Algoritmo: o que é, como funciona e quais suas aplicações?

Nos dias atuais e com a evolução galopante da tecnologia, dificilmente encontramos pessoas que nunca tenham utilizado um computador – e seus algoritmos. Os propósitos podem variar bastante, seja para edição de textos, jogos ou atividades mais complexas. Já é difícil de imaginar nossas vidas sem o uso desta ferramenta.

Nesta atividade tão comum ao nosso cotidiano, você algum dia deve ter parado para pensar como os programas funcionam. Como é que o computador faz todas as tarefas exatamente da forma com a qual você pede? A resposta para esta pergunta é mais simples do que parece: ele segue as instruções que você passa.

O algoritmo é uma sequência lógica, finita e definida de instruções que devem ser seguidas para resolver um problema ou executar uma tarefa.

Mas para que ele consiga entender o que você fala, ele precisa de uma linguagem mais específica. Para fazer esta interpretação entre homem e máquina, foram desenvolvidas as linguagens de programação. Mas mesmo estas linguagens utilizam uma lógica para serem escritas e é aí que entram os algoritmos.

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O que é algoritmo e para que serve?

Um algoritmo nada mais é do que uma sequência lógica, finita e definida de instruções que devem ser seguidas para resolver um problema ou executar uma tarefa. Em outras palavras, podemos dizer ser uma receita que mostra passo a passo os procedimentos necessários para a resolução de uma tarefa.

E o melhor: ele não responde a pergunta “o que fazer?”, mas sim “como fazer”. Em termos mais técnicos, um algoritmo. Embora você não perceba, utiliza algoritmos de forma intuitiva e automática diariamente quando executa tarefas comuns.

Como estas atividades são simples e dispensam ficar pensando nas instruções necessárias para fazê-las, o algoritmo presente nelas acaba passando despercebido. Por exemplo, quando precisa trocar uma lâmpada, você:

 Início
  1.  Verifica se o interruptor está desligado;
   2. Procura uma lâmpada nova;
   3. Pega uma escada;
   4. Leva a escada até o local;
   5. Posiciona a escada;
   6. Sobe os degraus;
   7. Para na altura apropriada;
   8. Retira a lâmpada queimada;
   9. Coloca a lâmpada nova;
   10. Desce da escada;
   11. Aciona o interruptor;
     Se a lâmpada não acender, então:
         11.1. Retira a lâmpada queimada;
         11.2. Coloca outra lâmpada nova
     Senão
   12. Tarefa terminada;

13. Joga a lâmpada queimada no lixo;
   14. Guarda a escada;
 Fim

Como os algoritmos funcionam?

Os algoritmos são muito utilizados a área de programação, descrevendo as etapas que precisam ser efetuadas para que um programa execute as tarefas que lhe são designadas. Existem diversas formas de escrever um algoritmo, podendo ser citadas o pseudocódigo (ou português estruturado), fluxograma, diagrama de Chapin e descrição narrativa.

A sequência escrita no exemplo da troca da lâmpada estava em descrição narrativa, por exemplo. Esta forma não é muito utilizada em informática porque pode ser ambígua e dar margem a interpretações erradas.

Os dois tipos mais comuns são o pseudocódigo que utiliza uma forma mais estruturada, assemelhando-se àquelas utilizadas pelas linguagens de programação e o fluxograma que emprega figuras geométricas para ilustrar os passos a serem seguidos.

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Construir algoritmos é uma tarefa minunciosa.

O Diagrama de Chapin, Diagrama Nassi-Shneiderman ou Diagrama N-S mostra a solução por meio de quadros organizados hierárquica e estruturadamente. Este tipo não é muito utilizado, pois vários procedimentos tornam-se difíceis de serem mostrados por meio deste diagrama.

A pseudolinguagem: como funciona na hora de fazer um algoritmo?

Um dos meios para começar a programar e entender como isso tudo funciona é começar com a pseudolinguagem, ou pseudocódigo. A técnica consiste em você montar uma sequência de ações mais próxima do entendimento do computador, mas ainda no seu idioma nativo e de fácil compreensão.

Para isso, é muito importante ter noções sobre variáveis, constantes e operações. Lições igualmente introdutórias, mas que não incluiremos aqui. Tendo elas em mente, vamos criar um programa para soma de dois valores constantes.

• Início;

• número 1 = inteiro; //indicando a existência de um número pertencente ao conjunto Z;

• número 2 = inteiro;

• Escrever (“A soma dos números é”, número 1 + número 2);

• Fim;

Feito o algoritmo e após aprender lições sobre a linguagem de programação desejada, é interessante começar convertendo os códigos feitos na pseudolinguagem para a linguagem de computador, seja Python, C, C++, Java e muitas outras que você já deve ter ouvido falar.

Um algoritmo é algo que você já utilizava o tempo todo e nem percebia. Uma forma bem interessante de exercitar a lógica seria algum dia parar para pensar em sua rotina ao acordar, por exemplo. Você perceberia o quanto ela é mais complexa do que parece, se fosse para colocar no papel e como a execução disto é automática.

Quais são os principais benefícios em usar um algoritmo?

Se nós utilizamos uma rede social ou um navegador para fazer buscas de informações, é devido ao algoritmo. Isso, por si só, já torna esse código tão importante hoje em dia. Mas além dessas duas possibilidades, ele tem inúmeros benefícios! Conheça três deles:

Automação

Em um mundo em que a Inteligência Artificial está em ascensão, métodos automatizados são considerados ouro. Nesse cenário, os algoritmos são essenciais para a construção de processos que nos ajudam a tornar tarefas rotineiras mais simples.

O Aprendizado de Máquina é o ponto-chave nessa hora. Afinal, a partir do Machine Learning é possível criar sequências lógicas e eficientes para que os softwares aprendam estrutura e automatize atividades.

Eficiência

Se comparado aos humanos, os algoritmos – se projetados de forma correta – conseguem processar um volume maior de dados e com mais assertividade. Isso significa mais produtividade, visto que os colaboradores de uma empresa, por exemplo, podem se concentrar em outras tarefas enquanto os algoritmos trabalham em outros procedimentos.

Decisões

Se você trabalha em ambientes que precisam de rápidas tomadas de decisões, os algoritmos podem fazer isso. Afinal, quando bem treinados, eles conseguem identificar padrões, prever desafios e tomar a decisão mais certeira para a situação.

Quais são os principais tipos de algoritmo?

Ao depender do contexto, é utilizado um tipo de algoritmo. Afinal, o funcionamento dos softwares são distintos. Confira algumas variedades desses mecanismos de estrutura lógica:

Algoritmo de busca

Quando desejamos saber de alguma informação, onde procuramos? Isso mesmo, no Google! É aquele famoso "Dá um Google, aí".

Portanto, os algoritmos de busca servem para listar resultados sobre inúmeros assuntos. O melhor disso tudo é que eles são estruturados para entregar o melhor conteúdo – seja textual ou audiovisual – ao usuário. Tudo isso por meio de regras que registram cada passo que damos na web.

Algoritmo de ordenação

Pensado para organizações de ordens específicas, os algoritmos de ordenação são utilizados para resolução de problemas.

Os mais comuns são: Bubble Sort, Merge Sort, Quick Sort, Heap Sort, Counting Sort, Radix Sort, Bucket Sort, Insertion Sort e Selection Sort.  As ordenações encontradas com mais facilidades ficam por conta das numéricas e alfabéticas.

Algoritmo de árvore

O algoritmo de árvore, como o nome sugere: remete a estrutura de uma árvore. Afinal, são utilizados dados de maneira hierarquica, em que temos uma raiz, galhos e folhas. Os processos são feitos de forma binária, no qual temos no máximo dois elementos.

Algoritmos de aprendizado de máquina

Os algoritmos de aprendizado de máquina são construídos para que os computadores possam aprender processos a partir de dados e, então, automatizar tarefas com resultados surpreendentes. Eles focam em padrões e, a partir dali, traçam estratégias para resoluções de problemas.

Os algoritmos estão presentes no aprendizado de máquina.

Os mais comuns que envolvem a IA, são:

• Redes Neurais;
• Árvores de decisão;
• Máquina de Vetores de Suporte (SVM);
• K-Means.

Como funciona a ética e privacidade na Era dos algoritmos?

É fundamental manter a transparência ao produzir e distribuir algoritmos, afinal eles serão utilizados no dia a dia de inúmeras pessoas. E, nada mais justo, do que elas saberem como funciona o software que estão usando, certo? Por serem feitos por humanos, os algoritmos podem ter comportamentos lesivos que precisam ser tratados e modificados.

Além disso, a provacidade é essencial. Os dados fornecidos para o funcionamento dos algoritmos devem ser mantidos em segredo. Para isso, é necessário o tratamento dessas informações de modo que elas sejam guardadas pela empresa, sem vazamentos que prejudique os usuários.

O que achou do conteúdo? Para mais matérias como essa, fique de olho no TecMundo! Aproveite para se aprofundar no assunto e leia as indicações de 7 livros sobre programação e algoritmos para ler e se aprimorar. Até a próxima!

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Matéria atualizada por Carolina Saldanha, no dia 08/11/2024.