Apakah
Itu Algoritma
Ditinjau
dari asal-usul katanya, kata Algoritma sendiri mempunyai sejarah yang aneh.
Orang hanya menemukan kata algorism yang
berarti proses menghitung dengan angka arab. Anda dikatakan algorist
jika
Anda menghitung menggunakan angka arab. Para ahli bahasa berusaha menemukan
asal kata ini namun hasilnya kurang memuaskan. Akhirnya para ahli sejarah
matematika menemukan asal kata tersebut yang berasal dari nama penulis buku
arab yang terkenal yaitu Abu Ja’far Muhammad Ibnu Musa Al-Khuwarizmi.
Al-Khuwarizmi dibaca orang barat menjadi Algorism.
Al-Khuwarizmi
menulis buku yang berjudul Kitab Al Jabar Wal- Muqabala yang
artinya “Buku pemugaran dan pengurangan” (The book
of restoration and reduction). Dari judul buku itu kita juga memperoleh
akar kata “Aljabar” (Algebra).
Perubahan kata dari algorism menjadi algorithm
muncul
karena kata algorism sering
dikelirukan dengan arithmetic, sehingga
akhiran –sm berubah menjadi –thm.
Karena
perhitungan dengan angka Arab sudah menjadi hal yang biasa, maka lambat laun
kata algorithm berangsur-angsur dipakai sebagai metode
perhitungan (komputasi) secara umum, sehingga kehilangan makna kata aslinya.
Dalam bahasa Indonesia, kata algorithm diserap
menjadi algoritma.
Definisi
Algoritma
“Algoritma
adalah urutan langkah-langkah logis penyelesaian masalah yang disusun secara
sistematis dan logis”. Kata logis merupakan
kata kunci dalam algoritma. Langkah-langkah dalam algoritma harus logis dan
harus dapat ditentukan bernilai salah atau benar. Dalam beberapa konteks,
algoritma adalah spesifikasi urutan langkah untuk melakukan pekerjaan tertentu.
Pertimbangan dalam pemilihan algoritma adalah, pertama, algoritma haruslah
benar. Artinya algoritma akan memberikan keluaran yang dikehendaki dari sejumlah
masukan yang diberikan. Tidak peduli sebagus apapun algoritma, kalau memberikan
keluaran yang salah, pastilah algoritma tersebut bukanlah algoritma yang baik.
Pertimbangan
kedua yang harus diperhatikan adalah kita harus mengetahui seberapa baik hasil
yang dicapai oleh algoritma tersebut. Hal ini penting terutama pada algoritma
untuk menyelesaikan masalah yang memerlukan aproksimasi hasil (hasil yang hanya
berupa pendekatan). Algoritma yang baik harus mampu memberikan hasil yang
sedekat mungkin dengan nilai yang sebenarnya.
Ketiga
adalah efisiensi algoritma. Efisiensi algoritma dapat ditinjau dari 2 hal yaitu
efisiensi waktu dan memori. Meskipun algoritma memberikan keluaran yang benar
(paling mendekati), tetapi jika kita harus menunggu berjam-jam untuk
mendapatkan keluarannya, algoritma tersebut biasanya tidak akan dipakai, setiap
orang menginginkan keluaran yang cepat. Begitu juga dengan memori, semakin
besar memori yang terpakai maka semakin buruklah algoritma tersebut. Dalam
kenyataannya, setiap orang bisa membuat algoritma yang berbeda untuk
menyelesaikan suatu permasalahan, walaupun terjadi perbedaan dalam menyusun
algoritma, tentunya kita mengharapkan keluaran yang sama. Jika terjadi
demikian, carilah algoritma yang paling efisien dan cepat.
Beda
Algoritma dan Program
Program
adalah kumpulan pernyataan komputer, sedangkan metode dan tahapan sistematis
dalam program adalah algoritma. Program ditulis dengan menggunakan bahasa
pemrograman. Jadi bisa disebut bahwa program adalah suatu implementasi dari
bahasa pemrograman. Beberapa pakar memberi formula bahwa:
Program = Algoritma + Bahasa (Struktur Data)
Bagaimanapun
juga struktur data dan algoritma berhubungan sangat erat pada sebuah program.
Algoritma yang baik tanpa pemilihan struktur data yang tepat akan membuat
program menjadi kurang baik, demikian juga sebaliknya. Pembuatan algoritma
mempunyai banyak keuntungan di antaranya:
Pembuatan
atau penulisan algoritma tidak tergantung pada bahasa pemrograman manapun,
artinya penulisan algoritma independen dari bahasa pemrograman dan komputer
yang melaksanakannya.
Notasi
algoritma dapat diterjemahkan ke dalam berbagai bahasa pemrograman.
Apapun
bahasa pemrogramannya, output yang akan
dikeluarkan sama karena algoritmanya sama.
Beberapa
hal yang perlu diperhatikan dalam membuat algoritma:
Teks
algoritma berisi deskripsi langkah-langkah penyelesaian masalah. Deskripsi
tersebut dapat ditulis dalam notasi apapun asalkan mudah dimengerti dan
dipahami.
Tidak ada
notasi yang baku dalam penulisan teks algoritma seperti notasi bahasa
pemrograman. Notasi yang digunakan dalam menulis algoritma disebut notasi
algoritmik.
Setiap
orang dapat membuat aturan penulisan dan notasi algoritmik sendiri. Hal ini
dikarenakan teks algoritma tidak sama dengan teks program. Namun, supaya notasi
algoritmik mudah ditranslasikan ke dalam notasi bahasa pemrograman tertentu,
maka sebaiknya notasi algoritmik tersebut berkorespondensi dengan notasi bahasa
pemrograman secara umum.
Notasi
algoritmik bukan notasi bahasa pemrograman, karena itu pseudocode
dalam
notasi algoritmik tidak dapat dijalankan oleh komputer. Agar dapat dijalankan
oleh komputer, pseudocode dalam
notasi algoritmik harus ditranslasikan atau diterjemahkan ke dalam notasi
bahasa pemrograman yang dipilih. Perlu diingat bahwa orang yang menulis program
sangat terikat dalam aturan tata bahasanya dan spesifikasi mesin yang
menjalannya.
Algoritma
sebenarnya digunakan untuk membantu kita dalam mengkonversikan suatu
permasalahan ke dalam bahasa pemrograman.
Algoritma merupakan
hasil pemikiran konseptual, supaya dapat dilaksanakan oleh komputer, algoritma
harus ditranslasikan ke dalam notasi bahasa pemrograman.
Ada
beberapa hal yang harus diperhatikan pada translasi tersebut, yaitu:
Pendeklarasian
variabel, Untuk mengetahui dibutuhkannya pendeklarasian variabel dalam penggunaan
bahasa pemrograman apabila tidak semua bahasa pemrograman membutuhkannya.
Pemilihan
tipe data, Apabila bahasa pemrograman yang akan digunakan membutuhkan pendeklarasian
variabel maka perlu hal ini dipertimbangkan pada saat pemilihan tipe data.
Pemakaian
instruksi-instruksi, Beberapa instruksi mempunyai kegunaan yang sama tetapi
masingmasing memiliki kelebihan dan kekurangan yang berbeda.
Aturan
sintaksis, Pada saat menuliskan program kita terikat dengan aturan sintaksis dalam
bahasa pemrograman yang akan digunakan.
Tampilan
hasil, Pada saat membuat algoritma kita tidak memikirkan tampilan hasil yang
akan disajikan. Hal-hal teknis ini diperhatikan ketika mengkonversikannya
menjadi program.
Cara
pengoperasian compiler atau interpreter, Bahasa
pemrograman yang digunakan termasuk dalam kelompok compiler
atau
interpreter.
Algoritma
Merupakan Jantung Ilmu Informatika
Algoritma
adalah jantung ilmu komputer atau informatika. Banyak cabang ilmu komputer yang
mengarah ke dalam terminologi algoritma. Namun, jangan beranggapan algoritma
selalu identik dengan ilmu komputer saja. Dalam kehidupan sehari-hari pun
banyak terdapat proses yang dinyatakan dalam suatu algoritma. Cara-cara membuat
kue atau masakan yang
dinyatakan
dalam suatu resep juga dapat disebut sebagai algoritma. Pada setiap resep
selalu ada urutan langkah-langkah membuat masakan. Bila langkah-langkahnya
tidak logis, tidak dapat dihasilkan masakan yang diinginkan. Ibu-ibu yang
mencoba suatu resep masakan akan membaca satu per satu langkah-langkah
pembuatannya lalu ia mengerjakan proses sesuai yang ia baca.
Secara
umum, pihak (benda) yang mengerjakan proses disebut pemroses (processor).
Pemroses tersebut dapat berupa manusia, komputer, robot atau alat-alat
elektronik lainnya. Pemroses melakukan suatu proses dengan melaksanakan atau
“mengeksekusi” algoritma yang menjabarkan proses tersebut.
Algoritma
adalah deskripsi dari suatu pola tingkah laku yang dinyatakan secara primitif
yaitu aksi-aksi yang didefenisikan sebelumnya dan diberi nama, dan diasumsikan
sebelumnya bahwa aksi-aksi tersebut dapat kerjakan sehingga dapat menyebabkan
kejadian.
Melaksanakan
algoritma berarti mengerjakan langkah-langkah di dalam algoritma tersebut.
Pemroses mengerjakan proses sesuai dengan algoritma yang diberikan kepadanya.
Juru masak membuat kue berdasarkan resep yang diberikan kepadanya, pianis
memainkan lagu berdasarkan papan not balok. Karena itu suatu algoritma harus
dinyatakan dalam bentuk yang dapat dimengerti oleh pemroses. Jadi suatu
pemroses harus:
Mengerti
setiap langkah dalam algoritma.
Mengerjakan
operasi yang bersesuaian dengan langkah tersebut.
Tabel Contoh-Contoh Algoritma dalam Kehidupan Sehari-hari
Mekanisme
Pelaksanaan Algoritma oleh Pemroses
Komputer
hanyalah salah satu pemroses. Agar dapat dilaksanakan oleh komputer, algoritma
harus ditulis dalam notasi bahasa pemrograman sehingga dinamakan program. Jadi
program adalah perwujudan atau implementasi teknis algoritma yang ditulis dalam
bahasa pemrograman tertentu sehingga dapat dilaksanakan oleh komputer.
Kata
“algoritma” dan “program” seringkali dipertukarkan dalam penggunaannya.
Misalnya ada orang yang berkata seperti ini: “program pengurutan data
menggunakan algoritma selection sort”. Atau
pertanyaan seperti ini: “bagaimana algoritma dan program menggambarkan grafik tersebut?”.
Jika Anda sudah memahami pengertian algoritma yang sudah disebutkan sebelum
ini, Anda dapat membedakan arti kata algoritma dan program.
Algoritma
adalah langkah-langkah penyelesaikan masalah, sedangkan program adalah
realisasi algoritma dalam bahasa pemrograman. Program ditulis dalam salah satu
bahasa pemrograman dan kegiatan membuat program disebut pemrograman
(programming). Orang
yang menulis program disebut pemrogram (programmer).
Tiap-tiap
langkah di dalam program disebut pernyataan atau instruksi.
Jadi,
program tersusun atas sederetan instruksi. Bila suatu instruksi dilaksanakan,
maka operasioperasi yang bersesuaian dengan instruksi tersebut dikerjakan komputer.
Secara
garis besar komputer tersusun atas empat komponen utama yaitu, piranti masukan,
piranti keluaran, unit pemroses utama, dan memori. Unit pemroses utama (Central
Processing Unit – CPU) adalah “otak” komputer, yang berfungsi
mengerjakan operasi-operasi dasar seperti operasi perbandingan, operasi
perhitungan, operasi membaca, dan operasi menulis.
Memori
adalah komponen yang berfungsi menyimpan atau mengingatingat. Yang disimpan di
dalam memori adalah program (berisi operasioperasi yang akan dikerjakan oleh
CPU) dan data atau informasi (sesuatu yang diolah oleh operasi-operasi).
Piranti masukan dan keluaran (I/O devices) adalah
alat yang memasukkan data atau program ke dalam memori, dan alat yang digunakan
komputer untuk mengkomunikasikan hasil-hasil aktivitasnya.
Contoh
piranti masukan antara lain, papan kunci (keyboard), pemindai
(scanner), dan cakram (disk).
Contoh
piranti keluaran adalah, layar peraga (monitor), pencetak
(printer), dan cakram.
Gambar
Komponen-Komponen Utama Komputer
Mekanisme
kerja keempat komponen di atas dapat dijelaskan sebagai berikut. Mula-mula
program dimasukkan ke dalam memori komputer. Ketika program dilaksanakan (execute), setiap
instruksi yang telah tersimpan di dalam memori dikirim ke CPU. CPU mengerjakan
operasioperasi yang bersesuaian dengan instruksi tersebut. Bila suatu operasi memerlukan
data, data dibaca dari piranti masukan, disimpan di dalam memori lalu dikirim
ke CPU untuk operasi yang memerlukannya tadi. Bila proses menghasilkan keluaran
atau informasi, keluaran disimpan ke dalam memori, lalu memori menuliskan
keluaran tadi ke piranti keluaran (misalnya dengan menampilkannya di layar
monitor).
Belajar
Memprogram dan Belajar Bahasa Pemrograman
Belajar
memprogram tidak sama dengan belajar bahasa pemrograman. Belajar memprogram
adalah belajar tentang metodologi pemecahan masalah, kemudian menuangkannya
dalam suatu notasi tertentu yang mudah dibaca dan dipahami. Sedangkan belajar
bahasa pemrograman berarti belajar memakai suatu bahasa aturan-aturan tata
bahasanya, pernyataan-pernyataannya, tata cara pengoperasian compiler-nya, dan memanfaatkan
pernyataan-pernyataan tersebut untuk membuat program yang ditulis hanya dalam
bahasa itu saja.
Sampai
saat ini terdapat puluhan bahasa pemrogram, antara lain bahasa rakitan (assembly),
Fortran, Cobol, Ada, PL/I, Algol, Pascal, C, C++, Basic, Prolog, LISP, PRG, bahasa-bahasa
simulasi seperti CSMP, Simscript, GPSS, Dinamo.
Berdasarkan
terapannya, bahasa pemrograman dapat digolongkan atas dua kelompok besar:
- Bahasa pemrograman bertujuan khusus. Yang termasuk kelompok ini adalah Cobol (untuk terapan bisnis dan administrasi). Fortran (terapan komputasi ilmiah), bahasa rakitan (terapan pemrograman mesin), Prolog (terapan kecerdasan buatan), bahasa-bahasa simulasi, dan sebagainya.
- Bahasa perograman bertujuan umum, yang dapat digunakan untuk berbagai aplikasi. Yang termasuk kelompok ini adalah bahasa Pascal, Basic dan C.
Berdasarkan
pada apakah notasi bahasa pemrograman lebih “dekat” ke mesin atau ke bahasa
manusia, maka bahasa pemrograman dikelompokkan atas dua macam:
- Bahasa tingkat rendah. Bahasa jenis ini dirancang agar setiap instruksinya langsung dikerjakan oleh komputer, tanpa harus melalui penerjemah (translator). Contohnya adalah bahasa mesin. CPU mengambil instruksi dari memori, langsung mengerti dan langsung mengerjakan operasinya. Bahasa tingkat rendah bersifat primitif, sangat sederhana, orientasinya lebih dekat ke mesin, dan sulit dipahami manusia. Sedangkan bahasa rakitan dimasukkan ke dalam kelompok ini karena alasan notasi yang dipakai dalam bahasa ini lebih dekat ke mesin, meskipun untuk melaksanakan instruksinya masih perlu penerjemahan ke dalam bahasa mesin.
- Bahasa tingkat tinggi, yang membuat pemrograman lebih mudah dipahami, lebih “manusiawi”, dan berorientasi ke bahasa manusia (bahasa Inggris). Hanya saja, program dalam bahasa tingkat tinggi tidak dapat langsung dilaksanakan oleh komputer. Ia perlu diterjemahkan terlebih dahulu oleh sebuah translator bahasa (yang disebut kompilator atau compiler) ke dalam bahasa mesin sebelum akhirnya dieksekusi oleh CPU. Contoh bahasa tingkat tinggi adalah Pascal, PL/I, Ada, Cobol, Basic, Fortran, C, C++, dan sebagainya.
Bahasa
pemrograman bisa juga dikelompokkan berdasarkan pada tujuan dan fungsinya.
Di
antaranya adalah:
Gambar Pembagian Bahasa Pemrograman
Secara sistematis berikut
diberikan kiat-kiat untuk belajar memprogram dan belajar bahasa pemrograman serta
produk yang dapat dihasilkan:
a.
Belajar Memprogram
- Belajar memprogram : belajar bahasa pemrograman.
- Belajar memprogram : belajar tentang strategi pemecahan masalah, metodologi dan sistematika pemecahan masalah kemudian menuliskannya dalam notasi yang disepakati bersama.
- Belajar memprogram: bersifat pemahaman persoalan, analisis dan sintesis.
- Belajar memprogram, titik berat: designer program.
b.
Belajar Bahasa Pemrograman
- Belajar bahasa pemrograman: belajar memakai suatu bahasa pemrograman, aturan sintaks, tatacara untuk memanfaatkan pernyataan yang spesifik untuk setiap bahasa.
- Belajar bahasa pemrograman, titik berat: coder.
c.
Produk yang Dihasilkan Pemrogram
- Program dengan rancangan yang baik (metodologis, sistematis).
- Dapat dieksekusi oleh mesin.
- Berfungsi dengan benar.
- Sanggup melayani segala kemungkinan masukan.
- Disertai dokumentasi.
- Belajar memprogram, titik berat: designer program.
Menilai Sebuah Algoritma
Ketika
manusia berusaha memecahkan masalah, metode atau teknik yang digunakan untuk
memecahkan masalah itu ada kemungkinan bisa banyak (tidak hanya satu). Dan kita
memilih mana yang terbaik di antara teknikteknik itu. Hal ini sama juga dengan
algoritma, yang memungkinkan suatu permasalahan dipecahkan dengan metode dan
logika yang berlainan. Yang menjadi pertanyaan adalah bagaimana mengukur mana
algoritma yang
terbaik?
Beberapa persyaratan untuk menjadi algoritma yang baik adalah:
- Tingkat kepercayaannya tinggi (realibility). Hasil yang diperoleh dari proses harus berakurasi tinggi dan benar.
- Pemrosesan yang efisien (cost rendah). Proses harus diselesaikan secepat mungkin dan frekuensi kalkulasi yang sependek mungkin.
- Sifatnya general. Bukan sesuatu yang hanya untuk menyelesaikan satu kasus saja, tapi juga untuk kasus lain yang lebih general.
- Bisa dikembangkan (expandable). Haruslah sesuatu yang dapat kita kembangkan lebih jauh berdasarkan perubahan requirement yang ada.
- Mudah dimengerti. Siapapun yang melihat, dia akan bisa memahami algoritma Anda. Susah dimengertinya suatu program akan membuat susah di-maintenance (kelola).
- Portabilitas
yang tinggi (portability). Bisa
dengan mudah diimplementasikan
di berbagai platform komputer. - Precise (tepat, betul, teliti). Setiap instruksi harus ditulis dengan seksama dan tidak ada keragu-raguan, dengan demikian setiap instruksi harus dinyatakan secara eksplisit dan tidak ada bagian yang dihilangkan karena pemroses dianggap sudah mengerti. Setiap langkah harus jelas dan pasti.
Contoh: Tambahkan 1 atau 2
pada x.
Instruksi di atas terdapat
keraguan.
- Jumlah langkah atau instruksi berhingga dan tertentu. Artinya, untuk kasus yang sama banyaknya, langkah harus tetap dan tertentu meskipun datanya berbeda.
- Efektif. Tidak boleh ada instruksi yang tidak mungkin dikerjakan oleh pemroses yang akan menjalankannya. Contoh: Hitung akar 2 dengan presisi sempurna. Instruksi di atas tidak efektif, agar efektif instruksi tersebut diubah. Misal: Hitung akar 2 sampai lima digit di belakang koma.
- Harus terminate. Jalannya algoritma harus ada kriteria berhenti. Pertanyaannya adalah apakah bila jumlah instruksinya berhingga maka pasti terminate?
- Output yang dihasilkan tepat. Jika langkah-langkah algoritmanya logis dan diikuti dengan seksama maka dihasilkan output yang diinginkan.