Låt oss dela upp skillnaden mellan ett program och en algoritm och hur de arbetar tillsammans för att utföra uppgifter inom datavetenskap.
algoritm
* Definition: En algoritm är en väl definierad, steg-för-steg-procedur eller uppsättning instruktioner för att lösa ett specifikt problem eller utföra en specifik uppgift. Det är en logisk plan, en exakt plan. Tänk på det som ett recept för en dator att följa.
* Egenskaper för en bra algoritm:
* otvetydigt: Varje steg är tydligt och har bara en tolkning.
* ändlig: Algoritmen måste avslutas efter ett begränsat antal steg. Det kan inte fortsätta för alltid.
* effektiv: Varje steg måste vara grundläggande och genomförbart på en begränsad tid med hjälp av tillgängliga resurser.
* Input: Algoritmen accepterar noll eller fler ingångar.
* Utgång: Algoritmen producerar en eller flera utgångar.
* Rätt: Det måste ge rätt resultat för alla giltiga ingångar.
* Effektivitet: Det bör använda resurser (tid och minne) effektivt.
* Exempel:
* Söker en sorterad lista för ett specifikt nummer (t.ex. binär sökning)
* Sortera en lista med namn alfabetiskt (t.ex. Merge Sort, Quicksort)
* Hitta den kortaste vägen mellan två städer på en karta (t.ex. Dijkstras algoritm)
* Beräkna ett nummer
* Representation: Algoritmer kan uttryckas på flera sätt:
* Naturligt språk: (t.ex. engelska) mindre exakt men förståeligt.
* pseudocode: En mer strukturerad och kodliknande notation som är lättare att översätta till faktisk kod. Det är en blandning av naturligt språk och programmeringsliknande konstruktioner.
* Flödesscheman: Grafiska representationer som använder symboler för att visa flödet av steg.
Program
* Definition: Ett program är en konkret implementering av en algoritm på ett specifikt programmeringsspråk. Det är algoritmen översatt till en form som en dator kan förstå och köra. Det är den faktiska koden du skriver.
* Förhållande till algoritmer: Ett program * förkroppsligar * en algoritm. Algoritmen är *idén *, och programmet är *insikten *av den idén. Du kan ha flera program som alla implementerar samma algoritm, men skriven på olika språk eller med olika kodningsstilar.
* Krav:
* Syntax: Det måste följa de grammatiska reglerna (syntaxen) för programmeringsspråket.
* semantik: Det måste ha en definierad betydelse (semantik) så att datorn vet vad man ska göra vid varje steg.
* körbar: Det måste vara i en form som datorns processor kan förstå och utföra (ofta kräver sammanställning eller tolkning).
* Exempel:
* Ett Python -skript som använder Quicksort -algoritmen för att sortera en lista med siffror.
* En Java -applikation som implementerar Dijkstras algoritm för att hitta den kortaste rutten på en karta.
* Ett C ++ -program som beräknar faktorier.
* En JavaScript -funktion som validerar en användares formulärinmatning.
hur de bidrar till exekvering
1. Problemdefinition: Först identifierar du problemet du vill lösa (t.ex. "sortera en lista med siffror").
2. algoritmdesign: Du designar en algoritm för att lösa problemet. Detta innebär att ta reda på de logiska stegen och deras ordning (t.ex. välj Quicksort som algoritmen).
3. Programimplementering: Du översätter algoritmen till ett program med hjälp av ett programmeringsspråk (t.ex. skriver ett Python -program som implementerar QuickSort).
4. sammanställning/tolkning: Programmet sammanställs sedan (översattes till maskinkod) eller tolkas (utförd rad för rad) av datorn.
5. exekvering: Datorn kör instruktionerna i programmet, efter stegen som definieras av algoritmen, för att producera den önskade utgången.
analogi
Tänk på att baka en tårta:
* algoritm: Kakreceptet (instruktionerna)
* Program: Du följer receptet, med ingredienser och verktyg för att faktiskt baka kakan.
Nyckelskillnader sammanfattade
| Funktion | Algoritm | Program |
| ---------------- | ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ |
| natur | Sammanfattning, konceptuell, en logisk plan | Betong, körbar kod |
| Representation | Naturligt språk, pseudokod, flödesscheman | Programmeringsspråk (t.ex. Python, Java, C ++) |
| exekvering | Inte direkt körbar | Körbar av en dator |
| fokus | Logik och steg för att lösa ett problem | Implementering av logiken i kod |
Kort sagt, algoritmen är "vad" (vad som måste göras), och programmet är "hur" (hur man gör det med ett specifikt språk och dator). Du kan inte ha ett fungerande program utan en underliggande algoritm, och en väl utformad algoritm är avgörande för att skapa ett effektivt och pålitligt program.
