“Mọi chương trình máy tính đều cần thuật toán. Không có thuật toán, không có chương trình nào tồn tại!”
Câu nói trên thực sự đúng về sự quan trọng và giá trị của thuật toán trong công việc của lập trình viên. Vậy thuật toán là gì? Tại sao thuật toán lại quan trọng đến vậy? Và chúng ta nên học thuật toán từ những nguồn nào được đánh giá tốt nhất? Bài viết này sẽ cung cấp những câu trả lời cho những câu hỏi này.
Contents
Thuật Toán Là Gì?
Thuật toán (algorithms) có thể được hiểu đơn giản là một tập hợp các bước để hoàn thành một nhiệm vụ. Ví dụ, bạn có thể có một thuật toán để đi từ nhà đến trường, để làm bánh mỳ xá xíu thật ngon, hoặc để tìm thấy một sản phẩm trong cửa hàng tạp hóa nhanh nhất.
Trong lĩnh vực khoa học máy tính, thuật toán cũng có ý nghĩa tương tự. Đó là một tập hợp các bước để chương trình máy tính hoàn thành một nhiệm vụ.
Tại Sao Thuật Toán Quan Trọng Với Lập Trình Viên?
Đơn giản, học thuật toán giúp chúng ta giải quyết vấn đề một cách hiệu quả hơn và nâng cao tư duy lập trình.
Như đã đề cập ở trên, thuật toán tồn tại khắp nơi xung quanh chúng ta từ các vấn đề nhỏ đến vấn đề lớn. Thuật toán có thể đơn giản hoặc phức tạp, tùy thuộc vào lĩnh vực mà bạn đang làm việc.
Một số lĩnh vực trong lập trình chỉ đòi hỏi các thuật toán đơn giản, nhưng có những lĩnh vực khác yêu cầu sử dụng nhiều thuật toán phức tạp như: đồ hoạ máy tính, mã hóa dữ liệu, trình điều khiển, học máy, khai thác dữ liệu. Để thành thạo trong những lĩnh vực này, bạn cần nắm vững các thuật toán.
Việc thành thạo thuật toán giúp lập trình viên tìm ra hướng giải quyết vấn đề nhanh chóng, viết code mạch lạc hơn. Hiểu rõ thuật toán, cấu trúc dữ liệu, bạn có thể đánh giá độ phức tạp của code, đánh giá tốc độ chạy của code và khả năng mở rộng của code.
Theo bài viết “Thuật toán là gì? Học thuật toán làm quái gì?”, thuật toán đóng vai trò quan trọng trong các sản phẩm phần mềm. Một số sản phẩm phần mềm không cần sử dụng nhiều thuật toán, nhưng những sản phẩm có sử dụng nhiều thuật toán thì thực sự tạo ra sự khác biệt và thành công lớn hơn. Ví dụ như Google thành công vì có thuật toán tìm kiếm mạnh mẽ nhất thế giới. Facebook và Youtube cũng phải sử dụng nhiều thuật toán để tìm kiếm, gợi ý người dùng và gợi ý nội dung. Tuy nhiên, thuật toán không phải là yếu tố cốt lõi quyết định thành công của một sản phẩm. Việc học thuật toán và quan trọng của thuật toán phụ thuộc vào sản phẩm và ứng dụng mà bạn làm. Dù bạn giỏi thuật toán hay không, bạn vẫn có thể thành công nếu áp dụng kỹ năng và kiến thức của mình vào lĩnh vực bạn đang làm. Tôi luôn khuyến khích các bạn lập trình viên hãy luôn học và rèn luyện thuật toán. Với tôi, thuật toán giúp bạn rèn luyện tư duy giải quyết vấn đề và tối ưu hóa sản phẩm.
4 Cuốn Sách Huyền Thoại Về Thuật Toán
1. Cuốn sách “The Design and Analysis of Computer Algorithms”
Cuốn sách này được viết bởi nhóm tác giả Alfred V. Aho, John E. Hopcroft và Jeffrey D. Ullman và được xuất bản lần đầu vào năm 1974.
Đây là cuốn sách huyền thoại giúp bạn hiểu về các khái niệm cơ bản của thuật toán – trung tâm của khoa học máy tính. Cuốn sách giới thiệu các cấu trúc dữ liệu cơ bản và kỹ thuật lập trình thường được sử dụng trong các thuật toán hiệu quả.
Những thuật toán đó bao gồm việc sử dụng danh sách, ngăn xếp, hàng đợi, cây và biểu đồ. Các chương tiếp theo đi sâu vào các thuật toán sắp xếp, tìm kiếm và vẽ đồ thị, các thuật toán khớp chuỗi và thuật toán nhân số nguyên Schonhage-Strassen. Cuốn sách cung cấp nhiều bài tập phân loại ở cuối mỗi chương.
2. Cuốn sách “Introduction to Algorithms”
“Introduction to Algorithms” là cuốn sách về lập trình máy tính của Thomas H. Cormen, Charles E. Leiserson, Ronald L. Rivest và Clifford Stein.
Cuốn sách này đã được sử dụng rộng rãi như là sách giáo trình cho các khóa học về thuật toán tại nhiều trường đại học và thường được trích dẫn như một tài liệu tham khảo cho các thuật toán trong các bài báo xuất bản. Đây là một nguồn tài nguyên học thuật toán rất chất lượng.
Trong phần giới thiệu, các tác giả trình bày về cách cuốn sách được viết để trở nên toàn diện và hữu ích trong cả môi trường giảng dạy và nghiên cứu. Mỗi chương tập trung vào một thuật toán cụ thể và thảo luận về các kỹ thuật thiết kế và các lĩnh vực ứng dụng của nó.
Thay vì sử dụng một ngôn ngữ lập trình cụ thể, các thuật toán trong cuốn sách được viết bằng mã giả. Các mô tả tập trung vào các khía cạnh của thuật toán, các tính chất toán học của nó và nhấn mạnh hiệu suất.
3. Bộ sách “The Art of Computer Programming”
“The Art of Computer Programming” là một bộ sách toàn diện của Donald Knuth với nhiều chủ đề về giải thuật lập trình và phân tích thuật toán.
Bộ sách này bao gồm nhiều tập, trong đó tập 1 nói về các thuật toán cơ bản, ví dụ như “Các khái niệm cơ bản” và “Cấu trúc thông tin”. Tập 2 tập trung vào các thuật toán tổng hợp với các chương về số ngẫu nhiên và số học. Tập 3 là tập riêng biệt về thuật toán sắp xếp và tìm kiếm – có thể nói đây là cuốn sách hàng đầu thế giới về các thuật toán đòi hỏi cao như vậy. Tập 4A bàn về thuật toán kết hợp.
Các tập sách mới về các chủ đề tiếp theo như tập 4B – Thuật toán kết hợp với hai chương tìm kiếm kết hợp và đệ quy, tập 5 – Thuật toán cú pháp (ước tính phát hành vào năm 2025) với các chương về quét từ điển và phân tích cú pháp, và tập 6 về lý thuyết ngôn ngữ không ngữ cảnh đang được phát triển.
Đây là nguồn tài nguyên tốt nhất cho những ai quan tâm đến các bài toán thuật toán trong các khóa học C và C++ truyền thống. Những ai đam mê lập trình và toán học sẽ không thể bỏ lỡ những cuốn sách này.
4. Cuốn sách “Cấu Trúc Dữ Liệu Và Giải Thuật” của Thầy Đinh Mạnh Tường
Cuốn sách này trình bày về cấu trúc dữ liệu và thuật toán, những kiến thức quan trọng trong việc đào tạo sinh viên ngành Công nghệ thông tin. Cuốn sách được hình thành dựa trên những bài giảng về cấu trúc dữ liệu và thuật toán mà thầy đã thực hiện trong nhiều năm tại khoa Toán-Cơ-Tin học và khoa Công nghệ thông tin Đại học khoa học tự nhiên, Đại học quốc gia Hà Nội.
Sách bao gồm hai phần. Phần 1 nói về các cấu trúc dữ liệu, phần 2 nói về thuật toán. Nội dung cuốn sách mô tả cấu trúc dữ liệu và thuật toán bằng ngôn ngữ Pascal, vì tính ứng dụng của nó trong giảng dạy.
Chương 1 trình bày về các khái niệm cơ bản về thuật toán và phân tích thuật toán. Chương 2 giới thiệu về các cấu trúc dữ liệu, mô hình dữ liệu và kiểu dữ liệu trừu tượng. Chương 3 trình bày về các mô hình dữ liệu, danh sách và phương pháp triển khai danh sách (bằng mảng và bằng danh sách liên kết). Chương này cũng đề cập đến các kiểu dữ liệu đặc biệt như hàng đợi và ngăn xếp. Chương 4 trình bày về mô hình dữ liệu cây, các phương pháp triển khai cây nhị phân và cây cân bằng. Chương 5 nói về mô hình dữ liệu tập hợp, các phương pháp triển khai tập hợp, từ điển và triển khai từ điển bằng bảng băm và hàng ưu tiên bằng heap. Chương 6 giới thiệu các phương pháp triển khai bảng khác nhau. Các cấu trúc dữ liệu ở bộ nhớ ngoài được trình bày trong chương 7.
Thông Tin Thêm Về Các Khóa Học Về Thuật Toán
1. Khóa học Thuật Toán Căn Bản tại Codelearn.io
Khóa học Thuật Toán Căn Bản là một tâm huyết của Founder Codelearn.io. Khóa học này sử dụng phương pháp tiếp cận hiện đại và hệ thống hỗ trợ mạnh mẽ giúp học viên giải quyết các bài toán về tư duy lập trình.
Cấu trúc bài học đi từ lý thuyết cơ bản – đề bài – tư duy – gợi ý – thực hành – chạy thử code. Điều này giúp người mới bắt đầu dễ dàng làm quen và áp dụng kỹ năng lập trình của mình. Sau khi hoàn thành 9 chương với 56 bài học thuật toán cơ bản trong khóa học này, bạn sẽ bất ngờ với sự tiến bộ của mình.
2. Chuỗi khóa học Algorithms của Robert Sedgewick trên Coursera
Khóa học này được tạo bởi thầy Robert Sedgewick, Giáo sư Khoa học Máy tính của William O. Baker tại Đại học Princeton – một trong tám trường đại học Ivy League. Khóa học được cung cấp trên Coursera bởi Đại học Princeton.
Khóa học bao gồm kiến thức về các thuật toán và cấu trúc dữ liệu, tập trung vào các ứng dụng và phân tích hiệu suất khoa học về các triển khai Java. Phần I bao gồm các cấu trúc dữ liệu cơ bản, thuật toán sắp xếp và thuật toán tìm kiếm. Phần II tập trung vào các thuật toán xử lý đồ thị và chuỗi.
Bạn có thể tham gia khóa học tại đường dẫn sau:
https://www.coursera.org/learn/algorithms-part1
https://www.coursera.org/learn/algorithms-part2
Tổng Kết
Như vậy, trong bài viết này, chúng ta đã tìm hiểu thuật toán là gì, tại sao nên học thuật toán và giới thiệu 4 cuốn sách huyền thoại về thuật toán chất lượng. Thuật toán là một yếu tố quan trọng giúp bạn giải quyết vấn đề tốt hơn và rèn luyện tư duy lập trình, tuy nhiên, đó không phải là tất cả. Để trở thành một lập trình viên giỏi, bạn cần nhiều yếu tố hơn như làm việc chăm chỉ và học hỏi.
Yêu cầu thuật toán trong công việc của bạn phụ thuộc vào lĩnh vực bạn đang theo đuổi. Dù bạn có giỏi thuật toán hay không, bạn vẫn có thể trở thành một lập trình viên tốt, nhưng tôi vẫn khuyến khích bạn học thuật toán tốt.
Nguồn tham khảo: wikipedia.org