Algorithmus – verständlich erklärt

Mathematik

Algorithmus – verständlich erklärt

Sie haben schon häufig das Wort "Algorithmus" gehört, haben aber keine Ahnung, was genau sich dahinter verbirgt? In diesem Artikel erklären wir Ihnen den Begriff einfach und verständlich.

Wer schon einmal einen naturwissenschaftlichen Studiengang belegt hat und dort vermehrt mit den Fachbereichen der Mathematik oder der Informatik in Berührung gekommen ist, wird sicher schon eine Vorstellung davon haben, was ein Algorithmus ist. Doch mit fortschreitender Digitalisierung spielen Algorithmen auch für alle anderen Menschen eine immer größere Rolle. Denn jede Software basiert im Kern auf verschiedenen Algorithmen, egal ob sie auf einem Smartphone, Computer, Server, Fernseher oder gar einem Saugroboter läuft. Doch was ist ein Algorithmus genau?

Was ist ein Algorithmus?

Bei einem Algorithmus handelt es sich um eine Berechnungsvorschrift zur Lösung eines Problems, die für eine Realisierung in Form eines Programms auf einem Computer geeignet ist.

Konkret bedeutet dies, dass ein großes Problem in viele kleinere Teilprobleme zerlegt wird, die sich dann nacheinander Schritt für Schritt durch einen Algorithmus lösen lassen. Das ist gerade für die Softwareentwicklung von entscheidender Bedeutung. Denn Prozessoren gängiger Computer können vereinfacht gesagt immer nur kleine, logische Rechenoperationen auf Basis der aus der Mathematik bekannten Grundrechenarten ausführen. Wenn nun ein Programm eine Aufgabe lösen soll, die über diese einfachen Operationen hinausgeht, dann muss sie in so kleine Teilprobleme zerlegt werden, dass sich diese durch Anwendung der Grundrechenarten lösen lassen.

Die richtige Aneinanderreihung der erforderlichen Teilschritte beschreibt dann letztendlich den Algorithmus. Er sagt dem Computer, welche Schritte er in welcher Reihenfolge ausführen muss, um zum gewünschten Ergebnis zu gelangen.

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Wofür braucht man Algorithmen?

Der Einsatz von Algorithmen bietet sich insbesondere dann an, wenn Sie ein komplexes und auf Logik basierendes Problem lösen wollen. Statt das Problem als Ganzes zu betrachten und in einem Rutsch zu lösen, zerlegen Sie es in einzelne Bestandteile und bringen diese in die richtige Reihenfolge, um sich dem gewünschten Endergebnis schrittweise zu nähern.

Dabei gibt es neben sehr individuellen Algorithmen für ganz spezifische Probleme auch solche, die in der Informatik häufig auftauchen und in vielen Anwendungen eine Rolle spielen. Hier ein paar Beispiele dazu:

• Suchalgorithmen: Finden ein bestimmtes Element in einer langen Liste von Elementen.
• Sortieralgorithmen: Sortieren alle Elemente einer Liste nach bestimmten Kriterien, wie beispielsweise ihrer Größe.
• Optimierungsalgorithmen: Finden aus vielen möglichen Lösungen die günstigste. Beispielsweise die kürzeste Route zwischen zwei Punkten im Straßenverkehr.

Es gibt oftmals viele verschiedene Algorithmen, durch die sich das gleiche Problem lösen lässt. Jedoch unterscheiden sich diese meist hinsichtlich ihres Rechenaufwandes zur Bestimmung des Ergebnisses. Das Auffinden effizienterer Algorithmen für bestimmte Probleme ist eines der wichtigsten Ziele eines Informatikers, da sich dadurch enorm viel Rechenzeit und Energie sparen lässt.