Thuật toán là gì? Các thuật toán lập trình viên cần nắm rõ

Thuật toán là gì? Khái niệm này có gì quan trọng trong cuộc sống hay các công việc khác nhau? Nếu bạn đang thắc mắc về những điều trên thì hãy theo dõi thông tin dưới đây. Bài viết cũng sẽ giới thiệu các loại thuật toán phổ biến như tìm kiếm, sắp xếp, lập trình tự động,... Tìm hiểu ngay!

Thuật toán là gì?

Bạn có hiểu rõ về khái niệm thuật toán là gì? Thuật toán được biết đến là một tập hợp hữu hạn gồm những hướng dẫn được xác định rõ ràng. Thuật toán có thể được thực hiện bằng máy tính, dùng để giải quyết 1 lớp vấn đề hay thực hiện phép tính.

Dễ hiểu hơn thì từng bài toán giống như 1 chiếc hòm kho báu, còn giải thuật chính là chìa khóa. Nếu bạn không dùng đúng chìa khóa thì hòm vẫn mở được nhưng sẽ bị mất nhiều thời gian.

Dùng đúng chìa khóa sẽ hỗ trợ cho bạn nhanh chóng lấy lại được kho báu. Nhưng mỗi hòm sẽ là một loại chìa khóa khác nhau. Cũng giống như vậy, thuật toán cũng sẽ có những giải thuật xác định. Và chắc hẳn thì không có một giải thuật nào có thể giải được toàn bộ.

Lợi ích khi sử dụng thuật toán

Nếu bạn muốn trở thành một lập trình viên giỏi thì việc học thuật toán là một điều rất quan trọng. Đó là bởi thuật toán có nhiều lợi ích như:

Tối ưu hóa việc tìm kiếm

Nhắc đến công cụ tìm kiếm thì không thể không nhắc đến Google. Chỉ cần truy cập và tìm kiếm thì bạn sẽ thấy nội dung mong muốn hiển thị. Điều này chính là nhờ vào những thuật toán hiện đại được áp dụng vào đây.

Tốc độ tìm kiếm của nó cũng vô cùng nhanh chóng. Thậm chí, trong chỉ khoảng 1 giây thôi đã có hàng nghìn, hàng triệu kết quả được hiển thị ra. Cho nên, việc biết thuần thục các thuật toán tìm kiếm sẽ giúp công việc và việc học lập trình được tối ưu hơn.

Bạn có thể tự sáng tạo được những loại công cụ, ứng dụng để thỏa mãn mục tiêu tìm kiếm một cách tối đa của người dùng. Thiếu đi thuật toán tìm kiếm cũng khiến cho phần mềm khó hoạt động trơn tru.

Khả năng bảo mật cao

Một lý do nữa mà nhiều lập trình viên cần hiểu rõ về thuật toán chính là về khả năng bảo mật thông tin cao. Những giải thuật đều sẽ được mã hóa, dùng để truyền thông tin thành những chuỗi ký tự. Nhờ vậy mà việc truyền tải, nhận dữ liệu sẽ được bảo toàn tốt hơn.

Những đặc trưng nổi bật của thuật toán

Khi đã hiểu rõ về khái niệm thuật toán là gì, để nắm bắt và sử dùng dễ hơn thì bạn cần hiểu rõ đặc điểm của nó.

Tính xác định

Đây là đặc trưng đầu tiên mà mọi người sẽ thấy được ở thuật toán. Tính xác định có thể được coi là tính rõ ràng, có thể thực thi. Đó là một dãy hữu hạn những bước rõ ràng. Nếu thực thi đúng trình tự, bạn sẽ nhanh chóng đạt kết quả như mong muốn. Cho nên, thuật toán cần phải đi theo một trình tự nhất định từ đầu.

Tính hữu hạn

Tiếp theo, đặc trưng của thuật toán chính là tính hữu hạn – một điều hiển nhiên cần phải có. Nếu không có tính hữu hạn thì thuật toán thực hiện sẽ dễ bị sai, có thể xảy ra tình trạng lặn vô tận, thậm chí là không có kết quả chính xác. Bởi vậy, thuật toán cần phải có tính hữu hạn để đảm bảo tính xác thực của kết quả.

Tính đúng

Một đặc điểm đặc trưng của thuật toán nữa chính là tính đúng đắn. Ví dụ như khi bạn làm một đề bài nào hoặc trả lời câu hỏi nào thì yếu tố quan trọng nhất vẫn là tìm ra kết quả chính xác.

Để vấn đề có được cách giải quyết tốt nhất thì thuật toán sử dụng cũng cần phải đảm bảo được tính đúng đắn. Nhưng vấn đề tìm ra cách giải quyết tốt và đúng đắn là rất khó khăn. Vậy nên hãy nghiên cứu, thử nghiệm nhiều lần thì mới có tính đúng cho thuật toán được.

Tính tổng quát

Tính tổng quát của các thuật toán được thể hiện khi áp dụng được cho tất cả mọi trường hợp chứ không chỉ riêng cho 1-2 trường hợp cụ thể nào đó. Thế nhưng, không phải lúc nào tính tổng quát cũng được đảm bảo. Thực tế thì có thời điểm, người ta chỉ tạo thuật toán cho 1 dạng bài toán đặc trưng mà thôi.

Tính hiệu quả

Với các thuật toán, tính hiệu quả sẽ liên quan đến lượng tài nguyên tính toán được sử dụng. Nó sẽ giúp xem xét thời gian, dung lượng cần thiết để có thể chạy được một thuật toán cụ thể.

Các thuật toán cơ bản mà một lập trình viên cần biết

Để hỗ trợ tốt cho công việc, ngoài khái niệm thuật toán là gì, hãy cùng tìm hiểu cụ thể về các loại thuật toán dưới đây.

Thuật toán tìm kiếm

Một chức năng cơ bản đầu tiên trong IT chính là chức năng tìm kiếm. Nó có vai trò vô cùng quan trọng đối với lập trình. Điều này có thể có liên quan đến việc tìm kiếm trong cơ sở dữ liệu nội bộ nhằm tìm 1 phần thông tin cụ thể. Hiện nay đang có 2 cách tiếp cận được sử dụng.

Thuật toán sắp xếp

Thuật toán sắp xếp sẽ giúp cho lập trình viên sắp đặt lại các dữ liệu một cách có tổ chức. Những khối xây dựng cơ bản của thuật toán này chính là các dữ liệu được so sánh với nhau để xác định thứ tự tương ứng. Một số loại thuật toán sắp xếp khác nhau có thể kể đến như: sắp xếp hợp nhất, sắp xếp đếm, sắp xếp nhóm.

Thuật toán lập trình động

Thuật toán lập trình động là loại thuật toán áp dụng cho việc giải các bài toán trí tuệ, phức tạp qua quá trình phân rã bài toán ra thành những bài toán nhỏ hơn. Khi vấn đề được giải quyết, để xây dựng lại 1 câu hỏi phức tạp cần phải nhớ hết các kết quả nhỏ hơn. Cho nên, nếu như có vấn đề phát sinh thì sẽ được giải quyết nhanh chóng hơn.

Thuật toán Hashing

Thuật toán Hashing là loại thuật toán dùng để tham gia vào quá trình phát hiện, xác định dữ liệu thích hợp qua key và ID. Nhiệm vụ chính của thuật toán này là phát hiện các lỗi, quản lý bộ nhớ cache, mật mã, tra cứu.

Hàm Hashing sẽ được tích hợp rồi cho ra những giá trị chính xác. Loại hàm này cũng được dùng như một định danh duy nhất cho các tập dữ liệu, cùng các phép tính toán cho người dùng để tạo giá trị dữ liệu không trùng lặp. Hàm Hashing thường được dùng trong bộ định tuyến để lưu trữ địa chỉ IP.

Thuật toán Dijkstra

Thuật toán Dijkstra cũng là một thuật toán quan trọng mà các nhà lập trình viên thường tìm kiếm. Nó đồ thị hóa linh hoạt để mô tả mọi vấn đề có liên quan đến mạng lưới của các đối tượng riêng biệt.

Thuật toán này sẽ giúp tìm một đường đi nhanh nhất giữa 2 nút trong biểu đồ. Đó sẽ là nền tảng của đa phần các công việc được thực hiện trong khi tìm kiếm đường đi. Chúng được dùng trong mọi thứ, trừ trí tuệ nhân tạo và thiết kế trò chơi.

Thuật toán phân tích liên kết

Loại thuật toán này thường được sử dụng chính trong lĩnh vực mạng. Nó cung cấp cho khả năng tương quan trong cùng một tên miền, và có nhiều các thực thể khác nhau.

Thuật toán phân tích liên kết dùng trong các ma trận phức tạp, biểu diễn đồ họa để liên kết những căn cứ tương tự ở cùng một miền hiện tại. Một số công cụ thường được áp dụng thuật toán này như: Facebook, Google, Twitter.

Thuật toán phân tích cú pháp và xâu ký tự

Với miền và phân tử mạng thì quá trình phân tích cú pháp và xâu ký tự rất quan trọng. Để thuật toán này phát huy tác dụng thì các xâu cần phải khớp cùng 1 chuỗi dài.

Thuật toán Mô-đun

Thuật toán Mô-đun là một thuật toán được thiết kế để thực hiện một nhiệm vụ cụ thể theo các bước nhỏ, riêng biệt. Nó giúp cho các thuật toán mã hóa phức tạp được trở nên dễ dàng và đơn giản hơn.

Thuật toán biến đổi Fourier

Mặc dù thuật toán Fourier dù đơn giản nhưng lại có tác dụng lớn. Thuật toán này được sử dụng để chuyển đổi tín hiệu từ tên miền thời gian sang miền tần số. Chúng được áp dụng để vận hành các loại mạng kỹ thuật số như wifi, điện thoại, máy tính, bộ định vị,...

Thuật toán mã hóa Huffman

Thuật toán mã hóa Huffman thường hoạt động bằng cách xem xét tần suất của những ký tự khác nhau. Chúng xuất hiện trong một văn bản, có sự sắp xếp trong một cây dựa vào tần suất này.

Thuật toán các tập không giao nhau

Thuật toán này chỉ về một cấu trúc dữ liệu với vai trò giống như một cấu trúc, thể hiện nhiều tập hợp khác nhau trong từng mảng riêng lẻ. Từng mục chính là một phần tử của nhiều tập hợp. Các bộ tách rời đại diện cho các phần tử kết nối với nhau trong một thuật toán đồ thị hoặc phân đoạn hình ảnh khác nhau.

Hệ số tích phân

Đây là loại thuật toán hướng dẫn về việc lấy những lũy thừa số nguyên tố của một số tổng hợp. Hệ số này sẽ hỗ trợ cho bạn những vấn đề phức tạp của nền tảng mã hóa yêu cầu. Nó giúp giải quyết được những số nguyên phức hợp lớn.

Trên đây là những chia sẻ về khái niệm thuật toán là gì và các loại thuật toán đang được sử dụng hiện nay. Hy vọng đó sẽ là những thông tin hữu ích cho bạn.

• Xem thêm bài viết chuyên mục: Thuật ngữ ngành, Thuật ngữ công nghệ