Thuật toán là gì? 12 thuật toán mà lập trình viên nên biết

Thuật toán không chỉ là một khái niệm quen thuộc trong lĩnh vực lập trình mà còn được ứng dụng rộng rãi trong nhiều khía cạnh của cuộc sống. Tuy nhiên, không phải ai cũng hiểu rõ thuật toán là gì, hoạt động như thế nào và tại sao lại đóng vai trò quan trọng như vậy. Bài viết này sẽ giúp bạn có cái nhìn toàn diện về thuật toán, từ những định nghĩa cơ bản đến những thuật toán phổ biến hiện nay.

1. Thuật toán là gì?

Khi nhắc đến thuật toán, điều đầu tiên mà nhiều người nghĩ tới là các dòng mã phức tạp trong máy tính. Tuy nhiên, thuật toán là gì có thể được hiểu đơn giản là một tập hợp các bước logic, rõ ràng và có trật tự nhằm giải quyết một vấn đề cụ thể.

Thuật toán không chỉ giới hạn trong lập trình mà còn tồn tại trong nhiều khía cạnh khác như toán học, khoa học và thậm chí trong đời sống hàng ngày. Ví dụ, công thức nấu ăn cũng có thể coi là một dạng thuật toán vì nó là chuỗi các bước cụ thể để tạo ra món ăn.

Thuật toán trong tin học là gì? Chỉ cách giải một bài toán bằng chương trình máy tính

2. Lợi ích khi sử dụng thuật toán là gì?

Hiểu thuật toán là gì giúp bạn nhận thức được tầm quan trọng của chúng trong cuộc sống và công việc, đặc biệt nếu bạn muốn trở thành một lập trình viên giỏi:

Tối ưu hóa hiệu suất: Thuật toán giúp xử lý các vấn đề phức tạp một cách nhanh chóng và hiệu quả. Chúng là yếu tố then chốt để cải thiện hiệu suất hoạt động của phần mềm, thiết bị và hệ thống.
Xử lý dữ liệu: Trong thời đại dữ liệu lớn (Big Data), thuật toán là công cụ không thể thiếu để phân tích, sắp xếp và tìm kiếm thông tin từ lượng dữ liệu khổng lồ.
Khả năng bảo mật cao: Những thuật toán đều được mã hóa và dùng để truyền tải thông tin thành chuỗi ký tự. Do vậy, việc truyền và nhận dữ liệu sẽ tốt hơn.
Ứng dụng rộng rãi: Thuật toán hiện diện ở khắp mọi nơi, từ công cụ tìm kiếm như thuật toán Google, mạng xã hội như thuật toán Facebook, thuật toán TikTok cho đến các hệ thống trí tuệ nhân tạo (AI).

Thuật toán TikTok là gì? Thuật toán TikTok được hiểu là một hệ thống thông tin quyết định Video nào sẽ xuất hiện trên trang cá nhân Dành cho bạn dựa trên sở thích

3. Thuật toán có những đặc trưng nổi bật nào?

Sai khi đã hiểu rõ về khái niệm thuật toán là gì, để có thể nắm bắt và sử dụng dễ dàng hơn, bạn cần hiểu những đặc điểm của thuật toán:

Tính xác định: Mỗi thuật toán gồm những bước rõ ràng và nếu thực thi tốt theo đúng trình tự thì bạn sẽ nhanh chóng đạt kết quả như mong muốn.
Tính hữu hạn: Nếu không có tính hữu hạn thì thuật toán thực hiện sẽ dễ bị sai và có thể xảy ra tình trạng lặn vô tận, thậm chí là không cho kết quả chính xác. Do vậy thuật toán cần có tính hữu hạn để đảm bảo tính xác thực của kết quả.
Tính đúng: Nếu bạn làm một đề bài nào hoặc trả lời câu hỏi nào thì yếu tố quan trọng nhất chính là tìm ra kết quả chính xác.
Tính hiệu quả: Tính hiệu quả liên quan đến lượng tài nguyên tính toán được sử dụng. Nó sẽ giúp xem xét thời gian, dung lượng để có thể chạy được chương trình cụ thể.

Mô tả thuật toán là gì chính là việc liệt kê các bước cần thực hiện công việc

4. 12 thuật toán hữu ích cho lập trình viên

Để hỗ trợ tốt hơn cho công việc thì ngoài việc hiểu thuật toán là gì, hãy cùng tìm hiểu cụ thể các loại thuật toán dưới đây:

Thuật toán tìm kiếm

Thuật toán tìm kiếm là một chức năng cơ bản, đóng vai trò quan trọng trong lập trình. Nó thường liên quan đến việc tìm kiếm dữ liệu trong cơ sở dữ liệu nội bộ để lấy thông tin cụ thể. Ba cách tiếp cận phổ biến là tìm kiếm tuyến tính, tìm kiếm nhị phân và tìm kiếm nội suy.

Thuật toán sắp xếp

Thuật toán sắp xếp giúp tổ chức dữ liệu theo thứ tự logic hoặc có cấu trúc. Chúng so sánh các phần tử để xác định thứ tự, ví dụ như sắp xếp tăng dần hoặc giảm dần. Các loại thuật toán phổ biến bao gồm sắp xếp hợp nhất, sắp xếp đếm và sắp xếp nhóm.

Thuật toán lập trình động

Thuật toán lập trình động giải quyết các vấn đề phức tạp bằng cách chia nhỏ chúng thành các bài toán con. Nó ghi nhớ kết quả trung gian để tái sử dụng, giúp tăng hiệu quả xử lý. Điển hình thuật toán này thường dùng trong tối ưu hóa chuỗi hoặc tính toán lũy thừa.

Thuật toán Hashing

Thuật toán Hashing dùng để xác định dữ liệu vào các vị trí bộ nhớ thông qua hàm băm. Nó hỗ trợ phát hiện lỗi, quản lý bộ nhớ cache, mật mã và tra cứu. Đây là công cụ quan trọng trong định danh dữ liệu duy nhất và xử lý nhanh.

Thuật toán Hashing có vai trò chính là phát hiện ra lỗi

Thuật toán Dijkstra

Thuật toán Dijkstra giúp tìm đường đi ngắn nhất giữa hai nút trong đồ thị. Phương pháp này đảm bảo độ chính xác cao trong các bài toán về đường đi tối ưu hóa. Nó thường được sử dụng trong các ứng dụng ở mọi thứ, trừ trí tuệ nhân tạo và thiết kế trò chơi.

Thuật toán phân tích liên kết

Thuật toán phân tích liên kết thường dùng trong mạng xã hội hoặc công cụ tìm kiếm. Nó liên kết các đối tượng trong cùng một miền thông qua ma trận hoặc đồ thị phức tạp. Facebook, Google và Twitter là những ví dụ sử dụng thuật toán này.

Đọc thêm bài viết khác:

Thuật toán phân tích cú pháp và xâu ký tự

Quá trình tạo xâu tương ứng luôn quan trọng với miền và phần tử mạng. Thuật toán xâu ký tự sẽ làm tăng khả năng trong các tình huống mà các xấu phải khớp trong một chuỗi dài hoặc xác nhận chuỗi bằng cách phân tích cú pháp. Thường thì thuật toán này được sử dụng cho việc phát triển web cho URL.

Thuật toán Mô-đun

Thuật toán Mô-đun thực hiện các nhiệm vụ nhỏ trong một quy trình tổng thể. Nó đơn giản hóa các hệ thống mã hóa phức tạp và cải thiện hiệu suất xử lý. Đối với số học mô-đun thì thông số hiện đang xử lý chỉ là số nguyên và các phép tính toán là cộng, trừ, nhân và chia.

Thuật toán mô-đun là một dạng của thuật toán lập trình cơ bản

Thuật toán biến đổi Fourier

Fourier chuyển đổi tín hiệu từ miền thời gian sang miền tần số, ứng dụng trong wifi, điện thoại và thiết bị số, bộ định vị. Đây là công cụ quan trọng trong xử lý tín hiệu số và truyền thông.

Thuật toán mã hóa Huffman

Huffman hoạt động bằng cách xem tần suất xuất hiện của ký tự khác nhau và sắp xếp chúng trong một cây mã hóa.

Thuật toán các tập không giao nhau

Thuật toán này quản lý các tập hợp rời rạc, thường áp dụng trong đồ thị hoặc xử lý ảnh. Nó kết nối các phần tử thuộc các nhóm khác nhau, hỗ trợ phân đoạn hoặc phân loại dữ liệu.

Hệ số tích phân

Đây là thuật toán giúp phân tích lũy thừa số nguyên tố của một số tổng hợp. Nó hỗ trợ những vấn đề phức tạp của nền tảng mã hóa. Nó giúp giải quyết những số nguyên phức hợp lớn.

Trên đây là những chia sẻ tổng quát của Đức Tín Group 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 vô cùng hữu ích giúp bạn hiểu được nền tảng của công nghệ ngày nay.