O que é algoritmo: Definição e exemplos

O algoritmo é um procedimento predefinido que resolve problemas ou realiza tarefas passo a passo. Várias situações do cotidiano usam algoritmos para se organizarem, mas é na ciência da computação e no desenvolvimento de softwares que eles se destacam. Um exemplo conhecido de algoritmo é o algoritmo do Google, que determina a ordem dos resultados exibidos pelas buscas. Feeds, como os do Facebook e do Instagram, também usam algoritmo.

O que é algoritmo: Definição simplificada

Os algoritmos consistem em sequências predefinidas e finitas de ações, usadas para solucionar um problema. Em outras palavras, algoritmos são usados para executar tarefas específicas seguindo uma sequência predeterminada, ou convertendo valores de entrada em valores de saída. Os algoritmos independem da linguagem usada e, portanto, funcionam com ou sem a ajuda de máquinas. Apesar de serem mais comumente encontrados na matemática e na informática, algoritmos também coordenam outras situações do cotidiano: semáforos de trânsito e botões de elevador, por exemplo.

O que é algoritmo: 6 propriedades

Antigamente, algoritmos eram compreendidos de forma mais ampla. Hoje, contudo, é possível listar seis propriedades essenciais que definem o que é um algoritmo.

Eficácia

Cada passo do processo descrito pelo algoritmo precisa ser claro e eficiente. Isso significa que todas as instruções precisam fazer sentido e serem inequívocas, para que obtenham o resultado ou valor de saída esperado, sem que haja ambiguidade ou dúvida.

Exequibilidade

Cada passo e cada ação precisa ter lógica e ser exequível.

Finitude

O objetivo de um algoritmo é converter dados de entrada em dados de saída. Isso só pode ser feito se o algoritmo descrever um processo finito. Portanto, os algoritmos precisam estabelecer um objetivo final, seja restringindo a quantidade de caracteres ou limitando o espaço de memória, por exemplo.

Término

Os passos exequíveis, lógicos e finitos devem levar a uma saída, ou seja, a um resultado, em um tempo determinado. O processo precisa ter um objetivo final e não pode cair em ciclos.

Repetição

As mesmas entradas, sob as mesmas circunstâncias, devem sempre levar aos mesmos resultados ou valores de saída. É por causa dessa propriedade que os algoritmos resolvem problemas de maneira confiável.

Determinação

Na sequência de etapas de um algoritmo, há sempre uma única maneira de se resolver um problema. As etapas subsequentes são, portanto, claramente definidas pelos resultados intermediários e não são aleatórias.

Importância do algoritmo

Nos séculos XIX e XX, os algoritmos desempenharam um papel importante, principalmente nas áreas da matemática e da lógica, tendo sido bastante discutidos desde então. Atualmente, os algoritmos estão presentes em diversas situações do nosso cotidiano, mesmo que não percebamos sua presença em recursos de uso diário, como em caixas de supermercado, dispositivos de navegação (GPS) ou buscas no Google.

Na ciência da computação, algoritmos são a base da programação. Todos que desejam aprender a programar logo percebe que quase todo programa utiliza algoritmos para executar tarefas. Assim, podemos dizer que todo programa é um algoritmo.

Contudo, nem todo algoritmo é um programa, pois os algoritmos independem de linguagens de programação. Eles também podem ser elaborados em linguagens “naturais”, representados em fórmulas matemáticas ou executados manualmente. O conceito de algoritmo tem origem no século VIII e deriva do nome do matemático al-Chwarizmi, cujo nome completo é Abu Dscha ’far Muhammad ibn Musa al-Chwārizmī.

Aplicações do algoritmo

Algoritmos não se restringem a linguagens, métodos ou áreas de aplicação específicos. Como a função deles é resolver problemas, eles oferecem procedimentos que envolvem diferentes variáveis e etapas, seja em dispositivos de navegação, sistemas de recomendação de lojas virtuais, anúncios em tempo real, aplicativos de tradução ou em simuladores. Principalmente com o big data e inteligência artificial, os algoritmos têm adquirido uma importância cada vez maior. A quantidade de dados vem aumentando enormemente com a digitalização e o desenvolvimento de tecnologias inteligentes, como smartphones, smartwatches, smart homes e veículos autônomos.

Em um contexto cada vez mais tecnológico, não bastam somente computadores e servidores com potência suficiente. Algoritmos capazes de organizar, avaliar, processar e aplicar essa grande quantidade de dados são essenciais. Sensores para veículos autônomos são um exemplo: eles acionam ações por meio do registro de dados coletados. Previsões meteorológicas também são calculadas com base em algoritmos.

Mecanismos de busca e pathfinding, no contexto da informática, também não seriam possíveis sem a existência dos algoritmos. Para a busca, análise e indexação de conteúdos on-line, são utilizados robôs chamados crawlers. Eles catalogam e indexam dados com base nos algoritmos dos mecanismos de busca. Classificação e exibição dos resultados das buscas dependem de uma catalogação otimizada. Os algoritmos dos mecanismos de busca servem, então, como orientação para o SEO.

Exemplos de algoritmo

Novos algoritmos, com novas possibilidades de utilização, surgem diariamente. A seguir, alguns exemplos demonstram como os algoritmos funcionam na prática:

Algoritmo do Google

Quando você digita um termo na busca do Google, ele apresenta uma lista com diversos sites sobre o assunto pesquisado. É o algoritmo do mecanismo de busca do Google que faz essa seleção. Ele organiza resultados de acordo com critérios como relevância, uso de palavras-chave, estrutura de links, legibilidade e confiabilidade. No entanto, o algoritmo exato do Google, assim como seu funcionamento, permanece um segredo.

Receitas culinárias

A estrutura de uma receita de culinária ilustra o princípio de funcionamento de um algoritmo. Os ingredientes podem ser entendidos como as entradas, que levam a um resultado (saída), após uma sequência específica e fixa de ações. Sites de culinária modernos também possibilitam recalcular a quantidade de ingredientes com base nas porções e no número de pessoas a serem servidas.

Índice de massa corporal

O percentual de gordura em um corpo humano pode ser estimado pelo índice de massa corporal (IMC). Esse índice é uma relação matemática entre o peso e a altura de uma pessoa. As entradas são peso e altura, a saída é o IMC. Esse valor é um dos pontos de partida para avaliar se uma pessoa está no peso ideal, acima ou abaixo peso.

Circuito integrado de aplicação específica

O circuito integrado de aplicação específica (ASIC) pode ser compreendido como um algoritmo integrado ao hardware. Ele é um circuito não variável, que executa uma função específica em um hardware. Um processador gráfico é um bom exemplo.

Mineração de dados

O processo de busca, coleta, análise, catalogação e indexação de dados é chamado de mineração de dados (data mining). Ele utiliza algoritmos, inteligência artificial e machine learning.

Algoritmo de mineração de criptomoedas

Na mineração de criptomoedas, as transações com criptomoedas são documentadas, verificadas e publicadas no blockchain. Nesse processo, mineradores de criptomoedas resolvem algoritmos envolvidos nas transações, da mesma forma que problemas matemáticos. A resolução desses problemas verifica as transações.

Redes neurais

Redes neurais são uma área do deep learning. Algoritmos de deep learning utilizam inteligência artificial para reproduzir o funcionamento do cérebro humano e são usados para desempenhar diversas funções, como assistência linguística por reconhecimento de voz, traduções, proteção contra ciberataques e geração de textos.