Tóm tắt nội dung
Đối với dân lập trình thì việc tìm hiểu những thuật toán là một yêu cầu bắt buộc. Tuy nhiên, khái niệm này lại khá mơ hồ, trừu tượng và không phải ai cũng có thể hiểu một cách chính xác. Bởi vậy hãy cùng tìm hiểu thuật toán là gì, thuật toán có những tính chất nào trong bài viết dưới đây của Daotaotester.
Thuật toán trong lập trình là gì?
Thuật toán còn có tên gọi khác là giải thuật, ý chỉ phương thức để giải quyết một vấn đề hay các bài toán nào đấy. Thuật toán là một tập hợp hữu hạn các chỉ dẫn có thể thực hiện trên máy tính, là nền tảng cơ bản của ngành lập trình. Đây cũng được coi như chìa khóa để giải quyết các vấn đề được đặt ra.
Mặc dù không phải là yêu cầu bắt buộc nhưng việc sở hữu khối kiến thức vững chắc về các thuật toán sẽ giúp lập trình viên dễ dàng hoàn thành yêu cầu được giao. Tối ưu hóa thời gian cũng như tiết kiệm chi phí khi chọn đúng thuật toán phù hợp. Đồng thời, cải thiện tốc độ hoạt động của các chương trình máy tính. Giảm thiểu lượng tài nguyên dư thừa để sử dụng cho các dự án khác.
Thuật toán có những tính chất nào?
Như vậy là chúng ta đã hiểu được thuật toán là gì rồi. Vậy thuật toán có những tính chất nào?
Tính chính xác
Tính chính xác là yếu tố đầu tiên, cơ bản và quan trọng nhất. Tính chính xác sẽ đảm bảo kết quả đưa ra đáp ứng được yêu cầu, giải quyết vấn đề của bài toán. Đây cũng là đích đến mà các lập trình viên cần hoàn thành trong các dự án được giao.
Tính khách quan
Một bài toán có thể có nhiều cách giải nhưng kết quả không thể nào sai khác được. Đây là ý nghĩa về tính khách quan của các thuật toán. Bởi vậy, nếu thấy kết quả đưa ra không đồng nhất, lập trình viên sẽ phải kiểm tra lại toàn bộ quá trình.
Tính phổ dụng
Thuật toán có những tính chất nào? Tính phổ dụng cũng là một trong những tính chất quan trọng cần nhắc đến. Một thuật toán được đưa ra không chỉ dùng để giải quyết một bài toán duy nhất. Thay vào đó nó có khả năng xử lý các vấn đề tương tự nên có tính phổ dụng cao.
Tính rõ ràng
Các câu lệnh được đưa ra trong một bài toán cần được sắp xếp theo một trình tự nhất định. Bước này là tiền đề cho bước sau, vừa độc lập lại vừa bổ trợ cho nhau. Đây cũng là nguyên tắc để thực hiện các câu lệnh trên máy tính.
Tính kết thúc
Mỗi thuật toán đều được xây dựng để hướng đến một đích đến nhất định. Điểm cuối cùng đó chính là lời giải mà các lập trình viên đang tìm kiếm. Lúc này, họ sẽ nhận được kết quả cho những nỗ lực, cố gắng của bản thân.
Cách biểu diễn thuật toán
Không chỉ cần tìm hiểu thuật toán có những tính chất nào mà người mới cần phải học hỏi cách biểu diễn các thuật toán. Dưới đây là 3 cách cơ bản nhất mà bạn cần quan tâm hàng đầu.
Dùng ngôn ngữ tự nhiên
Đây là cách biểu diễn thuật toán đơn giản nhất bởi lập trình viên chỉ cần dùng ngôn ngữ thông thường để diễn giải các bước thực hiện. Không có quy tắc cố định cho việc sử dụng ngôn ngữ tự nhiên để viết các thuật toán. Thế nhưng, để dễ quan sát, các lập trình viên thường phân cấp các bước thành các mục nhỏ hơn và trình bày lùi vào bên phải.
- Ưu điểm: Dễ dàng thực hiện ngay cả khi không nắm chắc được quy trình.
- Nhược điểm: Cách này không tối ưu bởi lời văn diễn giải thường rất dài dòng. Trong khi đó, không thể hiện rõ được cấu trúc của thuật toán. Đôi khi còn gây khó hiểu và khó theo dõi cho người đọc.
Dùng lưu đồ-sơ đồ khối (flowchart)
Lưu đồ hay sơ đồ khối dường như là một công cụ biểu diễn thuật toán hiệu quả hơn. Trong đó, lập trình viên sẽ dựa vào quy tắc, cách giải để thiết lập hệ thống sơ đồ tư duy. Dữ liệu sẽ được nhập và xử lý thông qua các bước cụ thể với ký hiệu hình học. Cụ thể, theo dõi ngay ảnh dưới đây.
Có 3 kiểu cấu trúc thường gặp khi biểu diễn thuật toán bằng lưu đồ: Cấu trúc tuần tự, cấu trúc rẽ nhánh và cấu trúc lặp. Theo đó, cấu trúc tuần tự chỉ việc thực hiện theo một trình tự tuyến tính. Đi từ bước này sang bước khác, hoàn thành từng nhiệm vụ một. Cấu trúc rẽ nhánh thì lại phân chia theo điều kiện. Nếu biểu thức đúng thì thực hiện một nhiệm vụ, nếu sai thì thực hiện nhiệm vụ khác. Còn với cấu trúc lặp thì lại khác. Kiểu cấu trúc này sẽ lặp đi lặp lại khi chưa đủ số lần lặp được thiết lập hoặc khi một điều kiện nào đó còn đúng. Trong đó gồm có 2 kiểu cơ bản: Lặp với số lần xác định và lặp với số lần chưa xác định.
- Ưu điểm: Dễ hiểu, dễ thao tác, thể hiện rõ cấu trúc của thuật toán được đặt ra.
- Nhược điểm: Khá cồng kềnh, nhất là đối với những bài toán phức tạp có quy trình giải dài dòng.
Dùng mã giả (pseudocode)
Dùng mã giả để biểu diễn thuật toán được hiểu một cách đơn giản là việc vay mượn các cú pháp của một ngôn ngữ lập trình để thể hiện các thuật toán. Trong đó, bạn có thể gặp các dạng mã giả như mệnh đề có cấu trúc hay ngôn ngữ tự nhiên. Chúng có nhiệm vụ hỗ trợ lập trình viên trong việc phác thảo một thuật toán. Biểu diễn dễ hiểu trước khi thực hiện viết bằng ngôn ngữ lập trình.
- Ưu điểm: Đơn giản, dễ hiểu, dễ thực hiện với các ngôn ngữ khá quen thuộc.
- Nhược điểm: Việc vay mượn sẽ khiến lập trình viên phải phụ thuộc vào ngôn ngữ đã sử dụng.
Top 5 thuật toán hàng đầu mà dân lập trình cần biết
Ngoài việc tìm hiểu thuật toán có những tính chất nào hãy cùng điểm qua những thuật toán hàng đầu mà dân lập trình không thể không học.
Thuật toán hàm Băm (Hashing)
Hàm Băm hay có tên tiếng Anh là Hashing. Đây là một quá trình chuyển đổi các chữ cái và ký tự có kích thước không cố định thành đầu ra cố định. Với một lượng đầu vào không đổi, chúng ta sẽ có đầu ra nhất định. Đây được gọi là tính tất định của hàm Băm.
Vai trò chính của hàm Hashing là tham gia vào việc phát hiện và xác định các dữ liệu thích hợp thông qua Key và địa chỉ ID. Từ đó tìm ra lỗi , quản lý bộ nhớ cache, tìm kiếm, tra cứu rồi mã hóa một bản ghi dữ liệu nào đó một cách nhanh chóng. Đồng thời, tạo ra các giá trị dữ liệu duy nhất. Với những lợi ích cơ bản trên mà hàm Băm thường được ứng dụng trong việc lưu trữ địa chỉ IP cho các bộ định tuyến.
Thuật toán tìm kiếm (Search Algorithms)
Thuật toán tìm kiếm còn có tên gọi khác là tìm kiếm nhị phân, được sử dụng cho các cấu trúc dữ liệu đồ họa hoặc dữ liệu tuyến tính. Giúp nhà phát hành tìm kiếm hiệu quả và sắp xếp các dữ liệu theo một yêu cầu nhất định.
Có 5 thuật toán tìm kiếm mà mọi lập trình viên đều nên biết:
- Thuật toán tìm kiếm Linear Search
- Thuật toán tìm kiếm nhị phân – Binary Search
- Thuật toán tìm kiếm tam phân – Ternary Search
- Thuật toán tìm kiếm Jump Search
- Thuật toán tìm kiếm Exponential Search
Thuật toán sắp xếp nhanh (Sort Algorithms)
Mục đích sử dụng của các thuật toán sắp xếp chính là dùng để đặt dữ liệu theo cách có tổ chức. Các thành phần sẽ được so sánh với nhau rồi xác định thứ tự tương ứng. Thuật toán này đòi hỏi cần nhiều thời gian để thực hiện vô số vòng lặp so sánh. Sau đó mới có thể đưa ra kết quả theo thứ tự mà lập trình viên mong muốn. Tuy nhiên, chính tính đơn giản lại giúp Sort Algorithms được ưa chuộng hơn bao giờ hết.
Thuật toán lập trình động (Dynamic Programming Algorithms)
Đây là một thuật toán hữu ích trong việc giải quyết những vấn đề phức tạp liên quan đến trí tuệ. Khi sử dụng Dynamic Programming Algorithms, lập trình viên sẽ phân tách các vấn đề thành nhiều bài toán. Sau đó họ mới giải quyết từng phần một để rồi đưa ra câu trả lời cho vấn đề. Với đặc trưng vừa rồi, thuật toán lập trình động được ví như một thuật toán chia để trị.
Thuật toán phân tính liên kết (Link Analysis)
Thuật toán phân tích liên kết thường được sử dụng chủ yếu trong lĩnh vực mạng. Nó cung cấp khả năng tương quan giữa các thực thể khác nhau trong một miền quan trọng cho các công cụ tìm kiếm. Với ý nghĩa vừa rồi nên phân tích liên kết đã được ứng dụng nhiều trên các trang truyền thông xã hội như Facebook hay Twitter.
Làm thế nào để học thuật toán hiệu quả?
Thuật toán nắm một vai trò khá quan trọng trong việc tiếp cận đến bất cứ vấn đề nào liên quan đến lập trình. Do đó, việc học thuật toán lại càng trở nên cần thiết hơn bao giờ hết. Nếu bạn chưa biết nên bắt đầu từ đâu hay học như thế nào thì có thể tham khảo một số lời khuyên ngay dưới đây:
- Đầu tiên, bạn cần hiểu được khái niệm để biết thuật toán có những tính chất nào. Hiểu ở đâu không phải là kiểu nay học mai quên, cưỡi ngựa xem hoa. Thay vào đó hãy tìm hiểu căn nguyên của vấn đề để đưa ra được cách giải phù hợp.
- Tìm hiểu và nắm vững về các ngôn ngữ lập trình hay các cách biểu diễn thuật toán. Điều đó sẽ giúp bạn không phải mò mẫm mà có trong tay tiền đề để code nhoay nhoáy.
- Nắm vững kiến thức liên quan đến cấu trúc dữ liệu từ cơ bản đến nâng cao. Đơn giản là vì “Cấu trúc dữ liệu và giải thuật” thường đi kèm với nhau.
- Tự tích lũy thêm kinh nghiệm bằng việc tập viết thuật toán, code thường xuyên, đều đặn.
- Tham gia các khóa học ngắn hoặc dài hạn tại các trung tâm uy tín hư Daotaotester.
Câu hỏi thường gặp
Thực tế việc học thuật toán cũng không hề khó khăn như nhiều người vẫn nghĩ. Nếu bạn có một lộ trình bài bản cùng đam mê học hỏi thì việc sở hữu mức lương khủng sẽ không còn quá xa vời.
Bạn hoàn toàn có thể tự học nhưng hãy nhớ rằng, tự đi đồng nghĩa với việc sẽ tốn nhiều thời gian hơn. Bạn sẽ phải một mình tìm hiểu tất cả mà không có ai dẫn dắt. Bởi vậy nên đôi khi chúng ta sẽ phải bắt đầu lại từ đầu khi chẳng may đi sai hướng.
Hiện nay các trường đào tạo CNTT đều đưa thuật toán vào chương trình giảng dạy như một môn học chính. Thế nhưng thời gian học lại khá hạn hẹp khi chỉ gói gọn trong 2-3 môn. Bởi vậy nên bạn có thể tham gia các khóa đào tạo tại những trung tâm uy tín như Daotaoteser để được học tập và thực hành ngay trong quá trình học.
Bất cứ ai cũng có thể học bộ môn này nhưng phù hợp hơn cả là với các lập trình viên mới vào nghề. Hiểu biết về các thuật toán sẽ giúp bạn có tư duy tốt hơn và dễ dàng giải quyết các vấn đề một cách khoa học, hiệu quả.
Tạm kết
Như vậy là chúng ta vừa cùng nhau tìm hiểu khái niệm thuật toán là gì, thuật toán có những tính chất nào. Mong rằng chia sẻ của Daotaotester sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn. Từ đó có thể đưa ra định hướng cho con đường phát triển sự nghiệp của bản thân.
