteli na probleme, ki smo razdelili v takšne podprobleme, ki smo jih lahko rešili z našim poznavanjem problematike (znanjem o reševanju problemov). Primer problema, ki ga majhen otrok ne zna sam rešiti, je priti do predmeta, ki je višje, kot ga otrok lahko doseže. Če hoče otrok priti do predmeta, si mora najprej postaviti stol na mesto, kjer bo lahko dosegel predmet, nato stopiti na stol, vzeti predmet, skočiti iz stola in pospraviti stol. Če bi enako nalogo reševal robot, ki ga krmili računalniški program, bi moral izvesti enak postopek. Postopek torej sestavlja zaporedje korakov, ki vodijo k rešitvi zadanega problema. To zaporedje korakov lahko zapišemo z algoritmom.

 

Algoritem predstavlja seznam navodil za izvedbo opravila. V algoritmu definiramo zaporedje akcij (ali postopkov) nad podatki, da  dosežemo želen rezultat (v našem primeru primemo želeni predmet). Če hočemo, da bo opravilo reševal računalnik, moramo algoritem napisati dovolj natančno in nedvoumno, da ga bo lahko rešil z ukazi, ki jih ima na voljo. Predvideti moramo vse možne situacije (npr. za prejšnji primer bi morali predvideti možnost, da je stol v drugem prostoru, do katerega lahko pridemo po stopnicah). Algoritem mora torej enolično opredeliti, končno zaporedje akcij, s katerimi dosežemo želeni cilj.

 

Poglejmo primer algoritma, s katerim opišemo opravilo, ki je vezano na pripravo in zaužitje kosila:

 

1. Umij si roke;
2. Skuhaj kosilo;
3. Serviraj kosilo;
4. Pojej kosilo;
5. Pomij posodo.

 

Zgoraj opisane korake je potrebno opisati podrobneje. Algoritem, v katerem opišemo  postopek kuhanja zelenjavne juhe je naslednji:

 

1. Pripravi posodo za kuhanje zelenjavne juhe.
2. Iz hladilnika vzami zelenjavo.
3. Umij zelenjavo.
4. Stresi zelenjavo v posodo.
5. Dolij vodo v posodo, tako da bo zelenjava plavala v vodi.
6. Prižgi ploščo na štedilniku. Nastavi jo na vrednost 9.
7. Daj posodo na štedilnik in kuhaj juho 20 minut. Pri tem pazi, da ti juha ne povre, zato sproti po potrebi dolivaj vodo.
8. Ko poteče 20 minut, izključi ploščo na štedilniku.

 

Iz zgoraj prikazanega algoritma lahko ugotovimo, da moramo za vsak algoritem definirati kaj je vhod, kaj je rezultat in katere korake moramo izvesti da pridemo do želenega rezultata. V našem primeru je vhod v algoritem zelenjava in voda, rezultat pa zelenjavna juha. Korake priprave zelenjavne juhe izvajamo na štedilniku, kjer se juha kuha 20 minut. Za pripravo juhe potrebujemo posodo, v katero po potrebi dolivamo vodo.

 

Algoritem je zapis zaporedja navodil, s katerim izvedemo zadano opravilo. Algoritem nam korak za korakom pove, kako rešiti dani problem. Za dani problem v splošnem obstaja veliko algoritmov, ki določijo postopek, s katerim rešimo problem. 

Lastnosti algoritmov

 

Glavne lastnosti vsakega algoritma naj bodo:

• Razumljivost: Algoritem naj bo razumljiv in enostaven za uporabo.
• Nedvoumnost: Vsi koraki v algoritmu morajo biti natančno in nedvoumno definirani. Množica korakov algoritma je nedvoumna le, če obstaja en sam način interpretacije posameznega koraka.
• Determinističnost: Če izvajamo korake v vnaprej definiranem zaporedju, moramo vedno dobiti enak rezultat ob istem vhodu.  
• Končnost: Algoritem se mora izvesti v končnem številu korakov in mora uporabljati vnaprej definirano končno množico vhodnih, vmesnih in končnih spremenljivk.
• Dobra strukturiranost: Algoritem naj bo narejen po predlogah, ki jih je enostavno razložiti, ki so razumljive in jih lahko testiramo ali spreminjamo.
• Učinkovitost: Algoritem se naj izvede s čim manj ukazi in naj zavzame čim manj pomnilniškega prostora.
• Robustnost: Algoritem naj predvidi vse možnosti, ki se lahko pojavijo pri vnosu vhoda in njegovi izvedbi (npr. če vnašamo kot vhodni podatek celo število v območju med 1 in 10, mora algoritem predvideti možnost, da bo uporabnik vnesel podatek, ki ni ustrezen (npr. niz znakov, realno število itd.)).
• Splošnost: Algoritem naj bo napisan tako, da bomo lahko z njim reševali več podobnih problemov (npr. algoritem s katerim opišemo urejanje celih števil po naraščajočem vrstnem redu lahko uporabimo tudi za urejanje nizov znakov).
• Ekonomičnost: Z dobrim algoritmom lahko zmanjšamo čas izvajanja opravil in stroške, v primerjavi s stroški, ki so nastali preden smo izdelali računalniški program, ki temelji na uporabi tega algoritma.

Odgovorite na na naslednji vprašanji: