Algorithmus

Was ist ein Algorithmus?

Im reinsten Sinne ist ein Algorithmus ein mathematisches Verfahren zur Lösung eines Problems mit einer endlichen Anzahl von Schritten.

In der Computerwelt ist ein Algorithmus ein Satz von Anweisungen, der festlegt, was und wie etwas getan werden muss.

Algorithmus einfach erklärt

Am besten lässt sich ein Algorithmus wohl verstehen, wenn man ihn sich wie ein Rezept vorstellt. Es gibt viele Möglichkeiten, Kekse zu backen.

Doch wenn ein Bäcker ein Rezept befolgt, weiß er, dass er zuerst den Ofen vorheizen, dann das Mehl abmessen, Butter, Schokoladenstückchen usw. hinzufügen muss, bis die gewünschten Kekse fertig sind.

Mit Hilfe von Algorithmen kann ein Programmierer oder Informatiker seine Maschine anweisen, die Datenbank A nach den Verkaufszahlen des letzten Monats abzufragen, sie mit dem Vormonat und dem gleichen Monat des letzten Jahres zu vergleichen und sie dann in einem Balkendiagramm darzustellen.

Kombiniert man mehrere Algorithmen miteinander, erhält man ein funktionierendes Computerprogramm.

Es gibt natürlich zahlreiche Arten von Algorithmen für praktisch jede Art von mathematischem Problem, das es zu lösen ist.

Es gibt:

  • Numerische Algorithmen;
  • Algebraische Algorithmen;
  • Geometrische Algorithmen;
  • Sequentielle Algorithmen;
  • Operative Algorithmen;
  • Theoretische Algorithmen.

Es gibt zudem verschiedene nach ihren Erfindern benannte Algorithmen:

  • Shor-Algorithmus;
  • Girvan-Newman-Algorithmus;
  • Mehrere euklidische Algorithmen.

Schließlich gibt es Algorithmen, die nach dem spezifischen Problem benannt sind, das sie lösen, wie z. B.:

  • Bidirektionaler Suchalgorithmus;
  • K-way Merge Algorithmus.

Im Bereich der Datenverarbeitung sind die meisten Algorithmen auf die Lösung von Problemen der Datenverwaltung und –analyse ausgerichtet.

Top-Rechenalgorithmen

(Nach Angaben der Ohio State University)

Sortierung

Anordnen von Daten in einer effizienten und praktischen Weise. Dazu gehören Schnellsortierung, Mischsortierung, Zählsortierung und andere.

Suche

Suche nach Schlüsseldaten in sortierten Datensätzen. Die Binärsuche wird für die Suche in linearen Datenstrukturen und sortierten Datensätzen verwendet.

Depth/Breadth First Search (DFS/BFS) kommt bei Graph-Datenstrukturen zum Einsatz und wird von Suchmaschinen für das Crawling von Webseiten genutzt.

Hashing

Ähnlich wie die Suche, aber mit einer Indizierungs- und Schlüssel-ID-Komponente. Hashing liefert bessere Ergebnisse, weil es bestimmten Daten einen Schlüssel zuweist.

Dynamische Programmierung

Wandelt größere, komplexe Probleme in eine Reihe von kleineren Problemen um.

Exponentiation by Squaring (EbS)

EbS, auch bekannt als binäres Potenzieren, beschleunigt die Berechnung großer ganzer Zahlen, Polynome, quadratischer Matrizen und anderer komplexer Probleme.

String Matching und Parsing

Wird zur Suche nach Mustern in großen Datensätzen unter Verwendung vordefinierter Begriffe und Einschränkungen eingesetzt.

Primzahltest

Bestimmt Primzahlen entweder deterministisch oder probabilistisch; wird meist in der Kryptographie verwendet.

Die Vernetzung stützt sich auch in hohem Maße auf Algorithmen, die vom Routing von Paketen und der Verwaltung des Datenverkehrs bis hin zu Sicherheit und Verschlüsselung alles regeln.

Traditionell waren Routing-Algorithmen weitgehend statisch, da sie feste Punkte der Netzaktivität festlegten.

In letzter Zeit sind die Netzbetreiber jedoch zu adaptiveren Algorithmen übergegangen, die je nach Verkehrsaufkommen oder Topologie Änderungen vornehmen können.

Algorithmen sind das Herzstück von so ziemlich allem in der digitalen Welt, vom Hochgeschwindigkeitsaktienhandel bis zu automatischen Geschirrspülern.

Da die Technologie immer allgegenwärtiger wird und wir uns auf Smart Cars, Smart Homes, Smart Cities und sogar Smart Bodies verlassen, mag es den Anschein haben, dass wir mit einer völlig neuen Form des Bewusstseins auf dem Planeten interagieren, einer, die läuft, spricht und denkt.

In Wirklichkeit handelt es sich jedoch nur um eine Menge Zahlen, die eine Menge Algorithmen durchlaufen.

Verwandte Begriffe

Margaret Rouse

Margaret Rouse ist eine preisgekrönte technische Autorin und Dozentin. Sie ist für ihre Fähigkeit bekannt, komplexe technische Themen simpel und nachvollziehbar zu erklären. In den letzten zwanzig Jahren sind ihre Erklärungen auf TechTarget-Websites erschienen und sie wurde in Artikeln der New York Times, des Time Magazine, USA Today, ZDNet, PC Magazine und Discovery Magazine als Quelle und Expertin zitiert. Wenn Sie einen Vorschlag für eine neue Definition haben oder eine technische Erklärung verbessern möchten, schicken Sie einfach Margaret eine E-Mail oder kontaktieren Sie sie auf LinkedIn oder Twitter.