cs.phhsnews.com


cs.phhsnews.com / Jaké jsou počítačové algoritmy a jak fungují?

Jaké jsou počítačové algoritmy a jak fungují?


Pokud jste v matematice nebo programování, slovo "algoritmus" by mohlo být pro vás řeč, ale je to jeden ze stavebních bloků vše, co používáte k přečtení tohoto článku. Zde je stručné vysvětlení toho, čím jsou a jak fungují.

Odmítnutí odpovědnosti: Nejsem učitel matematiky nebo informatiky, takže všechny termíny, které používám, nejsou technické. To je proto, že se snažím vysvětlit vše v obyčejné angličtině, protože lidé nejsou s matematikou příliš spokojeni. To je řečeno, existuje nějaká matematika, a to je nevyhnutelné. Math geeks, neváhejte opravit nebo lépe vysvětlit v komentářích, ale prosím, držte to jednoduché pro matematicky odhodlaný mezi námi.

Obrázek Ian Ruotsala

Co je to algoritmus?

algoritmus 'má etymologii podobnou' algebru ', kromě toho, že se odkazuje na arabského matematika sám, al-Khwarizmi (jen zajímavý tidbit). Algoritmus pro neprogramátory mezi námi je sada instrukcí, které mají vstup A, a poskytují výstup, B, který nějakým způsobem mění data. Algoritmy mají širokou škálu aplikací. V matematice mohou pomáhat při výpočtu funkcí z bodů v datovém souboru, v mnohem pokročilejších věcech. Kromě jejich použití v programování samy o sobě hrají hlavní roli ve věci komprese souborů a šifrování dat.

Základní sada instrukcí

Řekněme, že váš přítel se s vámi setkává v obchodě s potravinami a ty ho vedete směrem k vy. Říkáte věci jako "přijít přes pravé dveře", "projít část ryby vlevo" a "jestliže uvidíte mlékárnu, prošel jste mě." Algoritmy fungují takto. Můžeme použít vývojový diagram pro ilustraci pokynů na základě kritérií, které známe předem nebo se dozvíme během procesu.

(obrázek s názvem "Icebreaking Routine" EDIT: s laskavým svolením Trigger a Freewheel)

Z START byste hlava po cestě a v závislosti na tom, co se děje, sledujte "tok" na konečný výsledek. Vývojové diagramy jsou vizuální nástroje, které mohou pochopitelně představovat soubor instrukcí používaných počítači. Podobně algoritmy pomáhají dělat totéž s více matematickými modely.

Grafy

Použijeme graf k ilustraci různých způsobů, jak můžeme dát směry.

Tento graf můžeme vyjádřit jako spojení mezi všemi jeho bodů. Abychom reprodukovali tento obrázek, dáme sadu instrukcí někomu jinému.

Metoda 1

Můžeme to reprezentovat jako sérii bodů a informace budou následovat standardní formu grafu = {(x1 , y1), (x2, y2), ... (xn, yn).

graf = {(0,0), (3,0), (3,3) 7,10), (8,7), (9,4), (10,1)}

Je velmi snadné vykreslovat každý bod jeden po druhém a připojit je k předchozímu bodu. Představte si však graf s tisíci body nebo více segmentů, které se budou každým způsobem dělat. Ten seznam by měl hodně dat, ne? A pak se musejí spojit každý jeden, jeden po druhém, může to být bolest.

Metoda 2

Další věc, kterou můžeme udělat, je dát výchozí bod, sklon linky mezi ním a dalším bodem a uveďte, kde lze očekávat další bod pomocí standardní formy grafu = {(počáteční bod}, [m1, x1, h1], ..., [mn, xn, hn]}. řádek 'x' představuje směr pro započítání (ať už x nebo y) a 'h' vám ​​říká, kolik se má počítat ve zmíněném směru.Můžete také zapamatovat, že vykreslíte bod po každém pohybu

graf = {0, 0, 0, x, 3], [1, x, 2], [ 3, x, 1], [-3, x, 1]}

Ukončíte stejný graf. Můžete vidět, že poslední tři výrazy v tomto výrazu jsou stejné, takže můžeme být schopni jak to vidíte, znamená to opakovat poslední věc: Můžeme to udělat:

graph = {(0 , 0), [0, x, 3], [0, y, 3], [1, x, 2] 2], [-3, x, 1], [R = 2]}

Co když jednotlivé body nezáleží na tom, a pouze samotný graf? Tyto poslední tři části můžeme konsolidovat takto:

2, 3, x, 3], [1, x, 2], [3, x, 3]}

Zkuste to trochu zkrátit od místa, kde byly předtím.

Metoda 3

Zkusme to udělat jiným způsobem

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

Zde máme v čistých algebraických termínech. Ještě jednou, pokud body samy o sobě nezáleží a pouze graf dělá, můžeme konsolidovat poslední tři položky:

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

záleží na vašich schopnostech. Možná jste skvělí s matematikou a grafováním, takže si vyberete poslední možnost. Možná jste v navigaci dobře, takže si vyberete druhou možnost. V oblasti počítačů však děláte mnoho různých druhů úkolů a schopnost počítače se opravdu nemění. Proto jsou algoritmy optimalizovány pro úkoly, které dokončí.

Dalším důležitým bodem, který je třeba poznamenat, je, že každá metoda závisí na klíči. Každá sada pokynů je k ničemu, pokud nevíte, co s nimi dělat. Pokud nevíte, že byste měli vykreslovat každý bod a připojit tečky, první sada bodů neznamená nic. Pokud nevíte, co každá proměnná znamená ve druhé metodě, nebudete vědět, jak je aplikovat, podobně jako klíč k šifře. Tento klíč je také nedílnou součástí používání algoritmů a často se tento klíč nachází v komunitě nebo prostřednictvím "standardního".

Komprese souborů

Při stahování souboru .zip extrahujete obsah tak, aby můžete použít vše, co je uvnitř. Většina operačních systémů se dnes může ponořit do souborů ZIP, jako by byly normální složky, dělat všechno na pozadí. Na mém počítači se systémem Windows 95 před více než deseti lety jsem musel vše extrahovat ručně, než jsem viděl něco víc než názvy souborů uvnitř. Protože to, co bylo uloženo na disku jako soubor ZIP, nebylo v použitelném formuláři. Přemýšlejte o rozkládací gauč. Když jej chcete použít jako postel, musíte odstranit polštáře a rozvinout, což zabere více místa. Když je nepotřebujete, nebo ho chcete převést, můžete jej vrátit zpět.

Kompresní algoritmy jsou upraveny a optimalizovány speciálně pro typy souborů, na které jsou cíleny. Zvukové formáty například používají jiný způsob ukládání dat, které při dekódování zvukovým kodekem poskytují zvukový soubor podobný původnímu tvaru vlny. Další informace o těchto rozdílech naleznete v našem předchozím článku, Jaké jsou rozdíly mezi všemi těmito formáty zvuku? Lossless audio formáty a .zip soubory mají jednu společnou věc: oba poskytují originální data ve své přesnou podobě po procesu dekomprese. Ztráty zvukové kodeky používají jiné prostředky k úsporám místa na disku, jako jsou ořezávací frekvence, které nemohou být slyšeny lidskými ušima a vyhlazovat průběh v sekcích, aby se zbavili některých detailů. Nakonec, i když možná nebudeme schopni skutečně slyšet rozdíl mezi MP3 a CD stopou, tam je určitě deficit informací v první.

Šifrování dat

Algoritmy se také používají při zabezpečení dat nebo komunikace line. Namísto ukládání dat, takže používá méně místa na disku, je uložen způsobem, který nelze detekovat jinými programy. Pokud někdo ukradne váš pevný disk a začne jej skenovat, může zvednout data i v případě, že odstraníte soubory, protože samotná data jsou stále tam, přestože je místo přesměrování k němu pryč. Když jsou data šifrována, vše, co je uloženo, nevypadá jako to, co je. Obvykle vypadá náhodně, jako kdyby se časem rozpadla. Můžete také ukládat data a ukládat je jako jiný typ souboru. Obrazové soubory a hudební soubory jsou pro to dobré, protože mohou být poměrně velké, aniž by se například nakreslili podezření. To vše se provádí pomocí matematických algoritmů, které vezmou nějaký druh vstupu a převedou jej na jiný, velmi specifický typ výstupu. Další informace o tom, jak funguje šifrování, naleznete v dokumentu HTG Vysvětluje: Co je šifrování a jak funguje?


Algoritmy jsou matematické nástroje, které poskytují různé využití v informatice. Pracují tak, aby konzistentně poskytovaly cestu mezi počátečním bodem a koncovým bodem a poskytovaly pokyny, aby je následovaly. Víte víc než to, co jsme zdůraznili? Sdělte své vysvětlení v komentáři!


ŽIvot s Chromebookem: můžete přežít pouze pomocí prohlížeče Chrome?

ŽIvot s Chromebookem: můžete přežít pouze pomocí prohlížeče Chrome?

Chromebooky se stávají stále oblíbenějšími a téměř 2 miliony prodaných v prvním čtvrtletí roku 2016. Ale Chromebook se stále zdá trochu děsivý - jak žijete pouze s prohlížečem Chrome? Je to opravdu dostačující pro laptop? Jak můžete používat prohlížeč? Mnoho lidí tráví většinu času počítače v prohlížeči a prohlížečem je často Google Chrome.

(how-to)

Nedávno oblíbený fotograf Trey Ratcliff řekl, že udělal koupi fotoaparátů DSLR, protože kamery bez zrcadlového zrcadla jsou budoucnost.

Nedávno oblíbený fotograf Trey Ratcliff řekl, že udělal koupi fotoaparátů DSLR, protože kamery bez zrcadlového zrcadla jsou budoucnost.

Dnes se budeme trochu učit o historii kamer, co "zrcadlí" kamery, a jak tato nová generace fotoaparátů zapadá do historie fotografie a rozvoje lepšího a kvalitnějšího vybavení. Pokračujte v čtení, abyste se rozhodli pro sebe - je Trey na penězích a DSLR skutečně umírá? Nebo jsou tyto "zrcadlové" kamery určeny k tomu, aby byly Betamaxem moderní kamerové techniky?

(how-to)