Thuật toán là gì? Thông tin cơ bản về thuật toán

Nội dung

Đối với lập trình viên, thuật toán là khái niệm không hề xa lạ. Tuy nhiên, với những người mới vào nghề, đặc biệt là ngoài ngành thì không phải ai cũng hiểu thuật toán là gì và có vai trò như thế nào? Để hiểu hơn về vấn đề này, bạn hãy theo dõi bài viết dưới đây nhé.

1. Thuật toán là gì?

Thuật toán hay còn gọi là Giải thuật/Thuật giải/Algorithm là một khái niệm toán học và tin học. Bạn có thể hiểu đơn giản thuật toán là tập hợp các chỉ dẫn để làm một công việc nào đó.

Trong thuật toán, điều quan trọng là số bước hướng dẫn phải hữu hạn, không một thuật toán nào có vô số bước mà không thể đếm được.

Thuật toán là khái niệm mà bất cứ lập trình viên nào cũng phải hiểu bản chất

2. Vai trò của thuật toán

Việc nghiên cứu thuật toán trong ngành khoa học máy tính nói chung và lập trình phần mềm nói riêng là rất quan trọng. Vai trò của thuật toán phải kể đến như:

Là thành phần quan trọng, không thể bỏ qua khi tiếp cận các vấn đề liên quan đến lập trình;

Thuật toán tốt mang đến hiệu quả cao, giúp chương trình hoạt động hiệu quả, tốc độ xử lý nhanh chóng và tiết kiệm tài nguyên;

Giúp lập trình viên hiểu rõ hơn, sâu hơn về ứng dụng, chương trình;

3. Tính chất của thuật toán

Bên cạnh khái niệm và tầm quan trọng thì thuật toán có mấy tính chất cũng là vấn đề mà khá nhiều lập trình viên quan tâm. Một thuật toán cơ bản cần đảm bảo đủ 5 tính chất sau:

Tính chính xác: Đây là tính chất đầu tiên cần phải có của một thuật toán. Thuật toán phải giải quyết bài toán và đưa ra một kết quả chính xác, nếu giải sai, kết quả mơ hồ thì thuật toán đó được đánh giá là không có tác dụng;

Tính khách quan: Với thuật toán thì dù máy tính hay con người thực hiện đều phải cho ra một kết quả duy nhất;

Tính rõ ràng: Các bước hướng dẫn trong một thuật toán cần rõ ràng, dễ hiểu và được sắp xếp theo một trình tự nhất định;

Tính phổ biến: Một thuật toán không bó hẹp trong việc chỉ được duy nhất một bài toán mà còn cần có tính ứng dụng cho nhiều trường hợp tương tự;

Tính kết thúc: Một thuật toán gồm hữu hạn các bước thực hiện và phải kết thúc khi tìm ra kết quả phù hợp;

Số bước trong thuật toán phải hữu hạn

4. Những thuật toán quan trọng nhất hiện nay

Không một chìa nào có thể mở được tất cả các ổ khoá, và cũng không có thuật toán nào giải được toàn bộ các bài toán. Chính vì thế, để hỗ trợ tốt nhất cho công việc, lập trình viên nên nắm được những thuật toán quan trọng hiện nay.

4.1 Thuật toán Hashing

Hashing là thuật toán tham gia vào quá trình phát hiện, xác định dữ liệu thích hợp dựa vào key và ID. Vai trò chính của thuật toán này là phát hiện lỗi, quản lý cache, mật mã và tra cứu.

Không chỉ được tích hợp vào khóa và cho ra các giá trị chính xác, hàm hashing còn được ng như một định danh duy nhất cho tập dữ liệu, các phép tính toán, từ đó giúp người dùng tạo ra các giá trị dữ liệu không trùng lặp. Thông thường hàm hashing được sử dụng nhiều trong các

bộ định tuyến để lưu trữ địa chỉ IP.

Thuật toán hashing được sử dụng trong việc phát hiện lỗi

4.2 Thuật toán sắp xếp

Thuật toán này được sử dụng để đặt dữ liệu một cách có tổ chức. Thuật toán QuickSort có thành phần cơ bản là các phần dữ liệu, chúng được sử dụng để so sánh với nhau nhằm xác định thứ tự tương ứng.

Mức độ phức tạp thời gian của O (nlogn) được sử dụng vào việc so sánh. Tuy nhiên, kỹ thuật xử lý của Radix Sort nhanh hơn QuickSort bởi nó sắp xếp các phần tử trong một mô hình tuyến tính với độ phức tạp thời gian O (n).

Một số thuật toán sắp xếp khác như: sắp xếp hợp nhất, sắp xếp đếm và sắp xếp nhóm.

4.3 Thuật toán tìm kiếm

Thuật toán tìm kiếm được dùng cho cấu trúc dữ liệu đồ họa hay dãy cấu trúc dữ liệu tuyến tính. Thuật toán tìm kiếm nhị phân có vai trò hỗ trợ các nhà phát triển có thể tìm kiếm các hiệu quả trên những tập dữ liệu đã được sắp xếp một cách dễ dàng với hàm phức tạp thời gian của O (log N).

Cơ chế của thuật toán tìm kiếm nhị phân là chia danh sách thành hai phần đến khi thấy được mục đích yêu cầu, sau đó dùng nó để gỡ lỗi, đặc biệt là những lỗi liên quan đến git bisection.

Thuật toán tìm kiếm giúp các nhà phát triển tìm ra hiệu quả trên những tập dữ liệu đã được sắp xếp

4.4 Thuật toán lập trình tự động

Thuật toán lập trình động thường là hàm được sử dụng với mục đích giải quyết những vấn đề phức tạp liên quan đến trí tuệ thông qua quá trình tách các vấn đề thành nhiều bài toán con nhỏ hơn. Sau khi giải quyết xong các bài toán thì thực hiện xây dựng trở lại thành một vấn đề phức tạp, đòi hỏi bộ nhớ của các kết quả nhỏ hơn để đưa ra được câu trả lời cho vấn đề phức tạp ban đầu.

Thuật toán trong lập trình có thể tích hợp để ghi nhớ, thông qua đó cho phép lưu trữ những vấn đề đã được giải quyết trước đó. Trường hợp lần tiếp theo xuất hiện thì những vấn đề sẽ được giải quyết nhanh hơn.

Ngoài những thuật toán này, lập trình viên có thể tìm hiểu thêm các thuật toán khác như thuật toán Dijkstra, thuật toán phân tích liên kết, thuật toán mô-đun, thuật toán phân tích cú pháp và xâu ký tự, thuật toán biến đổi Fourier, thuật toán mã hóa Huffman…

Với một lập trình viên, một nhà khoa học máy tính, việc tìm hiểu được bản chất thuật toán sẽ giúp bạn có được nền tảng vững chắc. Bên cạnh đó, học các thuật toán được chia sẻ phía trên có thể giúp bạn rèn luyện kỹ năng giải quyết vấn đề và áp dụng linh hoạt khi xử lý các bài toán trong thực tiễn.

Đừng quên truy cập vào Vega Fintech để cập nhật những kiến thức hữu ích nhé!