algoritmen

Algoritmen zijn formele, eindige reeksen van instructies die een probleem oplossen of een taak uitvoeren. Ze nemen inputwaarden en leveren output, en ze eindigen na een vast aantal stappen. In de meeste gevallen zijn algoritmen deterministisch: bij dezelfde input leidt de uitvoering altijd tot hetzelfde resultaat. Ze zijn duidelijk omschreven en kunnen worden herhaald onder dezelfde omstandigheden.

De wortels van het begrip algoritme liggen in de oudheid, met voorbeelden als het Euclidische algoritme voor het vinden van de grootste gemene deler. In de moderne tijd ontwikkelde de computationele wetenschappen het concept verder, met mijlpalen zoals de Turing-machine en het werk van Ada Lovelace. In de 20e eeuw werden algoritmen de bouwstenen van computersoftware en informatiestromen.

Algoritmen variëren in typen: deterministisch versus niet-deterministisch, recursief versus iteratief, en probleemgerichte algoritmen zoals sorteeralgoritmen en zoekalgoritmen. Ze worden beoordeeld op de stappen die nodig zijn en op het geheugen dat wordt gebruikt. Begrippen als efficiëntie en correctheid zijn cruciaal bij het ontwerp en de evaluatie van algoritmen.

De analyse van algoritmen draait om tijd- en ruimtecomplexiteit, vaak uitgedrukt in Big-O-notatie. Doel is om grenzen te geven aan hoe de benodigde tijd en geheugen grootschalig toenemen met de invoergrootte. In de theorie van berekeningen bestaan ook vraagstukken als P versus NP en andere complexity-classes die de haalbaarheid van bepaalde problemen aangeven.

Toepassingen van algoritmen zijn wijdverspreid: sorteren (bijvoorbeeld quicksort, mergesort), zoeken (binair zoeken), grafen (Dijkstra, Bellman-Ford), cryptografie (RSA) en diverse data-analyse- en machine learning-pijplijnen. Algoritmen vormen de kern van software, informatiestromen en veel technologische systemen.