Introduction aux Algorithmes et aux Structures de Données

Le processus de développement d'application nécessite que les données soient représentées de manière efficiente, et que soit conçu (ou mis sur pied) un ensemble d'étapes pour effectuer une tâche donnée. Cet ensemble d'étapes pourra par la suite être utilisé pour implémenter un programme. Pour se faire, il est nécessaire de comprendre les structures de données (pour représenter les données de manière efficiente) et les algorithmes (pour concevoir une solution à un problème donné).

Structures de données

Les structures de données sont des moyens de représenter des données pour qu'elles soient mieux organisées et facilement manipulables par un programme. Par exemple, les structures de données comme les tableaux (arrays en anglais), les arbres (trees en anglais), les listes chainées (linked lists en anglais), pour ne citer que ces trois là, sont différents moyens de représenter les données. Les tableaux représentent la structure de données la plus simple dans laquelle les données sont organisées de façon linéaire dans des emplacements mémoire contigus ou consécutifs. Tout comme les tableaux, les listes chainées sont également des structures de données linéaires ; mais elles ne stockent pas les données dans des emplacements mémoire contigus. Les arbres quant à eux sont des structures de données non linéaires qui représentent les données de façon hiérarchique.

Remarque : Apprendre plusieurs structures de données est très important, car le choix d'une structure de données peut grandement affecter l'efficacité d'un programme. D'où la nécessité de choisir la structure de données la mieux adaptée pour un problème donné.

Algorithmes

Un algorithme est une procédure constitué d'un ensemble d'étapes bien définies pour exécuter une tâche donnée. Un algorithme spécifie donc des instructions, étapes par étapes, pour résoudre un problème donné ou effectuer une tâche particulière.

Comme vous pouvez le remarquer, les algorithmes et les structures de données sont étroitement liés. En effet, lorsque nous implémentons un algorithme, il nous faut choisir une représentation de données, qui spécifie la structure de données à utiliser. De même, pour utiliser des structures de données, nous avons besoin de développer des algorithmes efficaces pour effectuer diverses opérations sur ces strucures de données, comme la recherche, le tri, l'insertion, etc.

Cas Pratique : Algorithmes

Soit un problème donné. Il peut exister une multitude de façon de le résoudre, et les solutions à ce problème sont représentées sous forme d'algorithmes. Donc, il peut y avoir plusieurs algorithmes différents pour résoudre un problème particulier. Par exemple, il existe plusieurs manières différentes de trier des données, ce qui donne donc lieu à divers algorithmes de tri.
Lorsque nous sommes confrontés à un problème où nous devons choisir un algorithme parmi plusieurs, nous aimerions de toute évidence choisir l'algorithme le plus efficace, ou du moins le plus adapté à nos besoins.
Pour choisir l'algorithme le mieux adapté, nous devrons être capables de comparer les algorithmes existants et identifier l'algorithme le plus efficace (ou la solution optimale). Comment déterminer donc l'efficacité d'un algorithme ?

L'efficacité d'un algorithme dépend généralement de 2 facteurs :

• le temps d'exécution d'un algorithme
• la mémoire utilisée par l'algorithme.

Donc, un algorithme est efficace s'il consomme le moins de temps possible pour s'exécuter et utilise le moins de mémoire possible.
Il peut y avoir d'autres moyens pour mésurer l'efficacité d'un algorithme tels l'utilisation du disque, l'utilisation du réseau, mais le temps d'exécution et la mémoire utilisée restent les deux facteurs les plus importants. De ces deux facteurs, celui qui nous intéresse le plus est le temps d'exécution.

Conclusion

Dans cet article, nous avons parlé des algorithmes et des structures de données. Un algorithme est une suite d'instructions définies pour réaliser une tâche particulère. Et une structure de données est un moyen de repésentation des données. Algorithmes et structures de données sont lies, car un algorithme a besoin d'utiliser une ou plusieurs structures de données pour organiser les données qu'il manipule ; tout comme l'utilisation de structures de données est indispensable pour le développement d'algorithmes efficaces. Il est donc indispensable de savoir évaluer l'efficacité d'un algorithme parmi plusieurs pour savoir lequel adopter pour un problème donné.