Co to jest analiza algorytmów?

Analiza algorytmów to dziedzina informatyki poświęcona zrozumieniu złożoności algorytmów. Algorytmy są na ogół definiowane jako procesy, które do końca wykonują szereg operacji. Algorytmy można wyrazić na wiele sposobów, za pomocą schematów blokowych, języka naturalnego i języków programowania komputerowego. Algorytmy są używane w matematyce, informatyce i lingwistyce, ale najczęściej stosuje się je w komputerach do wykonywania obliczeń lub przetwarzania danych. Analiza algorytmów zajmuje się algorytmami napisanymi w językach programowania komputerowego, które są oparte na formalizmie matematycznym

Algorytm to zasadniczo zestaw instrukcji dla komputera, aby wykonać obliczenia w określony sposób. Na przykład komputer użyłby algorytmu do obliczenia wypłaty pracownika. Aby komputer mógł wykonać obliczenia, potrzebuje odpowiednich danych wprowadzonych do systemu, takich jak stawka płac pracownika i liczba przepracowanych godzin.

Aby wykonać tę samą operację, może działać więcej niż jeden algorytm, ale niektóre algorytmy zużywają więcej pamięci i wymagają więcej czasu niż inne. Ponadto, skąd wiemy, jak ogólnie działają algorytmy, biorąc pod uwagę różnice między komputerami a danymi wejściowymi? W tym miejscu pojawia się analiza algorytmu.

Jednym ze sposobów przetestowania algorytmu jest uruchomienie programu komputerowego i sprawdzenie, jak działa. Problem z tym podejściem polega na tym, że mówi nam tylko, jak dobrze algorytm działa z określonym komputerem i zestawem danych wejściowych. Celem analizy algorytmu jest przetestowanie, a następnie wyciągnięcie wniosków na temat tego, jak ogólnie działa dany algorytm. Byłoby to bardzo trudne i czasochłonne na poszczególnych komputerach, dlatego badacze opracowują modele funkcjonowania komputera do testowania algorytmów.

Ogólnie rzecz biorąc, analiza algorytmów jest najbardziej związana z ustaleniem, ile czasu zajmuje uruchomienie programu i ile miejsca w pamięci potrzebuje na wykonanie programu. W szczególności informatycy wykorzystują analizę algorytmów, aby określić, w jaki sposób dane przypisane do programu wpływają na całkowity czas działania, ile pamięci potrzebuje komputer na dane programu, ile miejsca zajmuje kod programu w komputerze, czy algorytm produkuje poprawne obliczenia, jak skomplikowany jest program i jak dobrze radzi sobie z nieoczekiwanymi wynikami.