16Aug
Sauf si vous êtes en maths ou en programmation, le mot "algorithme" peut vous sembler grec, mais c'est l'un des éléments constitutifs de tout ce que vous utilisez pour lire cet article. Voici une explication rapide de ce qu'ils sont et comment ils fonctionnent.
Avis de non-responsabilité: Je ne suis pas professeur de mathématiques ou d'informatique, donc tous les termes que j'utilise ne sont pas techniques. C'est parce que j'essaie de tout expliquer en anglais, car les gens ne sont pas très à l'aise avec les mathématiques. Cela étant dit, il y a des maths impliqués, et c'est inévitable. Math geeks, n'hésitez pas à corriger ou mieux expliquer dans les commentaires, mais s'il vous plaît, gardez simple pour les mathématiquement peu enclins parmi nous.
Image par Ian Ruotsala
Qu'est-ce qu'un algorithme?
Le mot «algorithme» a une étymologie similaire à «algèbre», sauf que cela se réfère au mathématicien arabe lui-même, al-Khwarizmi( juste une friandise intéressante).Un algorithme, pour les non-programmeurs parmi nous, est un ensemble d'instructions qui prennent une entrée, A, et fournissent une sortie, B, qui modifie les données impliquées d'une certaine manière. Les algorithmes ont une grande variété d'applications. En mathématiques, ils peuvent aider à calculer des fonctions à partir de points dans un ensemble de données, parmi des choses beaucoup plus avancées. En dehors de leur utilisation dans la programmation elle-même, ils jouent des rôles majeurs dans des domaines tels que la compression de fichiers et le chiffrement de données.
Un ensemble d'instructions de base
Supposons que votre ami vous rencontre dans une épicerie et que vous le guidiez vers vous. Vous dites des choses comme «entrer par les portes du côté droit», «passer la section des poissons sur la gauche» et «si vous voyez la laiterie, vous me passez». Les algorithmes fonctionnent comme ça. Nous pouvons utiliser un organigramme pour illustrer les instructions en fonction de critères que nous connaissons à l'avance ou que nous connaissons au cours du processus.
( image intitulée "Programme de déglaçage" EDIT: avec l'aimable autorisation de Trigger et Freewheel)
Depuis START, vous descendez le chemin, et selon ce qui se passe, vous suivez le "flow" jusqu'à un résultat final. Les organigrammes sont des outils visuels qui peuvent plus facilement représenter un ensemble d'instructions utilisées par les ordinateurs. De même, les algorithmes aident à faire de même avec plus de modèles mathématiques.
Graphiques
Utilisons un graphique pour illustrer les différentes façons de donner des directions.
Nous pouvons exprimer ce graphique comme une connexion entre tous ses points. Afin de reproduire cette image, nous pouvons donner une série d'instructions à quelqu'un d'autre.
Méthode 1
Nous pouvons représenter cela comme une série de points, et l'information suivrait la forme standard de graph ={ (x1, y1),( x2, y2),. ..,( xn, yn)}.Graphique
={ (0,0),( 3,0),( 3,3),( 5,5),( 7,10),( 8,7),( 9,4),( 10,1
Il est assez facile de tracer chaque point, l'un après l'autre, et de les relier au point précédent. Cependant, imaginez un graphique avec un millier de points ou plusieurs segments qui vont dans tous les sens. Cette liste aurait beaucoup de données, non? Et puis avoir à connecter chacun, un à la fois, peut être une douleur.
Méthode 2
Une autre chose que nous pouvons faire est de donner un point de départ, la pente de la ligne entre le point suivant et le prochain point, et d'indiquer le point suivant en utilisant la forme standard du graphique ={ (point de départ}, [m1, x1, h1],. .., [mn, xn, hn]}. Ici, la variable 'm' représente la pente de la ligne, 'x' représente la direction dans laquelle compter( si x ou y), et 'h'vous indique combien de compter dans cette direction. Vous pouvez également vous rappeler de tracer un point après chaque mouvement
graphique ={ (0,0), [0, x, 3], [0, y, 3], [1, x, 2], [2.5, x, 2], [-3, x, 1], [-3, x, 1], [-3, x, 1]}
Vous vous retrouverez avec leVous pouvez voir que les trois derniers termes de cette expression sont les mêmes, donc nous pourrons peut-être réduire cela en disant simplement "répète trois fois" d'une certaine manière.'apparaître, cela signifie répéter la dernière chose Nous pouvons faire ceci:
graphe ={ (0,0), [0, x, 3], [0, y, 3], [1, x, 2],[2,5, x, 2], [-3, x, 1], [R = 2]}
Et si les points individuels ne comptent pas vraiment, et seulement le graphique lui-même fait? Nous pouvons consolider ces trois dernières sections comme suit:
graphique ={ (0,0), [0, x, 3], [0, y, 3], [1, x, 2], [2.5, x, 2], [-3, x, 3]}
Il raccourcit un peu les choses d'où elles étaient auparavant.
Méthode 3
Essayons de le faire d'une autre manière.
y = 0, 0≤x≤3
x = 0, 0≤y≤3
y = x, 3≤x≤5
y = 2,5x-7,5, 5≤x≤7
y = -3x + 29, 7≤x≤8
y = -3x + 29, 8≤x≤9
y = -3x + 29, 9≤x≤10
Ici nous l'avons en termes algébriques purs. Encore une fois, si les points n'ont pas d'importance et que seul le graphique le permet, nous pouvons regrouper les trois derniers éléments.
y = 0, 0≤x≤3
x = 0, 0≤y≤3
y = x, 3≤x≤5
y = 2,5x-7,5, 5≤x≤7
y = -3x + 29, 7≤x≤10
Maintenant, la méthode que vous choisissez dépend de vos capacités. Peut-être que vous êtes génial avec les mathématiques et les graphiques, alors vous choisissez la dernière option. Peut-être que vous êtes bon en navigation, alors vous choisissez la deuxième option. Dans le domaine des ordinateurs, cependant, vous effectuez de nombreux types de tâches et la capacité de l'ordinateur ne change pas vraiment. Par conséquent, les algorithmes sont optimisés pour les tâches qu'ils accomplissent.
Un autre point important à noter est que chaque méthode repose sur une clé.Chaque ensemble d'instructions est inutile, sauf si vous savez quoi faire avec eux. Si vous ne savez pas que vous êtes censé tracer chaque point et relier les points, le premier ensemble de points ne veut rien dire. Si vous ne savez pas ce que chaque variable signifie dans la seconde méthode, vous ne saurez pas comment les appliquer, tout comme la clé d'un chiffrement. Cette clé fait également partie intégrante de l'utilisation des algorithmes, et souvent, cette clé est trouvée dans la communauté ou via une "norme".
Compression de fichiers
Lorsque vous téléchargez un fichier. zip, vous en extrayez le contenu pour pouvoir utiliserest à l'intérieur de celui-ci. De nos jours, la plupart des systèmes d'exploitation peuvent plonger dans des fichiers. zip comme s'ils étaient des dossiers normaux, en faisant tout en arrière-plan. Sur ma machine Windows 95 il y a plus de dix ans, j'ai dû tout extraire manuellement avant de pouvoir voir autre chose que les noms de fichiers à l'intérieur. En effet, ce qui était stocké sur le disque sous forme de fichier. zip n'était pas utilisable. Pensez à un canapé-lit. Lorsque vous souhaitez l'utiliser comme lit, vous devez retirer les coussins et les déplier, ce qui prend plus de place. Lorsque vous n'en avez pas besoin ou que vous voulez le transporter, vous pouvez le replier.
Les algorithmes de compression sont ajustés et optimisés spécifiquement pour les types de fichiers auxquels ils sont destinés. Les formats audio, par exemple, utilisent chacun une manière différente de stocker des données qui, lorsqu'elles sont décodées par le codec audio, donnent un fichier sonore similaire à la forme d'onde originale. Pour plus d'informations sur ces différences, consultez notre article précédent, Quelles sont les différences entre tous ces formats audio? Les formats audio sans perte et les fichiers. zip ont un point commun: ils donnent tous deux les données originales dans leur forme exacte après le processus de décompression. Les codecs audio avec perte utilisent d'autres moyens pour économiser de l'espace disque, tels que les fréquences de rognage qui ne peuvent pas être entendues par les oreilles humaines et lisser la forme d'onde dans les sections pour se débarrasser de certains détails. En fin de compte, bien que nous ne puissions pas vraiment entendre la différence entre une piste MP3 et une piste de CD, il y a certainement un déficit d'information dans le premier.
Chiffrement des données Les algorithmes
sont également utilisés lors de la sécurisation des données ou des lignes de communication. Au lieu de stocker des données de manière à utiliser moins d'espace disque, elles sont stockées d'une manière indétectable par d'autres programmes. Si quelqu'un vole votre disque dur et commence à le scanner, il peut ramasser des données même lorsque vous supprimez des fichiers car les données elles-mêmes sont toujours là, même si l'emplacement de transfert vers lui est parti. Lorsque les données sont chiffrées, tout ce qui est stocké ne ressemble pas à ce qu'il est. Il semble généralement aléatoire, comme si la fragmentation s'était accumulée au fil du temps. Vous pouvez également stocker des données et les faire apparaître comme un autre type de fichier. Les fichiers image et les fichiers musicaux sont bons pour cela, car ils peuvent être assez volumineux sans attirer l'attention, par exemple. Tout cela est fait en utilisant des algorithmes mathématiques, qui prennent une sorte d'entrée et la convertissent en un autre type de sortie très spécifique. Pour plus d'informations sur le fonctionnement du chiffrement, consultez HTG Explications: Qu'est-ce que le chiffrement et comment cela fonctionne-t-il?
Les algorithmes sont des outils mathématiques qui fournissent une variété d'utilisations en informatique. Ils travaillent pour fournir un chemin entre un point de départ et un point final d'une manière cohérente, et fournissent les instructions pour le suivre. En savoir plus que ce que nous avons souligné?Partagez vos explications dans les commentaires!