Understanding Programming Algorithms, Functions, Types, How They Work, and Examples

Understanding Programming Algorithms, Functions, Types, How They Work, and Examples

- There is some basic knowledge that users need to know when learning about programming or computer science. One of them is like a programming algorithm. So, what is meant by a programming algorithm? 

Programming algorithms play an important role in the world of computing. Computers or devices cannot perform tasks or solve certain problems without programming algorithms. 

Because they have an important role, users need to learn basic knowledge regarding programming algorithms. 

If you are interested in learning more, please see the explanation below. This article will explain in full what a programming algorithm is, along with its function, types, how it works, and examples. 

Understanding programming algorithms

First of all, you need to know about the meaning of programming algorithms. When defined, a programming algorithm is a set of processes, rules, or instructions that determine the sequence of operations in solving a specific problem or task. 

Programming algorithms serve as the foundation for programs, services, or applications on a computer. Programming algorithms can guide computer programs on how to perform tasks efficiently and accurately. 

Programs on computers developed by developers and programmers begin with design creation activities until they become an algorithm. After that, the algorithm is realized in the form of a computer program. 

In simple terms, programming algorithms can be analogous to recipes for making food. The structured instructions and ingredients needed to make a meal constitute a programming algorithm. 

Without these instructions, food or computer programs as output or solutions cannot be created properly. In the world of computing, quoted from Geeks for Geeks, programming algorithms have several characteristics, which include:

Characteristics of programming algorithms

Clear and unambiguous: Algorithms must be unambiguous, each step must be clear in all aspects and only lead to one meaning. 

Well-defined input: If an algorithm requires input, it must have well-defined input, whether or not it accepts input. 

Well-defined output: The algorithm must clearly define the output to be produced and the output must also be well-defined. Must produce at least one output. 

Finite: The algorithm must be finite, i.e. it must terminate after a certain time, process or operation. 

Efficient: Algorithms should be simple, general, and practical, so that they can be executed with available resources. 

Independent: Algorithms should be designed to be language independent, i.e. just simple instructions can be implemented in any language and the results will be the same as expected. 

Input: An algorithm must have zero or more inputs. Each instruction containing a basic operation must accept zero or more input. 

Output: An algorithm produces at least one output. Each instruction containing a basic operation must accept zero or more input. 

Effective: An algorithm must be developed effectively using basic, simple, and practical operations, so that it can be traced easily even using just paper and pencil

Apart from characteristics, programming algorithms also have expressions or ways of presenting. Algorithms can be expressed in various languages ​​or notations, such as natural language, flowcharts, and pseudocode. The explanation is as follows:

Algorithm expression

Natural language: Algorithms are designed using natural or everyday language which tends to be wordy and ambiguous. Natural language is rarely used to compose complex algorithms. 

Flowchart: Algorithms are designed using flowcharts or process flow diagrams or images that are easier to understand than natural language. 

Pseudocode: Algorithms expressed with informative text in the form of code. Pseudocode is the best way to express algorithms because it avoids ambiguity and can remain independent of a particular programming language. 

That is an explanation of what is meant by a programming algorithm. So, what is the actual function of a programming algorithm? For more details, please see the explanation of the function of the programming algorithm below. 

Programming algorithm functions

The main function of programming algorithms is to help solve certain problems or tasks more easily. Some of the functions of programming algorithms are as follows:

Efficiency: Algorithms can perform tasks quickly and accurately. This makes algorithms an important tool for completing tasks that require a lot of calculations or data processing. 

Consistency: The algorithm is repeatable and provides consistent results every time it is run. This is important when dealing with large amounts of data or complex processes. 

Scalability: Algorithms can be scaled to handle large data sets or complex problems, making them useful for developing applications that require processing large amounts of data. 

Automation: Algorithms can carry out or complete tasks automatically and repeatedly, thereby reducing the need for human intervention. 

Standardization: Algorithms can be standardized and shared between developers or programmers, making it easier for them to collaborate and share knowledge. 

Programming algorithms have been applied to perform tasks in various fields. If we look at the fields of work, programming algorithms have several functions as follows:

Computer Science: Algorithms form the basis of computer programming and are used to solve problems ranging from simple sorting and searching, to carrying out complex tasks such as artificial intelligence and machine learning. 

Mathematics: Algorithms are used to solve various mathematical problems, such as finding the optimal solution to a system of linear equations or finding the shortest path in a graph. 

Artificial Intelligence: Algorithms are the basis of artificial intelligence and machine learning. Algorithms are used to develop intelligent systems that can perform tasks such as image recognition, natural language processing, and decision making. 

Data Science: Algorithms are used to analyze, process and extract insights from large amounts of data in areas such as marketing, finance and healthcare. 

That is an explanation of several programming algorithm functions that you need to know. Meanwhile, in carrying out these functions, programming algorithms consist of several types. So, what are the types of programming algorithms? 

Types of programming algorithms

1. Brute Force Algorithm

The Brute Force algorithm is the most basic and simple type of algorithm. The Brute Force algorithm is a direct approach to solving a problem simply without a well-structured process. 

This algorithm is the first approach that comes to our mind when looking at the problem. Technically, this algorithm is similar to repeating every possibility that exists to solve the problem. 

For example, there is a password that consists of 4 pins with digits between 0 and 9. With the Brute Force algorithm, problem solving will be done by entering each sequence of digits repeatedly until the combination is correct and the password is opened. 

2. Recursive Algorithm

This type of algorithm is based on the recursion method. In recursion, a problem is solved by dividing it into equal subproblems. Then, the sub-problems are solved repeatedly with basic operations or conditions until they are all solved. 

Some common problems that can be solved using recursive algorithms are factorial of a number, the Fibonacci series, the mathematical game Tower of Hanoi, DFS for graphics, and others. 

3. Randomize algorithm

In the Randomize algorithm, we use random numbers to help determine the expected results. This decision to choose random numbers can produce results quickly. 

Read news without ads. Join Kompas.com+

Some common problems that can be solved using the Randomize algorithm are Quicksort. In Quicksort, we use random numbers to select the pivot. 

4. Sorting Algorithm

Sorting algorithms are used to arrange data, either in ascending or descending order. With this algorithm, we can organize data more effectively and efficiently. 

Some common problems that can be solved through Sorting algorithms are sorting data based on numerical order, alphabetical order, or other criteria. 

5. Searching Algorithm

This type of algorithm is used to search for certain keys in sorted or unsorted data. Some common problems that can be solved through Search algorithms are binary search or linear search. 

6. Hashing Algorithm

Hashing algorithms work in the same way as Searching algorithms. The difference is, the Hashing algorithm not only searches for data, but also matches data with paired ID keys in the index. 

In Hashing algorithm, we assign keys to specific data. An example of the application of the Hashing algorithm can be seen through verifying the password required when logging into an account. 

Those are several types of algorithms. Even though there are several types, programming algorithms have a fundamental way of working. So, how do programming algorithms work? For more details, here is an explanation of how the programming algorithm works. 

In general, the way programming algorithms work in carrying out tasks or solving problems can be mapped into three parts, namely input, problem solving procedures, and output. 

Quoted from the book "Algorithms and Programming" by Kani in 2020, an explanation of the three parts of how programming algorithms work is as follows:

1. Analyze the problem and create an algorithm

To solve a problem, the first step is to analyze and identify a problem, identifying the data that becomes input or output. 

After that, create a process that processes all incoming data into the desired output. All processes must contain clear, sequential and coherent instructions

until the problem can be resolved. 

2. Expressing the algorithm in program form

Then, the concept of problem solving, in the form of a problem solving sequence

(algorithms) that have been designed can be translated into a programming language by the programmer to create a program as a solution. 

3. Execute and test the program

Once created, the program must be able to be compiled into an application so that all its functions can be tested. If an error is found, the program must be repaired again so that it can complete the task or problem correctly. 

That's a simple explanation of how the programming algorithm works. Meanwhile, to make it easier to understand the programming algorithm, users can see the example below. 

Algorithms are actually not something foreign to our daily lives, but we may not be aware of them. In everyday life, it is actually common for us to design algorithms to solve problems. 

Read news without ads. Join Kompas.com+

For example, we want to go to City A by train. To be able to achieve that goal, there are several processes that we need to work on and complete. The process is an algorithm. If written down, the algorithm could run like this:

Algorithm goes to City A by train

Go to the nearest station

Choose the train, departure time and seat

Buy train tickets to City A

Waiting for the train to arrive. 

Get into the train

Sit according to number

All the way to city A

Meanwhile, more specific examples of programming algorithms in the world of computing can be seen through binary search. Algorithms are used to search for elements in a sorted data set. 

The algorithm works by comparing the searched element with the middle element of the data set, and if they do not match, limiting the search to the relevant half of the data set. This process is repeated until an element is found or until none are left. 

That is a complete explanation of programming algorithms, from understanding to examples. By knowing some basic things, users can more easily learn programming algorithms. 

Pengertian Algoritma Pemrograman, Fungsi, Jenis, Cara Kerja, dan Contohnya

- Terdapat beberapa pengetahuan dasar yang perlu diketahui pengguna ketika mempelajari tentang pemrograman atau ilmu komputer. Salah satunya seperti algoritma pemrograman. Lantas, apa yang dimaksud dengan algoritma pemrograman?

Algoritma pemrograman punya peran penting dalam dunia komputasi. Komputer atau perangkat tidak dapat mengerjakan tugas atau menyelesaikan masalah tertentu tanpa adanya algoritma pemrograman.

Lantaran punya peran yang penting, pengguna perlu mempelajari pengetahuan-pengetahuan dasar yang menyangkut algoritma pemrograman.

Jika tertarik untuk mempelajari lebih lanjut, silakan simak penjelasan di bawah ini. Artikel ini bakal menjelaskan secara lengkap mengenai apa itu algoritma pemrograman, berikut dengan fungsi, jenis, cara kerja, dan contohnya.

Pengertian algoritma pemrograman

Pertama-tama, perlu diketahui dulu tentang pengertian algoritma pemrograman. Jika didefinisikan, algoritma pemrograman adalah seperangkat proses, aturan, atau instruksi yang menentukan urutan operasi dalam menyelesaikan masalah atau tugas tertentu.

Algoritma pemrograman berfungsi sebagai landasan bagi program, layanan, atau aplikasi di komputer. Algoritma pemrograman dapat memandu program komputer tentang bagaimana cara menjalankan tugas secara efisien dan akurat.

Program-program di komputer yang dikembangkan developer dan programmer diawali dengan kegiatan pembuatan desain hingga menjadi suatu algoritma. Setelah itu, algoritma direalisasikan dalam bentuk program komputer.

Secara sederhana, algoritma pemrograman dapat dianalogikan seperti resep pembuatan makanan. Instruksi terstruktur dan bahan yang dibutuhkan dalam membuat makan merupakan algoritma pemrograman.

Tanpa adanya instruksi tersebut makanan atau program komputer sebagai output atau solusi tidak bisa dibuat dengan baik. Dalam dunia komputasi, dikutip dari Geeks for Geeks, algoritma pemrograman memiliki beberapa karakteristik, yang meliputi:

Karakteristik algoritma pemrograman

Jelas dan tidak Ambigu: Algoritma harus bersifat tegas, setiap langkahnya harus jelas dalam semua aspek dan hanya mengarah pada satu makna.

Input yang terdefinisi dengan baik: Jika suatu algoritma memerlukan input, input tersebut harus terdefinisi dengan baik, boleh atau tidak menerima input.

Output yang terdefinisi dengan baik: Algoritma harus dengan jelas menentukan output yang akan dihasilkan dan output tersebut juga harus terdefinisi dengan baik. Minimal harus menghasilkan satu output.

Terbatas: Algoritma harus bersifat terbatas, yaitu harus berakhir setelah waktu, proses, atau operasi tertentu.

Efisien: Algoritma harus sederhana, umum, dan praktis, sehingga dapat dieksekusi dengan sumber daya yang tersedia.

Independen: Algoritma harus dirancang dengan bahasa yang independen, yaitu hanya instruksi sederhana yang dapat diimplementasikan dalam bahasa apa pun dan hasilnya akan sama seperti yang diharapkan.

Input: Sebuah algoritma harus memiliki nol atau lebih input. Setiap instruksi yang mengandung operasi dasar harus menerima nol atau lebih input.

Output: Sebuah algoritma menghasilkan setidaknya satu output. Setiap instruksi yang mengandung operasi dasar harus menerima nol atau lebih input.

Efektif: Sebuah algoritma harus dikembangkan dengan secara efektif dengan menggunakan operasi dasar, sederhana, dan praktis, sehingga dapat dilacak dengan mudah bahkan hanya menggunakan kertas dan pensil

Selain karakteristik, algoritma pemrograman juga memiliki ekspresi atau cara penyajian. Algoritma dapat diekspresikan dalam bahasa atau notasi yang beragam, seperti bahasa alami, flowchart, dan pseudocode. Penjelasannya adalah sebagai berikut:

Ekspresi algoritma

Bahasa alami: Algoritma dirancang menggunakan bahasa alami atau bahasa sehari-hari yang cenderung bertele-tele dan ambigu. Bahasa alami jarang digunakan untuk menyusun algoritma kompleks.

Flowchart: Algoritma dirancang menggunakan flowchart atau diagram atau gambar alur proses yang lebih mudah dipahami daripada bahasa alami.

Pseudocode: Algoritma diekspresikan dengan teks informatif berupa kode. Pseudocode merupakan cara terbaik untuk mengekspresikan algoritma karena dapat menghindari ambiguitas dan bisa tetap independen dari bahasa pemrograman tertentu.

Itulah penjelasan mengenai apa yang dimaksud dengan algoritma pemrograman. Lantas, sebenarnya apa fungsi dari algoritma pemrograman? Untuk lebih lengkapnya, silakan simak penjelasan fungsi algoritma pemrograman di bawah ini.

Fungsi algoritma pemrograman

Fungsi algoritma pemrograman yang utama adalah membantu menyelesaikan masalah atau tugas tertentu dengan lebih mudah. Adapun beberapa fungsi algoritma pemrograman adalah sebagai berikut:

Efisiensi: Algoritma dapat melakukan tugas dengan cepat dan akurat. Hal itu membuat algoritma menjadi alat penting untuk menyelesaikan tugas yang memerlukan banyak perhitungan atau pemrosesan data.

Konsistensi: Algoritma dapat diulang dan memberikan hasil yang konsisten setiap kali dijalankan. Hal ini penting ketika berhadapan dengan data dalam jumlah besar atau proses yang kompleks.

Skalabilitas: Algoritma dapat ditingkatkan untuk menangani kumpulan data besar atau masalah kompleks, sehingga berguna untuk mengembangkan aplikasi yang memerlukan pemrosesan data dalam jumlah besar.

Otomatisasi: Algoritma dapat mengerjakan atau menyelesaikan tugas secara otomatis dan berulang, sehingga bisa mengurangi kebutuhan akan campur tangan manusia.

Standardisasi: Algoritma dapat distandarisasi dan dibagikan antar pengembang atau programmer, sehingga memudahkan mereka untuk berkolaborasi dan berbagi pengetahuan.

Algoritma pemrograman telah diterapkan untuk menjalankan tugas di berbagai bidang. Jika dilihat pada bidang-bidang pekerjaan, algoritma pemrograman memiliki beberapa fungsi sebagai berikut:

Ilmu Komputer: Algoritma membentuk dasar pemrograman komputer dan digunakan untuk memecahkan masalah mulai dari penyortiran dan pencarian sederhana, hingga menjalankan tugas-tugas kompleks seperti kecerdasan buatan dan pembelajaran mesin.

Matematika: Algoritma digunakan untuk memecahkan berbagai masalah matematika, seperti mencari solusi optimal pada sistem persamaan linier atau mencari jalur terpendek dalam suatu grafik.

Artificial Intelligence: Algoritma adalah dasar dari kecerdasan buatan dan pembelajaran mesin. Algoritma digunakan untuk mengembangkan sistem cerdas yang dapat melakukan tugas-tugas seperti pengenalan gambar, pemrosesan bahasa alami, dan pengambilan keputusan.

Data Science: Algoritma digunakan untuk menganalisis, memproses, dan mengekstrak wawasan dari sejumlah besar data di berbagai bidang seperti pemasaran, keuangan, dan layanan kesehatan.

Itulah penjelasan beberapa fungsi algoritma pemrograman yang perlu diketahui. Sementara itu, dalam menjalankan fungsi-fungsi tersebut, algoritma pemrograman terdiri dari beberapa jenis. Lantas, apa saja jenis algoritma pemrograman?

Jenis algoritma pemrograman

1. Algoritma Brute Force

Algoritma Brute Force adalah jenis algoritma paling dasar dan sederhana. Algoritma Brute Force adalah pendekatan langsung untuk mengatasi sebuah masalah secara sederhana tanpa adanya proses yang terstruktur dengan baik.

Algoritma ini merupakan pendekatan pertama yang terlintas dalam pikiran kita saat melihat masalah tersebut. Secara teknis, Algoritma ini mirip dengan mengulang setiap kemungkinan yang ada untuk memecahkan masalah.

Misalnya, terdapat password yang terdiri dari 4 pin dengan digit angka antara 0 hingga 9. Dengan algoritma Brute Force, pemecahan masalah akan dilakukan dengan memasukkan tiap urutan digit angka secara berulang hingga benar kombinasinya dan password terbuka.

2. Algoritma Recursive

Jenis algoritma ini didasarkan pada metode rekursi. Dalam rekursi, suatu masalah diselesaikan dengan membaginya menjadi sub masalah yang sama. Lalu, sub-sub masalah itu dipecahkan secara berulang dengan operasi atau kondisi dasar hingga selesai semua.

Beberapa masalah umum yang dapat dipecahkan menggunakan algoritma rekursif adalah faktorial dari suatu angka, deret Fibonacci, permainan matematis Menara Hanoi, DFS untuk grafis, dan lainnya.

3. Algoritma Randomize

Dalam algoritma Randomize (Acak), kita menggunakan angka acak untuk membantu menentukan hasil yang diharapkan. Keputusan untuk memilih angka acak ini dapat memberikan hasil dengan cepat.

Baca berita tanpa iklan. Gabung Kompas.com+

Beberapa masalah umum yang dapat dipecahkan melalui algoritma Randomize ini adalah Quicksort. Dalam Quicksort, kita menggunakan angka acak untuk memilih pivot.

4. Algoritma Sorting

Algoritma Sorting (Pengurutan) digunakan untuk menyusun data, baik dalam urutan menaik maupun menurun. Dengan algoritma ini, kita dapat mengorganisir data secara lebih efektif dan efisien.

Beberapa masalah umum yang dapat dipecahkan melalui algoritma Sorting adalah mengurutkan data berdasar urutan numerik, urutan abjad, atau kriteria lainnya.

5. Algoritma Searching

Jenis algoritma ini digunakan untuk mencari kunci tertentu dalam data yang telah diurutkan atau belum diurutkan. Beberapa masalah umum yang dapat dipecahkan melalui algoritma Search adalah pencarian biner atau pencarian linear.

Baca berita tanpa iklan. Gabung Kompas.com+

6. Algoritma Hashing

Algoritma Hashing bekerja dengan cara yang sama seperti algoritma Searching. Bedanya, algoritma Hashing tidak hanya mencari data, tetapi juga mencocokkan data dengan kunci ID yang saling berpasangan dalam indeks.

Dalam algoritma Hashing, kita menetapkan kunci ke data tertentu. Contoh pengaplikasi algoritma Hashing bisa dilihat melalui verifikasi kata sandi yang dibutuhkan ketika hendak masuk ke suatu akun.

Itulah beberapa jenis algoritma. Meski terdiri dari beberapa jenis, algoritma pemrograman memiliki cara kerja mendasar. Lantas, bagaimana cara kerja algoritma pemrograman? Untuk lebih lengkapnya, berikut adalah penjelasan cara kerja algoritma pemrograman.

Secara umum, cara kerja algoritma pemrograman dalam mengerjakan tugas atau menyelesaikan masalah dapat dipetakan menjadi tiga bagian, yakni input, prosedur penyelesaian masalah, dan output.

Dikutip dari buku “ Algoritma dan Pemrograman” karangan Kani tahun 2020, penjelasan mengenai tiga bagian cara kerja algoritma pemrograman tersebut adalah sebagai berikut:

1. Menganalisis masalah dan membuat algoritma

Untuk memecahkan permasalahan, langkah pertamanya adalah menganalisa dan mengidentifikasi suatu permasalahan, mengidentifikasi data yang menjadi masukan atau keluaran.

Setelah itu, membuat proses yang mengolah semua data yang masuk menjadi suatu keluaran yang diinginkan. Semua proses harus berisi intruksi yang jelas, urut dan runtut

sampai permasalahan bisa diurai.

2. Menuangkan algoritma dalam bentuk program

Kemudian, konsep penyelesaian masalah, dalam bentuk urutan pemecahan masalah

(algoritma) yang telah didesain, dapat dituangkan ke dalam bahasa pemrograman oleh programmer dengan untuk membuat program sebagai solusi.

3. Mengeksekusi dan menguji program

Setelah dibuat, program harus bisa dikompilasi menjadi suatu aplikasi untuk dapat diuji seluruh fungsinya. Seandainya ditemukan kesalahan, maka program itu harus diperbaiki kembali supaya dapat menyelesaikan tugas atau masalah dengan benar.

Demikianlah penjelasan mengenai cara kerja algoritma pemrograman secara sederhana. Sementara itu, untuk memudahkan memahami algoritma pemrograman, pengguna bisa melihat contohnya di bawah ini.

Algoritma sejatinya bukanlah hal yang asing dari kehidupan kita sehari-hari, tapi mungkin tidak disadari. Dalam kehidupan sehari-hari, kita sebenarnya umum untuk merancang algoritma dalam menyelesaikan masalah.

Misalnya, kita hendak pergi ke Kota A menggunakan kereta. Untuk bisa mencapai tujuan itu, ada beberapa proses yang perlu kita kerjakan dan selesaikan. Proses itu merupakan algoritma. Jika dituliskan maka algoritmanya bisa berjalan seperti ini:

Algoritma pergi ke Kota A dengan kereta

Pergi ke stasiun terdekat

Memilih kereta, jam keberangkatan, dan tempat duduk

Membeli tiket kereta ke Kota A

Menunggu kereta tiba.

Masuk ke kereta

Duduk sesuai nomor

Sampai ke kota A

Sementara itu, contoh algoritma pemrograman yang lebih spesifik dalam dunia komputasi bisa dilihat lewat pencarian biner. Algoritma digunakan untuk mencari elemen dalam himpunan data yang sudah terurut.

Algoritma bekerja dengan membandingkan elemen yang dicari dengan elemen tengah himpunan data, dan jika tidak cocok, membatasi pencarian ke setengah himpunan data yang relevan. Proses ini diulang sampai elemen ditemukan atau sampai tidak ada yang tersisa.

Itulah penjelasan lengkap mengenai algoritma pemrograman, mulai dari pengertian hingga contohnya. Dengan mengetahui beberapa hal dasarnya, pengguna bisa lebih mudah dapat mempelajari algoritma pemrograman.