ALGORİTMALAR VE PROGRAMLAMA

Algoritmalarda girdi ve çıktı bilgileri olmalıdır. Girdi bilgisi algoritmaya dışarıdan verilirken, çıktı bilgisi ise algoritma ­içerisinde üretilir. Bu bilgiler, algoritma için tanımlı veri kümesine ait olmalıdır. Algoritmayı oluşturan adımlar doğru ve kesin bir şekilde tanımlanmalıdır. Farklı girdi bilgileri ile çalışabilen algoritmalar, her girdi için doğru bir çıktı üretmelidir. Algoritmaların daima bir sonu olmalıdır. Girilen veri boyutundan bağımsız bir şekilde, algoritma adımları farklı bir aşamaya geçebilmeli veya sonlanmalıdır. Algoritma adımları gerçekleştirilirken, algoritma sonsuz döngüye girmemelidir. Algoritmayı oluşturan adımlar, yapılan iş için kabul edilebilir bir süre içerisinde tamamlanmalıdır. Bir algoritma, aynı türdeki problemlerin hepsine uygulanabilir olmalıdır.

Sözde kod (pseudocode), bir algoritma veya program oluşturulurken kullanılan, konuşma diline benzer bir yapıya sahip, programlama dillerinin detaylarından uzak bir anlatım seklidir. Algoritmaların sözde kod ile gösterimi, oldukça yaygın ve etkili bir yöntemdir. Sözde kodlarda bir programlama diline benzeyen ifadeler kullanılsa da bu ifadelerin bilgisayar tarafından anlaşılması mümkün değildir.

Kendisini doğrudan veya dolaylı olarak çağıran algoritmalara özyinelemeli algoritma adı verilir. Bu algoritmalarda, problemler daha küçük ve basit parçalara indirgenir. Küçük parçalar için oluşturulan çözümlerin birlestirilmesiyle ana problemin çözümü elde edilir

. Geri izlemeli algoritmalar, genellikle optimizasyon problemlerinde kullanılan, problem çözümünde tüm olasılıkları deneyen algoritmalardır. Bu algoritmalarda çözüm kademeli şekilde oluşturulur. Algoritma çözüm aşamasında ilerlerken, olası çözüm yollarının hepsini deneyerek bir sonraki adıma geçmeye çalışır. Algoritmanın denediği çözüm yolundan sonuç alınamazsa, algoritma bir önceki adımda bulunan diğer olası çözüm yollarına geri döner.

Böl ve yönet algoritmaları, problemlerin mümkün olan en küçük alt parçalara ayrıldığı, her bir alt parçanın diğerlerinden bağımsız şekilde çözüldüğü algoritmalardır. Problemin genel çözümü elde edilirken alt parçalara ait çözümler belirli bir sırayla bir araya getirilir.

Dinamik programlama, karmaşık problemleri küçük parçalar halinde çözen, elde edilen sonuçları bilgisayar hafızasında bir veri yapısında saklayan, genel çözümü elde ederken de veri yapılarında saklanan sonuçları kullanan bir programlama yöntemidir.Bir problemin dinamik programlama ile çözülebilmesi için problemin alt parçalara ayrılabilmesi ve genel çözümün bu alt parçalardan oluşturulabilmesi gerekmektedir. Dinamik programlama yaygın olarak optimizasyon problemlerinde kullanılır.

Kaba kuvvet algoritmaları, genellikle problemin tanımından yola çıkarak en basit çözüm yolunu uygular ve rahatlıkla kodlanır. Fakat bu algoritmalarda çok fazla işlem yapılır ve çözüm yolu optimumdan uzaktır. Problemdeki veri hacmi büyüdükçe, kaba kuvvet algoritması ile çözüm sansı da azalır. Bir liste içerisinde eleman aramak, kaba kuvvet algoritmaların kullanımıyla çözülebilecek problemlere bir örnektir. Listenin tüm elemanları sırayla kontrol edilerek, aranan elemanın listede olup olmadığına bakılabilir. Listenin eleman sayısı arttıkça, kaba kuvvet algoritmasının çalışma süresi ve yaptığı karşılaştırmalar da artacaktır.

Bilgisayar programlarında verilerin sistematik ve etkili bir şekilde organize edilmesi için veri yapıları kullanılır. Bir veri yapısı, içerdiği elemanların mantıksal düzeni ve elemanlar üzerinde yapılabilecek işlemler ile tanımlanır.

Akış seması, algoritmaların gösteriminde kullanılan faydalı bir yöntemdir. Bir akıs semasında algoritma adımlarını ifade eden kutucuklar, adımlar arası geçisleri gösteren oklar, karar verme mekanizmaları olarak kullanılan şekiller bulunabilir. Akış seması, bir algoritmanın görsel halini ifade eder. Görsellik, algoritmaların daha kolay anlaşılabilmesine olanak sağlar. Programcılar ve çözümleyiciler tarafından yaygın olarak kullanılan akış semalarını oluşturmak için birçok farklı çizim yazılımı bulunmaktadır.

Algoritmayı oluşturan adımlar, yapılan iş için kabul edilebilir bir süre içerisinde tamamlanmalıdır. Bu ifade algoritmaların temel özelliklerinden olan “verimlilik” özelliğini belirtmektedir.

Algoritma, bir işin nasıl yapılacağını tarif eden adımlar kümesidir. Günlük hayatımızın büyük kısmında, farkında olmadan da olsa algoritmalar ile karşı karşıya geliriz. Bir yemeğin yapılmasındaki adımları içeren yemek tarifi, yerini bilmediğimiz bir restoranı bulmamıza yardımcı olan yol tarifi, bir elektronik cihazın kullanım kılavuzu, algoritmaların günlük hayatımızdaki kullanımına örnek olarak gösterilebilir.

Bir algoritmanın sahip olması gereken temel özellikler aşağıda listelenmiştir:

Bir algoritmanın sahip olması gereken temel özellikler aşağıda listelenmiştir:

Algoritmaların tanımlanmasında ve gösteriminde kullanılan farklı yöntemler mevcuttur. Bu yöntemlerden başlıcaları konuşma dili ile gösterim, akış şeması ile gösterim ve sözde kod (pseudocode) ile gösterimdir.

Akış şeması, algoritmaların gösteriminde kullanılan faydalı bir yöntemdir. Bir akış şemasında algoritma adımlarını ifade eden kutucuklar, adımlar arası geçişleri gösteren oklar, karar verme mekanizmaları olarak kullanılan şekiller bulunabilir. Akış şeması, bir algoritmanın görsel halini ifade eder. Görsellik, algoritmaların daha kolay anlaşılabilmesine olanak sağlar. Programcılar ve çözümleyiciler tarafından yaygın olarak kullanılan akış şemalarını oluşturmak için birçok farklı çizim yazılımı bulunmaktadır.

Algoritmalar kendi aralarında sınıflandırılabilir ve karşılaştırılabilir. Aynı işlevi gören algoritmalar, farklı adımlara sahip olabilir. Programcılar, kendi ihtiyaçları doğrultusunda en uygun algoritmayı tasarlamak ve kodlamak durumundadırlar.

Algoritma türleri;

Faktöriyel hesabı, özyinelemeli bir algoritma kullanılarak çözülebilecek problemlere güzel bir örnektir. 5 sayısının faktöriyeli bulunmak istendiğinde, 5’ten 1’e kadar olan tamsayılar çarpılır. Bu problemin özyinelemeli bir algoritma ile çözümünde aşağıdaki adımlar uygulanır:

Bir problemin çözümü aşamasında, kabul edilebilir bir çözüm elde edene kadar tüm olasılıkları deneyen algoritmalara kaba kuvvet algoritmaları denir. Kaba kuvvet algoritmaları, genellikle problemin tanımından yola çıkarak en basit çözüm yolunu uygular ve rahatlıkla kodlanır. Fakat bu algoritmalarda çok fazla işlem yapılır ve çözüm yolu optimumdan uzaktır. Problemdeki veri hacmi büyüdükçe, kaba kuvvet algoritması ile çözüm şansı da azalır. Bir liste içerisinde eleman aramak, kaba kuvvet algoritmaların kullanımıyla çözülebilecek problemlere bir örnektir. Listenin tüm elemanları sırayla kontrol edilerek, aranan elemanın listede olup olmadığına bakılabilir. Listenin eleman sayısı arttıkça, kaba kuvvet algoritmasının çalışma süresi ve yaptığı karşılaştırmalar da artacaktır

Veri yapılarına örnek olarak;