# Что такое алгоритм

## Определение алгоритма

<u>Алгоритм (algorithm)</u> - это набор инструкций или шагов, предназначенных для решения конкретной задачи за ограниченное время. Он обладает следующими свойствами.

- Задача четко определена и включает ясные определения входных и выходных данных.
- Обладает осуществимостью и может быть выполнен за ограниченное количество шагов, времени и памяти.
- Каждый шаг имеет определенное значение, и при одинаковых входных данных и условиях выполнения результат всегда будет одинаковым.

## Определение структуры данных

<u>Структура данных (data structure)</u> - это способ организации и хранения данных, включающий содержимое данных, их взаимосвязи и методы операций с ними. Структура данных преследует следующие цели.

- Минимизировать занимаемое пространство для экономии памяти компьютера.
- Обеспечивать максимально быструю обработку данных, включая доступ, добавление, удаление и обновление данных.
- Обеспечивать простое представление данных и логическую информацию для эффективного выполнения алгоритмов.

**Проектирование структуры данных - это процесс, полный компромиссов**. Если вы хотите улучшить один аспект, часто приходится идти на уступки в другом. Приведем два примера.

- Связный список, по сравнению с массивом, более удобен для добавления и удаления данных, но имеет проблемы со скоростью доступа к данным.
- Граф, по сравнению со связным списком, предоставляет более богатую логическую информацию, но требует большего объема памяти.

## Связь между структурами данных и алгоритмами

Как показано на рисунке ниже, структуры данных и алгоритмы тесно взаимосвязаны, что проявляется в следующих трех аспектах.

- Структуры данных являются основой алгоритмов. Они обеспечивают структурированное хранение данных и методы их обработки.
- Алгоритмы оживляют структуры данных. Сами по себе структуры данных лишь хранят информацию, но в сочетании с алгоритмами они позволяют решать конкретные задачи.
- Алгоритмы можно реализовать на основе различных структур данных, однако эффективность их выполнения может значительно различаться, поэтому выбор подходящей структуры данных является ключевым фактором.

![Связь между структурами данных и алгоритмами](what_is_dsa.assets/relationship_between_data_structure_and_algorithm.png)

Структуры данных и алгоритмы подобны конструктору, как показано на рисунке ниже. Комплект конструктора, помимо множества деталей, содержит также подробную инструкцию по сборке. Следуя этой инструкции шаг за шагом, можно собрать красивую модель.

![Сборка конструктора](what_is_dsa.assets/assembling_blocks.png)

Подробное описание аналогии с конструктором представлено в таблице ниже.

<p align="center"> Таблица <id> &nbsp; Сравнение структур данных и алгоритмов с конструктором </p>

| Структуры данных и алгоритмы | Конструктор |
| ---------------------------- | ----------- |
| Входные данные               | Несобранные детали конструктора |
| Структура данных             | Организация деталей конструктора, включая форму, размер, способы соединения и т. д. |
| Алгоритм                     | Последовательность действий по сборке деталей в целевую модель |
| Выходные данные              | Собранная модель конструктора |

Стоит отметить, что структуры данных и алгоритмы не зависят от языка программирования. Именно поэтому данная книга предлагает их реализации на различных языках.

!!! tip "Принятое сокращение"

    В реальных обсуждениях выражение «структуры данных и алгоритмы» обычно сокращают до просто «алгоритмы». Например, хорошо известные задачи LeetCode на деле одновременно проверяют знания и по структурам данных, и по алгоритмам.