# Что такое алгоритм

## Определение алгоритма

<u>Алгоритм (algorithm)</u> - это набор инструкций или шагов, который решает конкретную задачу за конечное время. Он обладает следующими свойствами.

- Задача четко определена и имеет ясные определения входных и выходных данных.
- Алгоритм осуществим и может быть выполнен за конечное число шагов, времени и памяти.
- Каждый шаг имеет однозначный смысл, 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, охватывающий само содержимое данных, связи между данными и методы работы с ними. У нее есть следующие цели проектирования.

- Занимать как можно меньше места, чтобы экономить память компьютера.
- Выполнять операции над данными как можно быстрее, включая доступ, добавление, удаление, обновление и т. д.
- Предоставлять компактное представление данных и логическую информацию, чтобы алгоритмы могли работать эффективно.

**Проектирование структур данных - это процесс, полный компромиссов**. Если мы хотим улучшить что-то одно, то часто вынуждены уступить в чем-то другом. Ниже приведены два примера.

- По сравнению с массивами связные списки удобнее для добавления и удаления данных, но жертвуют скоростью доступа к ним.
- По сравнению со связными списками графы предоставляют более богатую логическую информацию, но требуют большего объема памяти.

## Связь между структурами данных и алгоритмами

Как показано на рисунке ниже, структуры данных и алгоритмы тесно связаны и сильно зависят друг от друга; это проявляется в следующих трех аспектах.

- Структуры данных служат фундаментом алгоритмов. Они дают алгоритмам структурированный способ хранения данных и методы работы с ними.
- Алгоритмы оживляют структуры данных. Сами по себе структуры данных лишь хранят информацию, а в сочетании с алгоритмами позволяют решать конкретные задачи.
- Алгоритмы обычно можно реализовать на основе разных структур данных, но эффективность выполнения может сильно различаться, поэтому выбор подходящей структуры данных является ключевым.

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

Структуры данных и алгоритмы похожи на сборку конструктора, показанную на рисунке ниже. В набор конструктора, помимо множества деталей, входит и подробная инструкция по сборке. Если шаг за шагом следовать этой инструкции, можно собрать красивую модель.

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

Подробное соответствие между ними показано в таблице ниже.

<p align="center"> Таблица <id> &nbsp; Сравнение структур данных и алгоритмов со сборкой конструктора </p>

| Структуры данных и алгоритмы | Сборка конструктора                         |
| ---------------------------- | ------------------------------------------ |
| Входные данные               | Несобранные детали конструктора            |
| Структура данных             | Организация деталей: форма, размер, способ соединения и т. д. |
| Алгоритм                     | Последовательность шагов по сборке деталей в целевую форму |
| Выходные данные              | Собранная модель конструктора              |

Стоит отметить, что структуры данных и алгоритмы не зависят от конкретного языка программирования. Именно поэтому эта книга может давать реализации на разных языках программирования.

!!! tip "Принятое сокращение"

    В реальных обсуждениях мы обычно сокращаем выражение "структуры данных и алгоритмы" до просто "алгоритмы". Например, хорошо известные алгоритмические задачи LeetCode на деле одновременно проверяют знания и по структурам данных, и по алгоритмам.