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Algoritmo: o que é e como funciona na prática?

Avatar de Renata Lopes Renata Lopes
14 minutos de leitura 1 ano atrás

Entenda o que é algoritmo e como ele é usado para resolver problemas e automatizar tarefas.

Muitas pessoas se perguntam: o que é um algoritmo e por que ele é tão importante na computação? Quando estamos começando a aprender sobre programação, essa palavra pode parecer complexa e intimidante. No entanto, algoritmos fazem parte do nosso cotidiano, desde simples tarefas até operações complexas realizadas por computadores.

Um computador pode ser comparado a uma criança que ainda está aprendendo a se comunicar. Devido à sua falta de capacidade para interpretar subjetividades, é fundamental que o programador forneça a ele instruções claras e detalhadas. Por exemplo, ao instruir uma criança a atravessar a rua, ela o fará sem considerar possíveis perigos. Contudo, um adulto avaliará a situação, verificando a presença de automóveis antes de atravessar. Da mesma forma, quando uma máquina recebe a instrução “atravesse a rua” sem muitos detalhes, ela age literalmente, como uma criança. Portanto, as instruções de programação devem ser precisas, abrangendo até as exceções possíveis.

Neste artigo, vamos abordar o que é um algoritmo, explorando sua estrutura e suas aplicações práticas. Entender como os algoritmos funcionam é essencial para resolver problemas de forma eficiente e automatizar tarefas, sendo a base para muitas inovações tecnológicas que transformam nossas vidas diariamente.

O que é algoritmo?

Algoritmo é uma sequência de passos lógicos utilizados para solucionar um problema. Funciona como um plano de ação, no qual cada etapa é seguida cuidadosamente para alcançar o resultado desejado. Logo, é fundamental que essas etapas sejam claras e precisas, pois isso garantirá o correto funcionamento do algoritmo.

Um exemplo prático e que ilustra como se utiliza um algoritmo para resolver um problema simples é o processo para fazer uma xícara de café:

 1. Pegar uma xícara e uma cafeteira.

2. Colocar água na cafeteira.

3. Adicionar café moído no filtro da cafeteira.

4. Ligar a cafeteira e aguardar a preparação.

5. Despejar o café na xícara.

6. Adicionar leite e açúcar, se desejar.

7. Desfrutar da xícara de café.

Manter essa ordem lógica na aplicação dos processos é fundamental para se alcançar o objetivo pretendido. Mas, a partir do momento em que se inverte essa ordem, o processo apresenta falhas, e assim não podemos considerar que essa sequência seja um algoritmo.

Outro exemplo com algoritmo para compras:

Exemplo de construção de um algoritmo de compras

A importância dos algoritmos

A habilidade de criar e implementar algoritmos corretamente é altamente valorizada no mercado de trabalho, pois é a base para soluções eficientes e inovadoras em várias áreas. O estudo de algoritmos não apenas desenvolve o pensamento lógico e o raciocínio computacional, mas também constitui a base da programação de computadores e da inteligência artificial.

Ou seja, sem eles, não seria possível criar softwares, aplicativos, jogos, inteligência artificial e muitos outros avanços tecnológicos que hoje estão presentes em nossas vidas.

Como funciona a estrutura de um algoritmo?

A estrutura de um algoritmo se divide em três componentes principais: entrada, processamento e saída. Cada uma dessas partes desempenha um papel crucial no funcionamento do algoritmo, garantindo que ele possa receber dados, manipulá-los de acordo com as instruções definidas e, finalmente, produzir um resultado útil.

As três estruturas principais do algoritmo: entrada, processamento e saída.

1. Entrada: 

A entrada é a fase inicial de um algoritmo, onde os dados necessários para a execução são fornecidos. Esses dados podem vir de diversas fontes, como:

  • Usuário: informações digitadas por um usuário em um formulário ou interface de comando;
  • Arquivos: dados lidos de arquivos armazenados no sistema de arquivos;
  • Sensores: informações captadas por sensores em sistemas embarcados ou dispositivos IoT;
  • APIs: dados obtidos de serviços web ou outras interfaces de programação de aplicativos.

Exemplo de entrada de dados: ao calcular a média das notas de alunos de uma turma que realizou 4 provas, os dados de entrada são as notas, as quais podemos representar da seguinte forma:

P1 = nota 1

P2 = nota 2

P3 = nota 3

P4 = nota 4

Portanto, o tipo e a forma dos dados de entrada podem variar significativamente dependendo do problema que o algoritmo está tentando resolver. Em um algoritmo de busca, por exemplo, a entrada pode ser uma lista de números e o número a ser buscado. Em um sistema de recomendação, pode ser um histórico de interações de um usuário com produtos.

2. Processamento:

A fase de processamento é o núcleo do algoritmo, onde ocorre a manipulação dos dados de entrada para transformá-los em um resultado significativo. Esta etapa envolve várias operações, como:

  • Cálculos matemáticos: execução de operações aritméticas ou algébricas para transformar dados.
  • Lógica condicional: aplicação de condições (if, else) para tomar decisões baseadas nos dados de entrada.
  • Laços de repetição: iteração sobre conjuntos de dados para realizar operações repetitivas (for, while loops).
  • Operações de classificação: organização de dados em uma ordem específica (ex.: ordenação de uma lista).
  • Filtragem e transformação: modificação ou filtragem de dados para extrair informações relevantes.

Exemplo de processamento de dados: considerando o nosso exemplo anterior, o processamento dele seria o cálculo necessário para se chegar ao resultado:

Media = (P1 + P2 + P3 + P4) / 4

3. Saída:

A saída é a fase final de um algoritmo, onde o resultado do processamento é apresentado ao usuário. As formas de saída podem ser tão variadas quanto as de entrada, incluindo:

  • Impressão na tela: exibição de resultados diretamente na interface do usuário.
  • Armazenamento em arquivos: escrita dos resultados em arquivos para armazenamento e uso futuro.
  • Atualização de banco de dados: inserção ou atualização de registros em um banco de dados.
  • Feedback para sensores ou dispositivos: envio de comandos ou dados para sensores ou outros dispositivos conectados.

A saída deve ser clara e útil, fornecendo a informação ou o resultado projetado para o algoritmo produzir.

Exemplo de saída de dados: ainda no caso da média das provas, a saída pode ser simplesmente mostrar o resultado do cálculo para o usuário na tela do computador.

Exemplo em código Python

#Entrada de dados
P1 = 6
P2 = 7
P3 = 8
P4 = 9

#Processamento de dados
media = (P1 + P2 + P3 + P4) / 4

#Saída de dados
print(f'A média das quatro notas é {media:.2f}.')
Testar

Qual é a diferença entre pseudocódigo e algoritmo?

Embora algoritmos e pseudocódigos estejam relacionados, eles têm papéis e finalidades distintos. Entender essas diferenças é essencial para quem está começando a programar ou projetar soluções lógicas.

O que é pseudocódigo?

Pseudocódigo é uma forma de representar algoritmos de maneira simplificada e descritiva, utilizando uma linguagem que mistura comandos de programação com o uso da linguagem natural (geralmente inglês ou português). Ele serve como uma ponte entre o algoritmo abstrato e a sua implementação em uma linguagem de programação específica. O pseudocódigo não segue a sintaxe rígida de uma linguagem de programação, mas precisa ser claro o suficiente para que possa ser facilmente convertido em código posteriormente.

Exemplo de pseudocódigo:

Início
   Receber duas notas do aluno
   Calcular a média
   Se a média for maior que 6
      Mostrar "Aprovado"
   Senão
      Mostrar "Reprovado"
Fim

Diferenças principais entre pseudocódigo e algoritmo

  1. Formalidade: o pseudocódigo é informal e flexível, permitindo liberdade de expressão, enquanto o algoritmo, quando implementado, segue as regras formais de uma linguagem de programação.
  2. Propósito: o pseudocódigo é uma ferramenta para planejar a estrutura lógica de um algoritmo de forma acessível, sendo uma etapa prévia à codificação. Já o algoritmo implementado é o código final que executa as tarefas propostas.
  3. Leitura e compreensão: por utilizar uma linguagem mista, o pseudocódigo é mais fácil de entender, tanto para programadores quanto para pessoas não técnicas, tornando-o útil para explicar ideias sem a necessidade de conhecer uma linguagem de programação específica.
  4. Flexibilidade: o pseudocódigo é muito mais flexível em sua apresentação, pois é possível adaptá-lo ao estilo do autor, enquanto o algoritmo final codificado precisa obedecer a uma sintaxe estrita para ser executado.

Quando utilizar o pseudocódigo?

O pseudocódigo é especialmente útil nas primeiras etapas de desenvolvimento de um projeto, quando é necessário desenhar a lógica do problema antes de entrar em detalhes técnicos de uma linguagem de programação. Por isso, ambientes educacionais e equipes de desenvolvimento costumam utilizá-lo para discutir soluções sem se preocupar com erros de sintaxe.

Em resumo, enquanto o pseudocódigo é uma ferramenta para estruturar a lógica de um problema de maneira simplificada, o algoritmo implementado é a solução concreta e codificada que realmente executa as instruções e produz um resultado final.

Algoritmos e lógica de programação

A lógica de programação é uma das principais ferramentas utilizadas na criação de algoritmos, pois ela é a base teórica da programação de computadores. Escrevemos os algoritmos em uma linguagem de programação, como Python, Java, C++, entre outras, e eles representam a materialização prática da lógica de programação – isto é, são a forma concreta de aplicá-la a um contexto para resolver um determinado problema.

Portanto, um depende do outro para funcionar de forma eficiente. Assista à aula abaixo para saber mais.

Exemplos de algoritmos em diferentes áreas

Os algoritmos têm uma ampla gama de aplicações:

  • Tecnologia da informação: automatiza tarefas e melhora a eficiência dos processos em áreas como inteligência artificial, machine learning (aprendizado de máquina), busca na web e reconhecimento de voz.
  • Finanças: toma decisões de investimento automatizadas, avalia riscos e detecta fraudes. 
  • Saúde: identifica doenças, prediz resultados e desenvolve novos tratamentos.
  • Ciência: analisa grandes quantidades de dados e realiza novas descobertas.
  • Engenharia: automatiza processos e melhora a precisão dos resultados em aplicações como simulações, projetos e análise de estruturas.
  • Redes sociais: personaliza a experiência do usuário, determinando o conteúdo que aparecerá em seu feed.
  • Marketing: personaliza a publicidade on-line, segmenta o público-alvo e melhora a eficiência das campanhas.

Esses são apenas alguns exemplos, pois o avanço da tecnologia e a crescente quantidade de dados disponíveis fazem com que a utilização de algoritmos em outras áreas continue crescendo.

Como funciona o algoritmo das redes sociais?

Os algoritmos de redes sociais são ferramentas computacionais que plataformas como Facebook, Instagram, TikTok, Youtube e X utilizam para determinar o conteúdo exibido para cada usuário.

Com a crescente popularidade das redes sociais e a ascensão dos influenciadores digitais, os algoritmos ganharam destaque na sociedade e passaram a ser assunto de interesse para os usuários que almejam mais engajamento nas postagens.

Print de celular mostrando as redes sociais Pinterest, X, Threads, Facebook, Instagram, TikTok, WhatsApp, LinkedIn, YouTube
Redes sociais

No entanto, o assunto é polêmico e ainda é cheio de mistérios, uma vez que cada plataforma guarda zelosamente o mecanismo exato de seu algoritmo. Apesar disso, compreender como esses algoritmos operam nas redes sociais é crucial para que os usuários possam aproveitar ao máximo as suas postagens e aumentar a visibilidade delas na rede.

Aqui está como um algoritmo de redes sociais geralmente funciona:

  • Coleta de dados: o algoritmo coleta informações sobre as interações dos usuários, como curtidas, comentários, compartilhamentos, etc. Além disso, também considera fatores como suas preferências, seu histórico de pesquisa e seus comportamentos de navegação.
  • Análise de dados: o algoritmo analisa os dados coletados para determinar os interesses do usuário e priorizar o que é conteúdo relevante para ele.
  • Classificação e exibição de conteúdo: o algoritmo seleciona o conteúdo que aparecerá na tela do usuário, garantindo que o mais recente e relevante para ele esteja no topo do feed.

Nota-se, então, que o objetivo dos algoritmos de redes sociais é oferecer aos usuários uma experiência de navegação mais personalizada e relevante, permitindo que eles encontrem facilmente o conteúdo que lhes interessa. Entretanto, existem críticas de que esses algoritmos também podem levar a bolhas de filtro, onde os usuários estão expostos a uma visão distorcida da realidade.

Algoritmos de inteligência artificial

Algoritmos são a base sobre a qual construímos os sistemas de inteligência artificial (IA). A inteligência artificial envolve a criação de sistemas que podem realizar tarefas que, normalmente, requerem inteligência humana, como reconhecimento de fala, visão computacional, tradução de idiomas, tomada de decisões e muito mais. Para realizar essas tarefas, a IA depende de algoritmos específicos.

Algoritmo de aprendizado de máquina

O aprendizado de máquina, ou machine learning, é um subcampo da inteligência artificial que se concentra em desenvolver algoritmos que permitem aos computadores aprenderem a partir de dados. Esses algoritmos podem identificar padrões nos dados e fazer previsões ou decisões baseadas nesses padrões, e os exemplos mais comuns incluem:

  • Redes neurais: inspiradas no cérebro humano, são compostas de camadas de nós (neurônios) que podem aprender a reconhecer padrões complexos.
  • Árvores de decisão: utilizam um modelo de árvore para tomar decisões baseadas em uma série de perguntas que dividem os dados em subconjuntos menores e mais homogêneos.
  • Máquinas de Vetores de Suporte (SVM): são utilizadas para classificação e regressão, encontrando o hiperplano que melhor separa os dados em diferentes classes.
  • K-Means: um algoritmo de clustering que agrupa dados em k clusters com base em características semelhantes.

Algoritmo de deep learning

Deep learning, ou redes neurais profunda, é uma classe avançada de redes neurais que utiliza múltiplas camadas ocultas para aprender representações hierárquicas dos dados. Algoritmos de deep learning são responsáveis por avanços significativos em várias áreas, como:

  • Reconhecimento de imagens: utilizados em sistemas de visão computacional para identificar objetos e pessoas em imagens e vídeos.
  • Processamento de Linguagem Natural (NLP): empregados para entender e gerar linguagem humana, como em chatbots e tradutores automáticos.
  • Veículos autônomos: auxiliam na percepção do ambiente e na tomada de decisões para navegação segura.

Algoritmos genéticos

Os algoritmos genéticos são uma técnica de otimização inspirada na evolução biológica. Eles servem para encontrar soluções aproximadas para problemas complexos, explorando e explotando o espaço de soluções de maneira eficiente. Esses algoritmos são aplicados em diversas áreas, como design de engenharia, finanças e bioinformática.

Desafios e ética dos algoritmos de IA

Embora os algoritmos de IA tenham trazido muitos benefícios, eles também apresentam desafios e questões éticas, como:

  • Viés e discriminação: algoritmos podem perpetuar e amplificar preconceitos presentes nos dados de treinamento.
  • Privacidade: o uso de grandes volumes de dados pessoais levanta preocupações sobre a privacidade dos indivíduos.
  • Transparência: muitas vezes, os algoritmos de IA são vistos como “caixas-pretas”, onde é difícil entender como as decisões são tomadas.

Portanto, o desenvolvimento e a implementação responsável de algoritmos de IA são essenciais para garantir que esses sistemas sejam justos, transparentes e benéficos para a sociedade.

Conclusão

Entender o que é um algoritmo e como ele funciona é fundamental para qualquer pessoa que deseja adentrar no mundo da tecnologia, pois ele é essencial para a resolução de problemas e a automação de tarefas. Os algoritmos não só permitem que máquinas executem tarefas complexas de maneira eficiente, mas também são a base para muitas inovações que transformam nossas vidas diariamente.

Dessa forma, se você deseja aproveitar as oportunidades e facilidades que a programação pode lhe proporcionar, conheça os cursos da Asimov Academy e prepare-se para dominar a criação e implementação de algoritmos, abrindo portas para uma carreira de sucesso na área de tecnologia.

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