[Giải mã] Thuật toán là gì và một số vấn đề xoay quanh

1. Khái niệm thuật toán là gì?

Thuật toán là gì, bạn, tôi - tất cả chúng ta không cần đến dân IT cũng từng nghe qua khái niệm này. Bởi lẽ, nó xuất hiện ngay trong đầu sách tin học ứng dụng về những thành tố quan trọng trong công nghệ thông tin. Nếu ví đỉnh cao của sự nghiệp lập trình là chiếm hòm kho báu, thì thuật toán chính là chiếc chìa khóa vàng giúp dân IT bật tung nắp chiếc hòm đó nhanh và hiệu quả nhất. Đặc biệt, với coder xác định gắn bó với lập trình thì am hiểu, đầu tư thời gian cho nghiên cứu về cho thuật toán chính là  nhiệm vụ của họ ngay khi còn ngồi trên ghế nhà trường. Tuy nhiên, không phải ai cũng có thể hiểu sâu sắc về khái niệm này, ngay cả dân trong ngành nhưng xác định chỉ dừng chân ở những lập trình đơn giản và chuyên tâm vào các ngôn ngữ như CSS hay html. Vậy thuật toán là gì vậy? 

Trước khi khoa học công nghệ xuất hiện, thuật toán được dùng với ý nghĩa chung nhất là giải thuật để nói đến một dãy các quy tắc, phương pháp, quy trình cụ thể để giải quyết một vấn đề nhằm xác định ra kết quả thông qua các dữ liệu đưa vào. 

Loài người đưa khái niệm thuật toán đầu tiên để  nghiên cứu và tạo ra các định lý trong các bài toán giải các phương trình toán học và dần mở ra nhiều lĩnh vực của khoa học tự nhiên như hóa học hay vật lý. Thuật toán còn được gọi là quá trình áp dụng các công thức trong những bài toán trong cuộc sống để thu về một kết quả tối giản, giảm được lượng tài nguyên bỏ ra.

Thuật toán có thể được rút ra từ những thực nghiệm và có thể giải bằng toán học theo nhiều cách dựa trên tính logic trong mối quan hệ giữa các thành phần bên trong nó. Cùng với sự ra đời và bùng nổ của ngành khoa học máy tính, thuật toán trở thành chủ thể quan trọng nhất trong nghiên cứu các chương trình, phần mềm cao cấp.

 Mang những đặc điểm tiêu biểu bao gồm tính chính xác, rõ ràng, khách quan, phổ dụng và tính kết thúc thể hiện qua các câu lệnh, ngôn ngữ, minh bạch và kết quả chung...Thuật toán là người bạn đồng hành của các programmer chuyên xử lý các chương trình phức tạp và có tính hệ thống cao. Nếu là những chuyên gia trong ngành khoa học máy tính, khoa học dữ liệu, hẳn rằng, sử dụng các chương trình máy tính mang tên đệ quy để giải quyết các bài toán Tháp Hà Nội sẽ không còn là ví dụ xa lạ. Đây chính là khái niệm thuật toán, những nếu là người lần đầu tiên đến với ngành toán tin, bạn sẽ tò mò về lý do vì sao thuật toán lại được ứng dụng lập trình hay học như thế nào, vậy thì hãy theo dõi nội dung tiếp theo đây cùng giải đáp nhé.

Việc làm it phần mềm tại Hồ Chí Minh

2. Tại sao dân Công nghệ thông tin cần dùng đến thuật toán?

Cán bạn thân mến! với những ai đã bắt đầu làm quen với công việc lập trình mới hiểu rằng, lập trình thực chất là quá trình yêu cầu, ra lệnh cho máy tính làm thực hiện một tác vụ nào đó theo đúng ý đồ của người dùng máy tính. Nó có thể là một chương trình hoàn chỉnh, nó có thể là bổ sung một tính năng mới cho website bằng ngôn ngữ khác mà máy tình có thể hiểu được. Những thuật toán được người dùng máy sử dụng các loại ngôn ngữ với vai trò là tấm biển chỉ đường cho máy tính đi giải quyết bài toán bạn cần thực hiện với độ chính xác cao nhất và trong thời gian nhanh nhất. Dĩ nhiên, bạn có việc bạn có thể giải quyết bài toán đó bằng cách hoặc cách khác. Song khi sử dụng thuật toán, lập trình viên sẽ đảm bảo được rằng, mình đang hướng dẫn cho máy thực hiện đúng ý đồ của người viết ra chương trình.

Để đơn giản hơn, tôi xin lấy một ví dụ cụ thể như thế này. Nếu sử dụng các dịch vụ xe ôm công nghệ như Bee hay Grab...thuật toán được các lập trình viên đặt ra để điều khiển tính năng xác định vị trí chính xác khi kết nối với người dùng. Hay kỹ thuật hơn một chút, đối với các hệ thống mạng viễn thông, những thuật toán nhằm định vị chính xác được cài đặt kết hợp với tốc độ đường truyền dẫn tín hiệu của những thiết bị này đều được xử lý bởi các thuật toán mà những chuyên gia phần mềm đã thiết lập cho máy móc. 

Ứng dụng của thuật toán được các Developer của Google sử dụng như công cụ đắc lực để  website này có thể tự động trả lời toàn bộ những yêu cầu của người sử dụng mạng cùng một lúc và sắp xếp những vị trí đó, theo lượt search giảm dần. Để có thể trả lời được một bài toán của rất nhiều người trong cùng một thời gian với tốc độ cực nhanh, Google đã sử dụng những thuật toán được kiểm thử chính xác rồi mới đưa vào sử dụng chính thức. Tuy nhiên, quá trình này không phải dừng lại ngay tại thời điểm kỹ sư lập trình đã nghĩ và tạo ra thuật toán cho máy mà phải liên tục nâng cấp và cải tiến không ngừng.

Việc làm lập trình web

Để có thể có một phiên bản Google trọn vẹn như ngày hôm nay từ các thao tác trả lại hình ảnh, tin, kích thước riêng biệt và được và được sắp xếp có hệ thống yêu cầu ở người lập trình phải tạo ra một thuật toán rất dài và phức tạp. Chưa dừng ở đó, các thuật toán còn được các lập trình viên ứng dụng trong việc mã hóa thông tin. Những dữ liệu hàng nghìn Terabytes được truyền, nhận và lưu trữ trên máy chủ...trong những doanh nghiệp lớn như Amazon để ghi lại thông tin khách hàng, yêu cầu của khách hàng ngoài mục tiêu cải tiến dịch vụ, còn có vai trò quan trọng trong việc bảo vệ những thông tin cá nhân và doanh nghiệp này khỏi những cuộc tấn công từ bên ngoài. 

Các nhà khoa học dữ liệu hay những chuyên gia phân tích dữ liệu thường là những người bắt buộc phải thông thạo thuật toán để thực hiện việc tối ưu hóa những giá trị của cơ sở dữ liệu thành những thông tin có lợi cho doanh nghiệp có thể khai thác. 

Đó là những nhiệm quan trọng có phần cao siêu mà những chuyên gia hay lập trình viên những ai xác định sử dụng đa dạng những ngôn ngữ máy để làm việc. Còn với chúng ta, tính ưu việt của một thuật toán và một người không sử dụng thuật toán chính là việc giúp máy tính thực hiện một số yêu cầu của bản thân bạn nhanh nhất như:

Hãy tìm một chiếc điện thoại có giá từ A -Z đáp ứng được tiêu chí của bạn mua chỉ trong một cú nhấn search hãy trả lại các bài viết về những ngành sở hữu mức lương cao nhất hiện nay theo sắp xếp của timviec365.vn.

Dĩ nhiên, các bài toán này chỉ có thể dân code mới đủ hiểu nó khó như thế nào. Và chỉ khi nào bạn lập trình đủ nhiều, từng tiếp xúc với nhiều chương trình phức tạp như bao hàm cơ sở dữ liệu lên đến hàng triệu dòng với cú pháp khó mà những ngôn ngữ như CSS hay html không thể giải quyết. Bạn mới hiểu được một lập trình viên không có khả năng nghiên cứu và đọc hiểu thuật toán thiệt thòi như thế nào. 

Với những ngôn ngữ lập trình đơn giản, bạn hoàn toàn có thể tính toán được và sắp xếp những thứ hạng người dùng, bạn cũng có thể đếm số lượng người truy cập website của bạn trong một đơn vị thời gian là bao nhiêu...Những tác vụ khá đơn giản vì dữ liệu không quá nhiều và lượng người dùng tìm kiếm thông tin bạn code không quá lớn. Những hãy liên tưởng xa hơn một ngày bạn “thống lĩnh” một website tầm cơ hàng triệu người truy cập như Youtuber hay Facebook, những lập trình viên bắt buộc phải trả những kết quả tìm kiếm về cực nhanh, bạn sẽ giải quyết các trường hợp này như thế nào?

Giống như một bài toán, bạn cần chọn đúng cách giải đồng thời tăng tốc bộ xử lý của bộ não tời hàng trăm lần. Trong trường hợp này, việc ứng dụng một thuật toán đúng để đáp ứng yêu cầu nhanh của người dùng như việc bạn sủ dụng một chiếc máy tính và nhập theo công thức có sẵn và nhận về những kết quả ngay khi nhập thay vì bằng hình thức “vắt não” suy nghĩ. Với nhu cầu ngày càng cao của người dùng và nhu cầu khai thác và sử dụng data khách hàng với trữ lượng lớn, bạn sẽ không thể không nâng cấp thuật toán để giải quyết tất cả các bài toán khó với dữ liệu cần mã hóa càng lớn, nhu cầu lưu trữ và bảo mật càng cao song song với lượng người dùng tăng mạnh.

Xem thêm: Gitlab là gì? Cập nhật ba lô kiến thức cho lập trình viên!

Việc làm lập trình viên

3. Bạn có thể không cần đến thuật toán để lập trình chuyên nghiệp? 

Dù đóng vai trò cực kỳ quan trong trọng tối ưu quá trình giải mã một bài toán trong tin học và là thành tố gần như không thể thiếu của mọi lập trình viên khi làm việc với cấu trúc hay cơ sở dữ liệu, tuy nhiên, chưa có một chuyên gia mảng lập trình nào hay tài liệu nào chỉ rõ rằng, không có thuật toán nghiệp lập trình sẽ chết. Trên thực tế, nhiều coder đã tạo ra rất nhiều chương trình phổ biến mà chỉ sử dụng đến các ngôn ngữ CSS hay html mà không dùng đến các thuật toán. Lý do cho điều này là làm việc với thuật toán cần xác định đúng luồng ngay từ ban đầu và yêu cầu tính trình tự, tỉ mỉ cao. Có thể những website hỗ trợ bạn bạn ghi nhớ từ vựng đơn giản, ứng dụng đồng hồ hay nhắc học bài mỗi ngày khá đơn giản không cần sử dụng quá nhiều thuật toán bên trong. Song với những chương trình quan trọng, chứa làm lượng chất xám lớn, phục vụ lượng người dùng đông đảo hay là chủ một website đa chức năng và thường xuyên thay đổi sắp xếp, thêm bớt các tính năng...Bạn nên học thêm thuật toán để xử đẹp những tính năng này một cách nhanh chóng và hệ thống.

Tuy nhiên, đối với những bài có cấu trúc dữ liệu đơn giản và thường xuyên thay đổi chức năng, việc vận dụng thuật toán để giải quyết những vấn đề này sẽ làm quá trình chỉnh sửa của bạn gặp nhiều khó khăn vì thuật toán có tính logic và ổn định cao. Việc thay đổi lại chức năng sẽ bắt buộc bạn code lại toàn bộ chức năng đó và thay mới chứ khó để tìm ra một đoạn mã hỏng để xử lý riêng biệt.

Thuật toán với những chuyên gia lập trình phức tạp hay thường xuyên làm việc với những ứng dụng chứa dữ liệu lớn hay nhiều chức năng là chiếc chìa khóa vàng, song không nhất thiết phải dùng chiếc chìa khóa để mở những bài toán mà ta có thể cắt bớt được những thao tác rườm rà và giải tắt.

Mong rằng, đáp án cho thuật toán là gì và một số thông tin giải đáp xoay xung quanh thuật toán sẽ thực sự hữu ích cho bạn. Đừng quên thường xuyên cập nhật timviec365.vn để khám phá nhiều hơn nữa những việc làm cntt mới nhất nhé!

Xem thêm: Dotnet là gì? Con đường trở thành lập trình viên Dotnet