Mathematics/Algorithm

[알고리즘] 알고리즘(Algorithm)?

LeeDaniel 2024. 11. 26. 17:43
[ 알고리즘 ]
알고리즘은 수학과 과학에서 사용되는
문제 해결방법을 정의한 '일련의 단계적 절차'이자
어떠한 문제를 해결하기 위한 '동작들의 모임'이다
계산을 실행하기 위한 단계적 규칙과 절차를 의미하기도 한다
즉, 문제풀이에 필요한 계산절차 또는 처리과정의 순서를 뜻한다.
프로그램명령어의 집합을 의미하기도 한다

알고리즘은 연산, 데이터 마이닝(기계 학습) 또는 자동화된 추론을 수행한다.
정지문제의 결과로 알고리즘을 멈추기까지 걸리는 시간을 일반적으로 측정할 수 있다.


[ 이름 ]
산법(算法), 셈법, 계산절차(計算節次)라고도 한다.

알고리즘은 9세기 페르시아의 수학자인
무함마드 알콰리즈미의 이름을 라틴어화한
알고리스무스(
Algorismus)에서 유래한 표현이다.

영어로 Algorithm의 발음 기호는
/ˈælɡəˌɹɪðəm/ 또는 /ˈælɡəˌɹɪðm̩/이며
Algorithm을 '알고리즘'으로 표기하는 것은 This를 '지스'로,
Rhythm /rɪðəm/을 '리즘'으로 표기하는 것과 마찬가지의 잘못된 것이라는 주장이 있다.
하지만 실제 생활에서는 알고리즘이라는 표기가
알고리듬이라는 표기에 비해 압도적으로 많이 사용되고 있다.


[ 정의 ]
알고리즘에 대해 단순한 직관을 만족하는 형식적인 정의는 유한한 계산이다.
따라서 알고리즘은 유한한 수의 규칙에 따라 구별 가능한
기호들을 조작하여 입력 정수에서 출력 정수를 생성하기 위한 일반화된 작업으로 정의된다.

좋은 알고리즘의 특징은 다음과 같다.
1. 정밀성: 변하지 않는 명확한 작업 단계를 가져야 한다.
2. 유일성: 각 단계마다 명확한 다음 단계를 가져야 한다.
3. 타당성: 구현할 수 있고 실용적이어야 한다.
4. 입력: 정의된 입력을 받아들일 수 있어야 한다.
5. 출력: 답으로 출력을 내보낼 수 있어야 한다.
6. 유한성: 특정 수의 작업 이후에 정지해야 한다.
7. 일반성: 정의된 입력들에 일반적으로 적용할 수 있어야 한다.

[ 구현 ]
알고리즘은 자연어, 의사코드, 순서도, 프로그래밍언어, 인터프리터
작업하는 
제어테이블, 유한상태기계 상태도 등으로 표현할 수 있다.
다음은 알고리즘 개발의 정형적인 단계이다.

문제 정의 → 모델 고안 → 명세 작성 → 설계 → 검증 → 분석 (복잡도 등) → 구현 → 테스트 → 문서화

알고리즘을 설계하는 기술에는
운용과학의 방법, 설계짜임새를 써먹는 방법 등이 있다.
대부분의 알고리즘은 
컴퓨터 프로그램으로 구현되지만,
전기 회로 생물학 신경회로를 사용하기도 한다.

[ 알고리즘의 표현 방법 ]
1. 의사코드 (pseudocode)와 프로그래밍 언어
// 요구 정의
"a * b  = 값"
의 형식으로 구구단을 2단부터 9단까지 출력한다.

// 의사코드(pseudocode)
반복문 시작 (a를 2에서 9까지)
	반복문 시작 (b를 1에서 9까지)
		출력 : a * b  = 값 (개행)
	반복문 종료
반복문 종료

// 프로그래밍 언어(Java)
public class Foo {
    public static void main(String[] args) {
        for (int a = 2; a <= 9; a++)
            for (int b = 1; b <= 9; b++)
                System.out.printf("%d * %d = %d\n", a, b, a * b);
    }
}

 

2. 순서도
알고리즘 순서도 기호
1~100까지 짝수의 합이 변수 S에 저장되는 프로그램의 순서도 예시

[ 분류 ]
구현 : 재귀적 알고리즘, 연역적 알고리즘, 결정론적 알고리즘, 근사 알고리즘, 양자 알고리즘 등.
설계 : 무차별 대입 공격, 분할 정복 알고리즘, 그래프 순회, 분기 한정법, 확률적 알고리즘, 리덕션, 백트래킹 등.
최적화 문제 : 선형 계획법, 동적 계획법, 탐욕 알고리즘, 휴리스틱 함수 등.
이론적 분야 : 검색 알고리즘, 정렬 알고리즘, 수치 알고리즘, 그래프 알고리즘, 문자열 알고리즘, 암호학적 알고리즘, 기계 학습, 데이터 압축 등.



반응형