Algorithmus

Der Algorithmus ist das zentrale Werkzeug der Informatik und Bestandteil eines jeden Computerprogramms. Jeder Algorithmus ist dabei eine spezifische Methode zur Lösung eines bestimmten Problems.

Ein Algorithmus ist somit eine Methode die ein systematisches Vorgehen zur Lösung einer Aufgabe beschreibt. In der Regel nutzen Algorithmen mathematische Verfahren zur Lösung komplexer Probleme. Der Algorithmus bietet zur Bearbeitung und Lösung der Problemstellung exakte Verfahrensvorschriften. Erst wenn die Verfahrensvorschrift exakt und vollständig formuliert ist, so handelt es sich um einen Algorithmus.

Algorithmen arbeiten still im Verborgenen und leisten Großes

In der Funktionssicht der Informatik ist der Algorithmus in einer Programmiersprache als Quellprogramm formuliert. Damit arbeiten Algorithmen – tief im Quellcode eines Programms – still und leise im Verborgenen. Ein Algorithmus bleibt unscheinbar und tritt nie sichtbar in Erscheinung. In der Kommunikationsschicht zum Anwender, also innerhalb eines Programms das Sie als Anwender tagtäglich nutzen, arbeiten nicht selten viele Algorithmen parallel nebeneinander. Der Algorithmus erweckt ein Programm somit erst zum Leben.

Algorithmen in lesbarem Quellcode oder der Maschinensprache Assembler

Algorithmen sind häufig in für Programmierer direkt lesbarem Quellcode erstellt. Ein große Anzahl von Algorithmen ist jedoch in der Maschinensprache, dem sogenannten Assembler Code programmiert. Die Maschinensprache Assembler besteht lediglich aus Bits und Bytes, also aus einer Anzahl von Nullen und Einsen und ist somit für niemand ohne Hilfsprogramm entschlüsselbar. Der Vorteil von Assemblercode ist seine extrem hohe Geschwindigkeit mit der Maschinen diesen Algorithmus interpretieren und verarbeiten können. Letztlich wird jede Computersprache und jeder Algorithmus auf einer Ebene des Systems in Maschinensprache umgewandelt.

Jeden Tag nutzen wir mehr als nur einen Algorithmus

In vielen Situationen unseres tagtäglichen Lebens nutzen wir Algorithmen ohne uns dessen bewusst zu sein. Autos, die Waschmaschine, der WLAN-Router und unser Smartphone sind elektronische Geräte die allesamt über Befehle von Algorithmen gesteuert werden. Selbst die Suche mit der Suchmaschine google basiert auf mehreren Hundert Algorithmen zur Darstellung der Suchergebnisse.

Verschiedene Algorithmen bieten unterschiedliche Strategien zur Problemlösung

Algorithmen sind vielfältig und für den Programmierer gibt es niemals nur einen Weg ein Anwendungsproblem aus der Informatik auf nur eine Art und Weise durch einen Algorithmus zu lösen, sondern immer mehrere Wege und Lösungsansätze.

Die Top 10 der Algorithmen

Unter den Programmieren gibt es besonders populäre Algorithmen. Diese Algorithmen bewähren sich besonders oft zur Lösung eines informatiktechnischen Problems und bewältigen Aufgabenstellungen besonders effizient.

  • Bubble Sort
  • Quick Sort
  • Merge Sort
  • Heap Sort
  • Divide and Conquer
  • AVL Baum
  • Hashing
  • Counting Sort
  • Minimale Spannbäume
  • Topological Sort

Jeder Algorithmus hat seine Vorteile und Stärken

In der Softwarearchitektur lernen Informatiker welcher Algorithmus in welchem Anwendungsfall die optimale Lösung ist. Dabei kommt es für die Auswahl des Algorithmus nicht immer auf Geschwindigkeit an. In vielen Fällen sind Genauigkeit oder besonders sichere Prüfverfahren gefragt. In anderen Anwendungskonstellationen kommt es auf das komplexe Zusammenspiel mehrerer Anwendungen an, so dass der Algorithmus synchron zu anderen Algorithmen arbeiten muss.

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