Vì sao ta cần tìm phép toán nhiều số hạng?

Thông thường khi nói đến phép toán là nói đến phương pháp giải toán. Khi cần giải một bài toán có thể dùng nhiều loại phép toán khác nhau. Sau đây ta xét một ví dụ đơn giản.

Có n số a1, a2...,an cần tìm số lớn nhất trong các số đó. Có hai cách làm:

Phương pháp 1: Theo cách sắp xếp các số thứ tự, bắt đầu so sánh số a1 với n - 1 số còn lại, nếu phát hiện thấy có một số lớn hơn a1 thì rõ ràng a1 không phải là số lớn nhất. Lại lấy số a2 so với n - 1 số còn lại....cứ thế tiến hành cuối cùng sẽ tìm được số lớn nhất.

Phương pháp 2: Trước hết đem a1 so với a2, nếu a1 > a2, ta lại đem so a1 với a3, không cần phải so sánh a2 với a3. Khi so a1 với a2 hoặc a2 so với a3, ta tìm được số lớn nhất, trong ba số đem so với a4. Trong khi so sánh hai số ắt tìm được một số lớn hơn trong hai số đó và cuối cùng sẽ tìm được số lớn nhất trong các số đã đem so. Vì vậy chỉ cần n - 1 lần so là có thể tìm được số lớn nhất trong các số đã xét.

Trong hai phương pháp thì phương pháp nào hợp lí hơn? Rõ ràng là phương pháp hai. Với phương pháp hai, số lần tiến hành so sánh các số ít hơn phương pháp một. Với số n lớn thì thực hiện theo phương pháp 2 sẽ thu được kết quả nhanh hơn. Do vậy phép toán có thể tốt có thể xấu. Do đó khi thiết kế các phép toán để giải quyết một vấn đề cụ thể, người ta hi vọng tìm được một phép toán thực hiện bài toán nhanh nhất. Thế làm thế nào để đánh giá được phép toán là tốt hay xấu?

Một trong các tiêu chuẩn để đánh giá phép toán là tốt hay xấu là khi máy tính chấp hành phép toán để giải quyết một vấn đề nào đó thì tiêu phí thời gian dài hay ngắn. Trong ví dụ nêu trên, với số n rất lớn hiển nhiên dùng phương pháp 2 thời gian sử dụng để giải bài toán sẽ ngắn hơn khi dùng phương pháp 1. Nói chung khi chọn phép toán để giải quyết một vấn đề nào đó, căn cứ đầu tiên phải cân nhắc là quy mô. Ở ví dụ nêu trên, quy mô của bài toán là n. Thời gian sử dụng phép toán để giải bài toán được quyết định do n. Với phương pháp 2, thời gian tiêu phí được đánh giá bằng n - 1.

Thông thường mục tiêu tìm kiếm là chọn các phép toán có nhiều số hạng. Với các phép toán nhiều số hạng, thời gian tiêu phí cho quy mô n là một hạng thức nhiều số hạng. So với phép toán theo chỉ số (thời gian tiêu chí cho quy mô được biểu diễn theo chỉ số) thì phép toán theo hạng thức nhiều số hạng tiết kiệm thời gian hơn, trong đó n biểu diễn quy mô của bài toán:

Từ đó có thể thấy khi n càng lớn thì tiêu tốn thời gian của phép toán theo chỉ số càng nhiều. Cho dù tốc độ của máy tính rất lớn (ví dụ cỡ một tỉ phép tính/giây) thì hàm chỉ số đã tăng với tốc độ kinh người khi n tăng và máy tính sẽ không đảm nhiệm nổi. Giả sử chúng ta sử dụng máy tính có tốc độ 100.000 phép tính/giây thì với phép toán 230 cần thời gian làm việc 104 giây tức khoảng 3 giờ. Với thời gian như vậy còn có thể chấp nhận được. Nhưng với phép toán hao phí thời gian cỡ 2150, 21000 thì sẽ ra sao? Rõ ràng là các máy tính sẽ bó tay.

Do máy tính không thể giải quyết các vấn đề có cơ sở dữ liệu quá lớn, nên khi giải quyết các bài toán phức tạp cần tìm các phép toán (hay thuật toán) mà máy tính có thể có khả năng tiếp thu được. Đó là lí do tại sao ta cần tìm các phép toán (thuật toán) nhiều số hạng.

Tại sao trong xã hội phong kiến, ngôi vua chỉ truyền cho con trai?

Trong lịch sử Trung Quốc cũng như nước ngoài, ngôi vị đế vương nói chung là d o con trai trưởng kế thừa. Cả đến trong các gia đình thường dân cũng chỉ...

Tại sao phân bón quá đậm sẽ làm cháy mạ?

Tục ngữ có câu “lúa tốt vì phân”. Bón phân sẽ tăng sản lượng cây trồng, điều này ai ai cũng biết.

Tại sao trên cùng một đường dây điện thoại vừa có thể gọi điện thoại vừa truyền tải tín hiệu?

Máy tính vào mạng, khi không có đường dây chuyên dụng thì có thể sử dụng đường dây điện thoại. Nhưng lúc này phải dùng thêm một bộ môđem.

Tại sao nước được đun sôi tới 1000C, nếu tiếp tục đun nhiệt độ vẫn không tăng thêm?

Mọi người thường nói, nước sôi ở nhiệt độ 1000C. Khi áp suất trong không khí ở mức tiêu chuẩn 1 átmốtphe, điểm sôi của nước sẽ là 1000C.

Vì sao thủ dâm lại có hại cho sức khỏe?

Thủ dâm là những hành vi dùng tay hoặc các phương thức tương tự để kích thích, nhằm tự thỏa mãn nhu cầu sinh lý. Ban đầu, chuyện này có thể là ngẫu...

Tại sao làm ống khói cao lại tốt hơn ống khói thấp?

Bất kể là ống khói của các nhà máy hay ống khói lò sưởi trong các gia đình đều được làm rất cao. Tại sao lại như vậy?

Vì sao mì chính lại ngọt như vậy?

Mì chính là một chất điều vị thường dùng. Đặc điểm của mì chính là có vị ngon ngọt.

Đường sắt một ray có những ưu điểm độc đáo nào?

Nói đến đường sắt, chắc chắn bạn sẽ nghĩ đến hai đường ray chạy thẳng tít về phương xa. Nhưng bạn đã thấy đường sắt một ray chưa? Đoàn tàu chạy trên...

Vì sao thành phố Tapan Tân Cương gió đặc biệt mạnh?

Thành phố Tapan Tân Cương nằm trên trục giao thông chủ yếu giữa hai miền Nam Bắc Tân Cương, cũng là cửa gió nổi tiếng. Trong một năm có đến 148 ngày...