Algorithm Design: Definisi, Cara Kerja, Dan Klasifikasi

14 Juli 2023

Pernahkah Anda mendengar istilah algoritma? Sebagai manusia yang hidup di era informasi, pasti anda sering mendengar istilah tersebut. Algoritma sering didengar oleh orang-orang yang aktif menggunakan internet, baik media sosial, website, hingga marketplace. Ini merupakan hal yang sangat wajar, karena semua platform tersebut memang menggunakan algoritma dalam pemrogramannya. Bahkan tidak hanya itu, sebenarnya algoritma digunakan hampir di seluruh lini kehidupan.

Key Takeaways

• Algoritma merupakan suatu protokol matematis yang berfungsi untuk memecahkan suatu masalah yang ditentukan.
• Algoritma dapat diklasifikasi menjadi empat jenis.
• Sebagai suatu sistem matematis, algoritma memiliki prosedur pelaksanaan yang biasa disebut desain algoritma.

Algoritma merupakan perhitungan matematis yang sangat kompleks dan luas untuk dibahas. Algoritma tidak hanya digunakan untuk menyelesaikan masalah pada komputer, tetapi juga dapat digunakan untuk menyelesaikan masalah yang ada dalam kehidupan sehari-hari. Masalah mudah dipecahkan dengan menggunakan algoritma karena kita tahu langkah-langkah logis dan sistematis yang harus diambil terlebih dahulu.

Penting untuk diketahui, bahwa algoritma yang akan kita bahas adalah bagian dari computational thinking, merupakan langkah yang ada sebelum pemrograman. Ini adalah proses memecah masalah menjadi langkah-langkah yang cukup sederhana yang bahkan komputer pun akan mengerti. Ada empat proses utama di dalam computational thinking:

• Dekomposisi – memecah masalah atau sistem yang kompleks menjadi bagian-bagian yang lebih kecil dan lebih mudah dikelola.
• Pengenalan pola – mencari kesamaan di antara dan di dalam masalah.
• Abstraksi – berfokus pada informasi penting saja, mengabaikan detail yang tidak relevan.
• Desain algoritma – mengembangkan solusi langkah demi langkah untuk masalah, atau aturan yang harus diikuti untuk menyelesaikan masalah.

Namun, pada artikel kali ini, kita akan berfokus pada apa itu desain algoritma dan apa pentingnya mendesain algoritma. Artikel ini akan mengajak Anda untuk lebih mengenal algoritma dalam ilmu komputer. Baca terus untuk mengetahui apa itu desain algoritma, cara mendesain algoritma, dan segudang manfaatnya yang dapat anda terapkan di dalam kehidupan bisnis Anda.

Apa Itu Algoritma?

Sebelum mengerti apa itu desain algoritma, Anda harus memiliki pengertian dasar tentang algoritma. Algoritma adalah sekumpulan instruksi untuk memecahkan masalah tertentu. Langkah-langkah dalam suatu algoritma diatur karena suatu alasan. Anda perlu mengikuti serangkaian instruksi atau daftar aturan untuk menyelesaikan permasalahan yang sedang dihadapi. Jika Anda melewatkan satu langkah, hasil akhir Anda tidak akan seperti yang Anda inginkan.

Sebagai contoh, ketika Anda mengikuti resep untuk membuat kue atau mencuci pakaian. Anda tentunya tidak akan membaca instruksi untuk memasukkan sabun ke dalam pengering, bukan? Sebagai gantinya, Anda mengikuti serangkaian langkah atau serangkaian instruksi hingga Anda menyelesaikan tugas. Anda juga menggunakan algoritma dalam matematika dan komputer. Tentu, mereka sedikit lebih rumit daripada mencuci pakaian Anda. Tapi mereka membawa Anda melalui serangkaian langkah dan membawa Anda ke hasil akhir.

Sebenarnya, algoritma lahir sebagai bagian dari ilmu matematika. Hubungan erat antara algoritma dengan ilmu komputer berada dalam tataran pemrograman. Saat Anda melakukan programming, algoritma berperan sebagai logika untuk menentukan program yang akan Anda buat. Sementara Java, Phyton, C++, dll berperan sebagai sistem bahasa yang menjadi medium penyampaian algoritma.

Bagaimana Cara Kerja Algoritma?

Algoritma dapat diekspresikan sebagai bahasa alam, bahasa pemrograman, pseudocode, diagram alur, dan tabel kontrol. Bahasa pemrograman biasanya digunakan untuk mengekspresikan algoritma yang dijalankan oleh komputer karena dianggap lebih mudah digunakan.

Algoritma digunakan di semua bidang TI dari sistem operasi, aplikasi, website, dll. Algoritma juga digunakan sebagai spesifikasi untuk melakukan pemrosesan data dan memainkan peran utama dalam sistem otomatis. Algoritma sering digunakan untuk menyortir kumpulan angka atau untuk tugas yang lebih rumit, seperti merekomendasikan konten pengguna di media sosial. Algoritma biasanya dimulai dengan input awal dan menghasilkan output di akhir proses. 

Algoritma menggunakan input awal bersama dengan serangkaian instruksi. Input adalah data awal yang diperlukan untuk mengambil keputusan dan dapat direpresentasikan dalam bentuk angka atau kata. Data input dimasukkan melalui serangkaian instruksi, atau perhitungan, yang dapat mencakup proses aritmatika dan pengambilan keputusan. Outputnya adalah langkah terakhir dalam suatu algoritma dan biasanya dinyatakan sebagai lebih banyak data.

Misalnya, algoritma penelusuran menggunakan isi kolom penelusuran sebagai input dan menjalankannya melalui serangkaian instruksi untuk menelusuri database untuk item yang relevan dengan isi kolom penelusuran. Contoh lain dapat diperoleh dari perangkat lunak otomasi, karena otomasi mengikuti seperangkat aturan untuk menyelesaikan tugas. 

Baca Juga : Big Data Management: Definisi, Struktur, dan Contohnya

Klasifikasi Algoritma

Algoritma dapat diklasifikasikan menjadi empat, yaitu:

1. Berdasarkan Metode Implementasi

• Rekursi atau Iterasi

Algoritma rekursif adalah algoritma yang memanggil dirinya berulang kali hingga kondisi dasar tercapai sedangkan algoritma iteratif menggunakan loop dan/atau struktur data seperti tumpukan, antrian untuk menyelesaikan masalah apa pun. Setiap solusi rekursif dapat diimplementasikan sebagai solusi iteratif dan sebaliknya.

• Eksak atau Perkiraan

Algoritma yang mampu menemukan solusi optimal untuk masalah apa pun dikenal sebagai algoritma eksak. Untuk semua masalah tersebut, di mana tidak mungkin menemukan solusi yang paling optimal, digunakan algoritma aproksimasi. Algoritma perkiraan adalah jenis algoritma yang menemukan hasil sebagai hasil rata-rata dari sub hasil untuk suatu masalah.

• Algoritma Serial atau Paralel

Dalam algoritme serial, satu instruksi dieksekusi pada satu waktu sementara algoritma paralel adalah algoritma di mana kami membagi masalah menjadi submasalah dan menjalankannya pada prosesor yang berbeda. Jika algoritma paralel didistribusikan pada mesin yang berbeda, maka mereka dikenal sebagai algoritma terdistribusi.

2. Berdasarkan Metode Desain

• Greedy Algorithms

Greedy Algorithms digunakan untuk menemukan solusi terbaik di tingkat lokal, tetapi dengan maksud menemukan solusi untuk keseluruhan masalah. Dari sekian banyak jenis algoritma, algoritma ini bagus untuk menyelesaikan masalah pengoptimalan.

• Divide and Conquer Algorithms

Algoritma ini membagi masalah menjadi masalah yang lebih kecil (submasalah) dengan jenis yang sama. Anda kemudian memecahkan masalah yang lebih kecil dan menggabungkan solusi untuk memecahkan masalah aslinya.

• Dynamic Programming

Pendekatan pemrograman dinamis mirip dengan divide and conquer. Perbedaannya adalah setiap kali kita memiliki pemanggilan fungsi rekursif dengan hasil yang sama, alih-alih memanggilnya lagi, kita mencoba menyimpan hasilnya dalam struktur data dalam bentuk tabel dan mengambil hasilnya dari tabel. Dengan demikian, kompleksitas waktu secara keseluruhan berkurang. “Dinamis” berarti kami memutuskan secara dinamis, apakah akan memanggil fungsi atau mengambil nilai dari tabel.

• Linear Programming

Dalam Pemrograman Linier, ada ketidaksetaraan dalam hal input dan memaksimalkan atau meminimalkan beberapa fungsi input linier.

• Reduction (Transform and Conquer)

Dalam metode ini, kami memecahkan masalah yang sulit dengan mengubahnya menjadi masalah yang diketahui dan kami memiliki solusi optimal. Pada dasarnya, tujuannya adalah untuk menemukan algoritma pereduksi yang kompleksitasnya tidak didominasi oleh algoritma reduksi yang dihasilkan.

• Backtracking

Teknik ini sangat berguna dalam menyelesaikan masalah kombinatorial yang memiliki solusi tunggal yang unik. Di mana kita harus menemukan kombinasi langkah yang tepat yang mengarah pada penyelesaian tugas. Masalah seperti itu memiliki banyak tahapan dan ada banyak pilihan di setiap tahap. Pendekatan ini didasarkan pada eksplorasi setiap opsi yang tersedia di setiap tahap satu per satu. Saat menjelajahi opsi jika titik tercapai yang tampaknya tidak mengarah ke solusi, kontrol program mundur satu langkah, dan mulai menjelajahi opsi berikutnya. Dengan cara ini, program mengeksplorasi semua kemungkinan tindakan dan menemukan rute yang mengarah ke solusi.

• Branch and Bound

Teknik ini sangat berguna dalam menyelesaikan masalah optimisasi kombinatorial yang memiliki banyak solusi dan kami tertarik untuk menemukan solusi yang paling optimal. Dalam pendekatan ini, seluruh ruang solusi direpresentasikan dalam bentuk pohon ruang keadaan. Saat program berjalan, setiap kombinasi keadaan dieksplorasi, dan solusi sebelumnya diganti dengan yang baru jika tidak optimal dari solusi saat ini.

3. Berdasarkan Pendekatan Desain

• Pendekatan Top-Down

Dalam pendekatan top-down, masalah besar dibagi menjadi sub-masalah kecil. dan terus mengulang proses penguraian masalah hingga masalah yang kompleks terselesaikan. Memecah masalah yang kompleks menjadi sub-masalah yang lebih kecil dan lebih mudah dikelola dan menyelesaikan setiap sub-masalah secara individual. Merancang sistem mulai dari level abstraksi tertinggi dan bergerak menuju level yang lebih rendah.

• Pendekatan Bottom-Up

Membangun sistem dengan memulai dari masing-masing komponen dan secara bertahap mengintegrasikannya untuk membentuk sistem yang lebih besar. Memecahkan sub-masalah terlebih dahulu dan kemudian menggunakan solusi untuk membangun solusi dari masalah yang lebih besar.

4. Klasifikasi Lainnya

Selain mengklasifikasikan algoritma ke dalam kategori luas di atas, algoritma dapat diklasifikasikan ke dalam kategori luas lainnya seperti:

• Randomized Algorithms

Randomized algorithms menggunakan data acak untuk pemecahan masalah komputasi.

• Search Algorithms

Algoritma pencarian memecahkan masalah pencarian. Itu mengambil informasi yang disimpan dalam struktur data tertentu.

• Sorting Algorithms

Sorting Algorithms menggunakan algoritma pengurutan untuk mengatur ulang daftar elemen yang terdefinisi dengan baik menjadi sebuah urutan. Quicksort adalah salah satu algoritma yang paling efisien dari jenis ini.

Baca Juga : Mengenal Remote Sensing Data dan Manfaatnya dalam Bisnis

Desain Algoritma

Desain algoritma mengacu pada penetapan prosedur-prosedur dan aturan yang perlu diikuti untuk mencapai hasil yang diinginkan yang sama setiap saat. Dalam prosesnya, desain algoritma memiliki tahap-tahap sebagai berikut:

1. Menentukan Desain Algoritma

Sebelum merepresentasikan atau menyatakan suatu algoritma, harus ditentukan lebih dahulu model atau desain penyelesaiannya. Suatu masalah dapat diselesaikan dengan berbagai model. Sudah menjadi tugas seorang programmer untuk memilih model algoritma mana yang paling cocok untuk menyelesaikan masalah tertentu.

2. Menyatakan Suatu Algoritma

Setelah menentukan model atau desain algoritma yang akan digunakan, seorang programmer baru bisa membuat barisan instruksi secara terurut untuk menyelesaikan suatu masalah. Algoritma tersebut dituliskan menggunakan bahasa pemrograman (Java, Python, C++, dll). Menyatakan suatu algoritma dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu:

• Flowchart

Penyajian algoritma dengan flowchart adalah penyajian atau penulisan algoritma dengan suatu diagram yang menggambarkan susunan alur logika dari permasalahan yang ingin diselesaikan.

• Bahasa Semu

Bahasa semu dalam hal ini memiliki maksud sebagai penyampaian algoritma dengan bahasa sehari-hari tetapi jelas dan terstruktur.

3. Validasi Suatu Algoritma

Indikasi dari suatu algoritma yang valid adalah jika penyelesaiannya memenuhi solusi yang sebenarnya. Jadi penyelesaian yang diperoleh suatu algoritma harus memecahkan masalah, bukannya membuat masalah baru. Maka dari itu, yang harus diperhatikan adalah perhitungan, prosedur, atau solusinya selalu benar untuk semua kemungkinan input.

4. Menganalisis Suatu Algoritma

Dalam tahap ini, suatu algoritma dianalisis berdasarkan tingkat efisiensinya. Tingkat efisiensi suatu algoritma menyangkut dua hal yang biasa disebut kompleksitas algoritma, yaitu:

• Waktu Tempuh/Running Time

Proses dari suatu algoritma dalam mencari solusi dari suatu masalah memerlukan waktu. Waktu dalam proses pencarian solusi diusahakan relatif singkat.

• Penggunaan memori/storage

Banyaknya prosedur-prosedur yang digunakan dan jenis variabel atau data yang dipakai dalam suatu algoritma akan mempengaruhi penggunaan memori. Untuk itu, selama proses pencarian solusi hingga diperoleh penyelesaiannya, diusahakan dapat memperkirakan seberapa banyak storage yang dibutuhkan.

5. Menguji Suatu Algoritma

Algoritma yang sudah ditetapkan untuk digunakan dalam penyelesaian masalah, akan dengan cepat diperoleh solusinya dengan menggunakan medium (komputer). Setelah diperoleh solusinya, program tersebut diuji dengan dua fase yang dilaksanakan secara simultan, yaitu:

• Debugging

Merupakan fase dimana program melakukan koreksi terhadap kesalahan program. Kesalahan program yang dimaksud adalah kesalahan penulisan dalam bahasa pemrograman, baik secara logika maupun sintaksis.

• Profiling

Merupakan suatu fase yang akan bekerja jika program tersebut sudah berhasil melewati fase debugging. Fase ini juga bekerja untuk mengukur waktu tempuh/running time dan penggunaan memori/storage.

Kembangkan Algoritma Platform Digital Perusahaan Anda Bersama Terralogiq

Sebagai seorang pengusaha, Anda tidak boleh tutup mata dengan perkembangan teknologi yang potensial untuk dijadikan sumber pemasukan dan perkembangan perusahaan. Untuk mencapai hal itu, Anda perlu melakukan modernisasi terhadap seluruh teknologi komputer perusahaan Anda. Persoalannya adalah bagaimana dan dengan siapa Anda bisa membuat hal tersebut terwujud? Terralogiq adalah solusinya.

Mengapa demikian? Ini karena Terralogiq merupakan perusahaan IT profesional yang telah menjadi mitra kerja dari 150 perusahaan besar di Indonesia, serta merupakan Premier Partner Google Cloud di Indonesia. Terralogiq juga telah mengembangkan banyak aplikasi dan solusi yang didesain untuk mendukung kebutuhan berbagai sektor industri.

Di zaman yang serba modern ini, Google menjadi perusahaan IT paling canggih di dunia. Google sendiri adalah salah satu perusahaan IT yang menyediakan layanan cloud yang memiliki tingkat efisiensi dan keakuratan algoritma yang tertinggi di dunia. Apakah Anda tahu? Layanan cloud yang disediakan Google tidak hanya sebatas untuk ruang penyimpanan semata, tetapi juga bisa menjadi sistem manajemen aset yang dapat Anda gunakan untuk mengelola dan melacak aset perusahaan Anda. Selain itu, Google juga menyediakan fitur Aplikasi Manajemen Aset, Aplikasi Smart City Command Center, serta Aplikasi Indikator untuk Kinerja Pekerjaan.

Ingin memulai inovasi bisnismu dengan produk Google? Terralogiq dapat membantu Anda untuk mewujudkan inovasi bisnis dengan mudah dan terpercaya. Segera hubungi Terralogiq untuk menjawab kebutuhan modernisasi perusahaan Anda! Kunjungi website kami untuk mengetahui lebih lanjut atau hubungi kami melalui halo@terralogiq.com.