Un algorithme est la description précise, sous forme de concepts simples, de la manière dont on peut résoudre un problème.
Dans la vie de tous les jours, nous avons souvent besoin de résoudre des problèmes. Surtout si on considère la notion de "problème" au sens large.
Omniprésence des algorithmes
Un exemple de problème qui nous concerne tous (oui, même vous) est celui de la cuisine : vous êtes dans une cuisine, vous trouvez du riz, comment le cuire ? Voici une marche à suivre simple :
- remplir une casserole d'eau ;
- y ajouter une pincée de sel ;
- la mettre sur le feu ;
- attendre l'ébullition de l'eau ;
- mettre le riz dans la casserole ;
- le laisser cuire 10 à 15 minutes ;
- égoutter le riz.
J'ai décrit une solution au problème "il faut faire cuire du riz", sous forme de concepts simples. Vous remarquerez qu'il y a pourtant beaucoup de choses implicites : j'ai précisé que vous étiez au départ en possession du riz, mais il faut aussi une casserole, de l'eau, etc. On peut se trouver dans des situations spécifiques où tous ces objets ne sont pas disponibles, et il faudra alors utiliser un autre algorithme (ou commencer par construire une casserole…).
Les instructions que j'ai utilisées sont "précises", mais on pourrait préciser moins de choses, ou plus. Comment fait-on pour remplir une casserole d'eau, plus précisément ? Si le cuisinier à qui la recette est destinée ne sait pas interpréter la ligne "remplir une casserole d'eau", il faudra l'expliquer en termes plus simples (en expliquant comment utiliser le robinet, par exemple).
De même, quand vous programmez, le degré de précision que vous utilisez dépend de nombreux paramètres : le langage que vous utilisez, les bibliothèques que vous avez à disposition, etc.
Rôle privilégié des ordinateurs
Si on trouve des algorithmes dans la vie de tous les jours, pourquoi en parle-t-on principalement en informatique ? La raison est très simple : les ordinateurs sont très pratiques pour effectuer des tâches répétitives. Ils sont rapides, efficaces, et ne se lassent pas.
On peut décrire un algorithme permettant de calculer les décimales de la racine carrée de deux, qui soit utilisable par un humain. Vous pourrez ainsi calculer, à l'aide d'une feuille et d'un crayon, les 10 premières décimales (1,4142135624). Mais s'il vous en faut un million ? Un ordinateur deviendra alors beaucoup plus adapté.
De manière générale, on peut concevoir de nombreux algorithmes comme des méthodes de traitement d'information : recherche, comparaison, analyse, classement, extraction, les ordinateurs sont souvent très utiles pour tripoter la masse d'informations qui nous entoure continuellement.
Vous aurez peut-être pensé au célèbre moteur de recherche Google (qui a initialement dominé le marché grâce aux capacités de son algorithme de recherche), mais ce genre d'activités n'est pas restreint au (vaste) secteur d'Internet : quand vous jouez à un jeu de stratégie en temps réel, et que vous ordonnez à une unité de se déplacer, l'ordinateur a en sa possession plusieurs informations (la structure de la carte, le point de départ, le point d'arrivée) et il doit produire une nouvelle information : l'itinéraire que doit suivre l'unité.
Notion de structure de données
En plus de manipuler l'information, il faut aussi la stocker. La manière dont on organise cette information stockée peut avoir des conséquences très importantes sur leur manipulation.
Concrètement, prenez par exemple un dictionnaire : on peut définir un dictionnaire comme "un ensemble de mots et leur définition". Cependant, pourrait-on utiliser correctement un dictionnaire dont les mots sont placés dans le désordre ? Certainement pas, parce qu'il serait très difficile de trouver la définition d'un mot que l'on cherche (c'est encore possible, il suffit de lire le dictionnaire page par page jusqu'à ce qu'on trouve le mot). L'ordre alphabétique est clairement une solution très efficace pour pouvoir retrouver rapidement le mot que l'on cherche.
Il y a des liens forts entre les algorithmes (qui décrivent des méthodes) et les structures de données (qui décrivent une organisation). Typiquement, certaines structures de données sont indispensables à la mise en place de certaines méthodes, et à l'inverse certains algorithmes sont nécessaires aux structures de données : par exemple, si on veut rajouter un mot dans un dictionnaire classé alphabétiquement, on ne peut pas juste l'écrire dans l'espace libre sur la dernière page, il faut utiliser un algorithme pour l'ajouter au bon endroit. L'étude des structures de données est donc inséparable de celle des algorithmes, et vous n'y échapperez pas. 