1. 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.
2. 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.
3. Beda Algoritma dan Program
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.
- 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 :
a. Pendeklarasian variabel
Untuk mengetahui dibutuhkannya pendeklarasian variabel dalam
penggunaan bahasa pemrograman apabila tidak semua bahasa pemrograman
membutuhkannya.
b. Pemilihan tipe data
Apabila bahasa pemrograman yang akan digunakan membutuhkan
pendeklarasian variabel maka perlu hal ini dipertimbangkan pada saat
pemilihan tipe data.
c. Pemakaian instruksi-instruksi
Beberapa instruksi mempunyai kegunaan yang sama tetapi masing-masing memiliki kelebihan dan kekurangan yang berbeda.
d. Aturan sintaksis
Pada saat menuliskan program kita terikat dengan aturan sintaksis dalam bahasa pemrograman yang akan digunakan.
e. Tampilan hasil
Pada saat membuat algoritma kita tidak memikirkan tampilan hasil yang
akan disajikan. Hal-hal teknis ini diperhatikan ketika
mengkonversikannya menjadi program.
f. Cara pengoperasian compiler atau interpreter.
Bahasa pemrograman yang digunakan termasuk dalam kelompok compiler atau interpreter.
4. 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.
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 operasi-operasi 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 operasi-operasi
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.
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 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, bahasabahasa 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. Tentu saja pembagian ini tidak kaku. Bahasabahasabertujuan khusus tidak berarti tidak bisa digunakan untuk aplikasi lain. Cobol misalnya, dapat juga digunakan untuk terapan ilmiah, hanya saja kemampuannya terbatas. Yang jelas, bahasabahasa pemrograman yang berbeda dikembangkan untuk bermacam-macam terapan yang berbeda pula.
- 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.