Du möchtest wissen, was ein Algorithmus ist und wofür er verwendet wird? Hier und im Video
erfährst du alles, was du wissen musst.
Ein Algorithmus ist eine Anleitung. Er gibt dir Schritt für Schritt vor, wie du ein bestimmtes Problem lösen kannst. Dabei besteht er aus mehreren Einzelschritten.
Hauptsächlich werden Algorithmen in der Informatik verwendet und in Form von Programmen dargestellt. Google hat beispielsweise einen sehr effektiven Algorithmus, der entscheidet, welche Webseite dir in den Suchergebnissen auf welcher Position angezeigt wird.
Aber auch im Alltag begegnen dir Algorithmen. Wenn du zum Beispiel beim Kochen ein Rezept befolgst, ist das nichts anderes als ein Algorithmus.
Algorithmus Beispiel:
Auch das Überqueren einer Straße läuft nach einem bestimmten Algorithmus ab. Den siehst du hier:
Als Erstes musst du natürlich zur Straße hinlaufen. Dann solltest du nach rechts und links schauen, ob ein Auto kommt. Wenn alles frei ist, dann kannst du sicher über die Straße gehen. Wenn aber ein Auto kommt, dann bleibst du stehen und wartest. Nach einer Weile kannst du wieder prüfen, ob die Straße frei ist. Das heißt, du springst zurück an den Punkt „schauen, ob ein Auto kommt“.
Die Definition eines Algorithmus basiert auf folgenden Eigenschaften:
Schau dir gleich an, ob das Beispiel „Straße überqueren“ diese Eigenschaften erfüllt:
Algorithmen werden häufig in der Informatik eingesetzt. Deshalb werden sie auch oft nur mit dem modernen Informationszeitalter in Verbindung gebracht. Das ist aber ein Trugschluss! Denn die Idee, ein Problem durch eine strukturierten Herangehensweise zu lösen, ist nicht neu.
Schon im 9. Jahrhundert n. Chr. prägte der arabische Mathematiker Muhammad al-Chwarizmi (ausgesprochen: „Algorismi“) den Namen des Algorithmus. Er beschäftigte sich mit dem schriftlichen Rechnen mit indisch-arabischen Zahlen.
Im Jahre 1843 schrieb Ada Lovelace als erste Person einen für einen Computer gedachten Algorithmus. Deshalb gilt sie auch als erste Programmiererin der Welt!
Heutzutage sind Algorithmen aus der Arbeitswelt gar nicht mehr wegzudenken, denn durch sie können Prozesse automatisiert werden. Zum Beispiel werden Roboter mit Algorithmen so programmiert, dass sie Fließbandarbeiten übernehmen.
Für ein Unternehmen hat das viele Vorteile: Die Arbeit kann meistens schneller und besser erledigt werden, außerdem sparen sie Geld für Angestellte. Für die hat die Automatisierung natürlich einen entscheidenden Nachteil: Ihre bestehenden Berufe könnten wegfallen!
Durch den technischen Fortschritt in der Informationstechnologie ist es heute auch möglich, sehr viele Nutzerdaten zu sammeln. Algorithmen helfen dabei, diese für jeden einzelnen User zu verarbeiten und auszuwerten.
Besonders Unternehmen wie Google oder Facebook profitieren davon: Basierend auf deinem Suchverlauf wird entschieden, welche Inhalte dir in Zukunft angezeigt werden. Hast du dir zum Beispiel bei YouTube viele lustige Tiervideos angeschaut, dann werden dir auch zukünftig ähnliche Videos vorgeschlagen.
Außerdem wird so personalisierte Werbung geschaltet, die eine höhere Erfolgsquote hat. Hast du beispielsweise in der Vergangenheit bei einem Online-Shop eine Hose bestellt, wirst du auch in Zukunft Werbung von diesem Laden erhalten.
Für den Nutzer können diese Algorithmen aber auch Nachteile haben: Da ihm immer Inhalte angezeigt werden, die perfekt zu ihm passen, kann Social Media süchtig machen. Zusätzlich können die Algorithmen zu sogenannten „Filter-Bubbles“ führen. Das bedeutet, dass es schwieriger wird, sich zu einem Thema ausgeglichen zu informieren. Denn der Algorithmus schlägt nur Inhalte vor, die zu der ursprünglich vertretenden Meinung passen. Dadurch kann es zu einer zunehmenden Radikalisierung bestimmter Gruppen kommen.
Algorithmen können also sehr mächtig sein. Durch den ständigen Fortschritt in der Informatik werden sie weiter verbessert und werden somit auch in Zukunft eine immer größere Rolle spielen.
Besonders in der Informatik sind Algorithmen von großer Bedeutung. Informatiker programmieren die Algorithmen und geben durch sie vor, wie Computer und Maschinen gesteuert werden sollen. Ein Programm ist also nichts anderes als ein Algorithmus — aber in einer Programmiersprache geschrieben! Bekannte Programmiersprachen sind zum Beispiel C, Java oder Python.
Es gibt viele Beispiele von Algorithmen aus der Informatik, die dir auch im Alltag begegnen:
Ganz allgemein gibst du dem Algorithmus also eine Eingabe (Bsp.: Situation aus dem Straßenverkehr), und durch einen Schritt-für-Schritt-Ablauf bestimmt er dir eine spezifische Ausgabe (Bsp.: Ampel wird rot):
Aber wie kann so ein Algorithmus in Programmform ganz konkret aussehen? Schau dir mal dieses Pseudo-Programm an, das aus den zwei Zahlen x und y die größere Zahl bestimmen soll. Dazu gibst du zwei Zahlen für x und y in das Programm, das dir die größere der beiden wieder zurückgibt.
GrößereZahl (x ,y):
Wenn (x > y)
dann zurückgeben (x)
Ansonsten
zurückgeben (y)
In der Programmiersprache Python sieht das dann so aus:
1 def GrößereZahl (x,y):
2 if (x > y):
3 return x
4 else:
5 return y
Wenn du das Programm jetzt mit den Zahlen 3 und 5 aufrufst (GrößereZahl(3,5)), gibt dir das Programm die 5 zurück.
Auch in der Mathematik sind Algorithmen von wichtiger Bedeutung. Denn schon die Reihenfolge, in der du dein Ergebnis am schnellsten berechnest, ist ein Algorithmus.
Wenn du zum Beispiel den Durchschnitt mehrerer Zahlen berechnen möchtest, befolgst du diesen Algorithmus:
Einer der wohl bekanntesten Algorithmen in der Mathematik ist der Gauß-Algorithmus , mit dem du lineare Gleichungssysteme lösen kannst. Auch der euklidische Algorithmus ist sehr bekannt: Mit ihm kannst du den größten gemeinsamen Teiler zweier natürlicher Zahlen bestimmen.
In der Informatik gibt es ständig neue Innovationen und Fortschritte.
Durch künstliche Intelligenz („Artificial Intelligence“) können Maschinen heutzutage das intelligente menschliche Verhalten imitieren. Dazu braucht es das maschinelle Lernen („Machine Learning“), bei dem eine Software die Fähigkeit besitzt, selbständig zu lernen und sich so zu verbessern. Beim maschinellen Lernen werden Algorithmen genutzt, um Daten zu analysieren und Muster zu erkennen.
Während beim Menschen Erfahrungen und Eindrücke die Grundlage für das Lernen bilden, sind es bei der Software die Daten. Um also das Machine Learning optimal zu nutzen, braucht es so viele Daten wie möglich. Dank der modernen Informationstechnik besteht die Möglichkeit, sehr viele Daten zu sammeln und zu speichern.
Diese vielen Daten nennst du auch „Big Data“. Wenn du mehr über Big Data erfahren möchtest, dann schau dir doch einfach unser Video dazu an!
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