Algorithmen

Der Begriff Algorithmus entspringt der Algorithmik, einem Fachgebiet der Mathematik. Dank Google, Facebook und Co. ist er heute fast schon zum Alltagswort avanciert, wobei die wenigsten Menschen wissen, was sich genau dahinter verbirgt. Häufig werden Algorithmen mit Software und Computerprogrammen gleichgesetzt, was so nicht stimmt. Denn damit man von einem Algorithmus sprechen kann, müssen bestimmte Bedingungen erfüllt sein.

Zunächst ist ein Algorithmus „eine in der Beschreibung und Ausführung endliche, deterministische und effektive Vorschrift zur Lösung eines Problems“ (Barth 2003, S. 4). Eine weitere Bedingung ist, dass diesem Prozess ein spezifisches System von Regeln zugrunde liegt (definiert), das sowohl die Eingabeinformationen als auch die Art und Weise, wie diese verarbeitet und ausgegeben werden definiert. Ein Algorithmus ist zudem ein automatisierbares Verfahren, das einen Input benötigt und einen Output liefert. Es ist „endlich“ (finit), das heißt, es besteht aus endlich vielen Schritten, die in einem festgelegten Zeitrahmen (terminiert) ausgeführt werden. Die meisten Algorithmen bestehen aus sequenziellen Anweisungen, Verzweigungen und Schleifen. Sie müssen effektiv und effizient sein.

Determiniertheit bedeutet vor allem, dass ein Algorithmus bei gleichen Startbedingungen (Eingabedaten) stets zum selben Ergebnis gelangt. Eine identische Eingabe muss also grundsätzlich immer zu derselben Ausgabe führen (1+1 ist immer gleich 2).

Weiterhin ist der Quelltext eines Algorithmus so konzipiert, dass er eine endliche (finite) Anzahl von Teilschritten ausführt, aus denender Gesamtprozess besteht. Dieser endet nach einer bestimmten Zeit (terminiert), und zwar dann, wenn alle definierten Teilschritte vollständig ausgeführt wurden. Ein Algorithmus benötigt immer ein definiertes und kontrolliertes Ende. Er ist keine Endlosschleife.

Dass ein Algorithmus effektiv und effizient ist, bedeutet, dass er mit den jeweils zur Verfügung stehenden Mitteln realisierbar sein muss und effizient programmiert ist, also die vorhandenen Ressourcen eines EDV-Systems optimal nutzt und ein Ergebnis erzielt.

Ein einfacher Algorithmus könnte beispielsweise benutzt werden, um das höchste Alter aller Personen in einem bestimmten Raum zu ermitteln, indem pro Abfrage der Wert für eine Person geprüft und das Ergebnis nur dann beeinflusst wird, wenn der neue Wert größer ist, als der vorherige. Wie das im Prinzip funktioniert, zeigt das folgende Video. 

Komplexe Algorithmen, wie sie beispielsweise bei der Kompression oder Verschlüsselung von Daten oder bei der Auswertung von Suchanfragen genutzt werden, arbeiten in derselben Art, wobei jedoch viel mehr und wesentlich kompliziertere Prozesse stattfinden, damit ein gewünschtes Ergebnis herauskommt. Die Programmierung komplexer Algorithmen verlangt umfassende Programmierkenntnisse und fordert von einem Entwickler neben einem hohen Maß an Kreativität vor allem Disziplin und strukturiertes Denkvermögen.

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