Luettelo algoritmeista

Seuraa luettelo algoritmeja kukin yhden rivin kuvauksella.

Automatisoitu suunnittelu

Kombinatoriset algoritmit

Yleiset kombinatoriset algoritmit

  • Brentin algoritmi: etsii toistojakson funktion arvoista kahdella iteraattorilla
  • Floydin syklinetsimisalgoritmi: etsii toistojakson funktion arvoista
  • Gale–Shapley -algoritmi: ratkaisee vakaa avioliitto -ongelman
  • Näennäissatunnaislukugeneraattorit (tasajakauma):
    • Blum Blum Shub
    • Viivästetty Fibonacci-generaattori
    • Lineaarinen kongruenssigeneraattori
    • Mersenne twister

Verkkoalgoritmit

  • Väritysalgoritmi: Verkonväritysalgoritmi
  • Hopcroft–Karpin algoritmi: kaksijakoisen verkon maksimisovitus
  • Unkarilainen algoritmi: kaksijakoisen verkon maksimisovitus
  • Prüferin listaesitys: muodostaa Prüferin listaesityksen puulle
  • Tarjanin viimeisimmät yhteiset esivanhemmat -offline-algoritmi: etsii puusta kahden solmun lähimmän yhteisen esivanhemman
  • Topologinen lajittelu: järjestää suunnatun syklittömän verkon (DAG) solmut jonoksi riippuvuuksien mukaan

Verkkojen piirtäminen

  • Voimiin perustuvat algoritmit: fysiikkaan perustuvia algoritmeja, esim. jousialgoritmit
  • Spektriasettelu (spectral layout)

Verkkoteoria

  • Verkkoanalyysi
    • Linkkianalyysi
      • Girvan–Newman -algoritmi: tunnistaa yhteisöjä monimutkaisista verkoista, eli tiheästi yhdistettyjä solmujoukkoja
      • Hyperlinkkianalyysi
        • Hyperlink-Induced Topic Search (HITS)
        • PageRank
        • TrustRank
  • Virtausverkot
    • Dinic'n algoritmi: on vahvasti polynominen algoritmi maksimivirtauksen laskemiseen
    • Edmonds–Karp -algoritmi: Ford–Fulkerson -algoritmin toteutus
    • Ford–Fulkerson -algoritmi: laskee maksimivirtauksen
    • Kargerin algoritmi: Monte Carlo-menetelmä verkon pienimmän leikkauksen laskemiseen
    • Push-relabel -algoritmi: laskee maksimivirtauksen

Reititys

  • Edmondsin algoritmi (tunnetaan myös nimellä Chu Liu/Edmondsin algoritmi): suurin tai pienin haaroitus
  • Euklidinen pienin virityspuu: pienin virityspuu pisteille tasossa
  • Euklidinen lyhimmän polun ongelma: löytää lyhimmän polun kahden pisteen välillä leikkaamatta mitään estettä
  • Pisimmän polun ongelma: löytää pisimmän yksinkertaisen polun
  • Pienin virityspuu
    • Borůvkan algoritmi
    • Kruskalin algoritmi
    • Primin algoritmi
    • Reverse-delete -algoritmi
  • Nonblocking Minimal Spanning Switch yksinkertaisin aina toimiva kytkin esim. puhelinkeskukseen
  • Lyhimmän polun ongelma
    • Bellman–Ford -algoritmi: löytää lyhimmät polut painotetulle verkolle, erimerkkisille painoille
    • Dijkstran algoritmi: löytää lyhimmät polut painotetusta verkosta, positiivisille painoille
    • Floyd–Warshall -algoritmi: ratkaisee kaikki parit, lyhin polku -ongelman painotetulle, suunnattulle verkolle
    • Johnsonin algoritmi: Kaikki parit, lyhin polku -algoritmi harvalle, painotetulle, suunnatulle verkolle
  • Transitiivinen sulkeuma -ongelma: löytää binäärirelaation transitiivisen sulkeuman
  • Kauppamatkustajan ongelma
    • Christofides-algoritmi
    • Lähin naapuri -algoritmi
  • Ratsun kierto: Warndorffin algoritmi - heuristinen menetelmä Ratsun kierto -ongelmaan

Verkkohaku

  • A*-algoritmi: heuristinen hakualgoritmi. Erikoistapaus paras ensin -hakualgoritmista.
  • B*-algoritmi: paras ensin -hakualgoritmi, joka etsii halvimman polun lähtösolmusta mihin tahansa kohdesolmuun
  • Backtracking: Peruuttava haku, eli vetäytyminen/luopuminen osittaisesta ratkaisusta havaittaessa, että se ei johda ratkaisuun
  • Beam-haku toimii leveyshaun tavoin, paitsi joka kierroksella säilytetään heuristisesti parhaat N solmua ja karsitaan loput
  • Beam stack -haku: yhdistää vetäytymisen Beam -hakuun
  • Paras ensin -haku: kulkee verkon prioriteettijärjestyksessä käyttäen prioriteettijonoa
  • Kaksisuuntainen haku: etsii suunnatun verkon lyhimmän polun lähtösolmusta kohdesolmuun
  • Bloom-suodatin: vakioaikainen ja -muistinen joukon jäsenyystarkistus. Voi tuottaa vääriä positiivisia, mutta ei koskaan vääriä negatiivisia.
  • Leveyshaku (BFS): kulkee verkon läpi syvyystasoittain
  • D*: inkrementaalinen, heuristinen hakualgoritmi. Hyödyntää edellisten hakujen välituloksia, muuten kuin A*-algoritmi.
  • Syvyyshaku (DFS): kulkee verkon läpi säteittäin
  • Dijkstran algoritmi: A*-algoritmi heuristiikka kytkettynä pois päältä, prioriteettina kaaren lyhyys. Vaihtoehtoisesti etsii lyhimmän polun lähtösolmusta kaikkiin muihin solmuihin.
  • General Problem Solver: uraauurtava matemaattisten lauseiden todistusalgoritmi vuodelta 1959, jonka tarkoituksena oli toimia yleisenä ongelmanratkaisukoneena. Verkko muodostetaan aksioomien ja johtopäätösten välille.
  • Iteratiivinen syvenevä syvyyshaku (IDDFS): syvyyshakua toistetaan kasvavalla hakusyvyydellä. Eräänlainen kompromissi leveys- ja syvyyshaun välillä.
  • Jump point search: A* lisäheuristiikoilla. Toimii painottamattomissa hiloissa (ruudukko, jossa esteitä).
  • Leksikografinen leveyshaku (tunnetaan myös nimellä Lex-BFS): lineaariaikainen algoritmi verkon solmujen järjestämiseen
  • Uniform-cost search: alias Dijkstran algoritmille
  • SSS*: A*-algoritmin kaltainen tila-avaruushaku (state space search) pelipuulle, esim. shakin siirrot

Aliverkot

  • Klikit
    • Bron–Kerbosch -algoritmi: löytää maksimaaliset klikit suuntaamattomasta verkosta
    • MaxCliqueDyn maksimaalinen klikki -algoritmi: löytää maksimaaliset klikit suuntaamattomasta verkosta
  • Vahvasti yhtenäiset komponentit

Jonoalgoritmit

Summittainen jonojen vertailu

  • Bitap algoritmi: sumea algoritmi, joka määrittää, ovatko merkkijonot suunnilleen samat
  • Foneettisia algoritmeja
    • Daitch–Mokotoff Soundex: Soundex-parannus, joka mahdollistaa slaavilainen ja germaanisten sukunimien tunnistamisen
    • Double Metaphone: parannus Metaphoneen
    • Match Rating Approach: Western Airlinesin kehittämä foneettinen algoritmi
    • Metaphone: indeksöi englanninkielisiä sanoja
    • NYSIIS: Soundex-parannus
    • Soundex: indeksöi englanniksi lausuttuja nimiä
  • Merkkijonomittarit: merkkijonojen samankaltaisuus tai etäisyys
    • Damerau–Levenshtein -etäisyys vierekkäisten merkkien vaihdon huomioiva parannus Levenshtein-etäisyyteen
    • Dicen kerroin (tunnetaan myös nimellä Dice-kerroin): samankaltaisuusmittari joka on sukua Jaccard-indeksille
    • Hamming-etäisyys: eroavien alkioiden määrä
    • Jaro–Winkler -etäisyys: samankaltaisuusmitta kahden merkkijonon välillä
    • Levenshteinin etäisyys: kahden sekvenssin muokkausetäisyys laskettuna merkkien lisäyksillä, poistoilla ja korvauksilla
  • Trigram-haku: etsii tekstiä, kun tarkka kirjoitusasu tai kohde ei ole tiedossa

Valinta-algoritmeja

  • Quickselect
  • Introselect

Jonohaku

  • Peräkkäishaku: Etsii kohteen järjestämättömästä jonosta
  • Valinta-algoritmi: Löytää k:nneksi suurimman alkion
  • Ternäärihaku: etsii suurimman alkion taulukossa, jonka alkuosa on nouseva ja loppuosa on laskeva
  • Järjestetyt listat
    • Puolitushaku eli binäärihaku: Jos tietoa jakaumasta ei saada, teoreettisesti nopein hakualgoritmi järjestetylle listalle
    • Fibonacci-hakutekniikka: hajota ja hallitse-algoritmi, hyödyntää hakuavaruuden pilkkomisessa Fibonaccin lukuja
    • Hyppyhaku (tai lohkohaku): karkea peräkkäishaku ensin lohkon löytämiseksi ja sitten tarkempi peräkkäishaku löydetyn lohkon sisällä
    • Ennakoiva haku: kuten binäärihaku, mutta huomioi hakutermin ja tarkistettujen alkioiden koot. Kutsutaan myös sanakirjahauksi ja interpoloiduksi hauksi.
    • Tasainen binäärihaku: optimoitu versio klassisesta puolitushausta arkkitehtuureille, joilla taulukosta lukeminen on nopeampaa kuin bitinshiftaus ja yhteenlasku

Jonojen yhdistäminen

  • Yksinkertainen yhdistämisalgoritmi
  • k-suuntainen yhdistämisalgoritmi
  • Unioni (yhdistäminen tuloksen alkioita toistamatta)

Jonojen permutaatiot

  • Fisher–Yates shuffle (tunnetaan myös nimellä Knuth shuffle): permutoi joukon satunnaisesti ja harhattomasti, toisin sanoen sekoittaa pakan
  • Schensted-algoritmi: luo permutaatiota vastaavat Youngin taulut
  • Steinhaus–Johnson–Trotter -algoritmi (tunnetaan myös nimellä Johnson–Trotter algoritmi): luo kaikki permutaatiot vaihtamalla vierekkäisten alkioiden paikkoja (transpositio)
  • Heapin permutaatiogenerointialgoritmi: vaihtaa elementtien paikkaa permutaatioiden luomiseen

Jonojen linjaaminen

  • Dynamic time warping: mittaa kahden ajallisesti ja nopeudeltaan vaihtelevan jonon samankaltaisuutta
  • Hirschbergin algoritmi: löytää linjauksen joka minimoi jonojen välisen Levenshtein-etäisyyden
  • Needleman–Wunsch -algoritmi: optimoi jonojen globaalin linjauksen
  • Smith–Waterman -algoritmi: optimoi jonojen paikallisen linjauksen

Jonojen järjestäminen

Pääartikkeli: Lajittelualgoritmi

Alijonot

  • Kadanen algoritmi: etsii alijonon, jonka peräkkäisten alkioiden summa on suurin
  • Pisimmän yhteisen alijonon ongelma: Löytää jonojoukon pisimmän kaikille jonoille yhteisen alijonon, jonka ei tarvitse olla yhtenäinen
  • Pisimmän kasvavan alijonon ongelma: Löytää pisimmän kasvavan alijonon, jonka ei tarvitse olla yhtenäinen
  • Lyhimmän yhteisen ylijonon ongelma: Löytää lyhimmän tietyn alijonojoukon sisältävän ylijonon. Alijonojen ei tarvitse olla ylijonossa yhtenäisiä.

Alimerkkijonot

  • Pisimmän yhteisen alimerkkijonon ongelma: etsii pisimmän merkkijonon (tai -jonot), joka on kahden tai useamman muun merkkijonon alimerkkijono
  • Alimerkkijonohaku
    • Aho–Corasick -merkkijonotäsmäysalgoritmi: puuhun perustuva algoritmi, joka löytää kaikki tiettyyn merkkijonojoukkoon täsmäävät alimerkkijonot
    • Boyer–Moore -merkkijonohakualgoritmi: amortisoidusti lineaarinen, yleensä sublineaarinen merkkijonohakualgoritmi
    • Boyer–Moore–Horspool -algoritmi: Boyer–Moore -algoritmin yksinkertaistus
    • Knuth–Morris–Pratt -algoritmi: merkkijonohaku joka välttää vertaamasta täsmääviä merkkejä toista kertaa
    • Rabin–Karp -merkkijonohakualgoritmi: hakee useita merkkijonoja kerralla tehokkaasti
    • Zhu–Takaoka -merkkijonotäsmäysalgoritmi variantti Boyer–Moore -algoritmista
  • Ukkosen algoritmi: lineaariaikainen online-algoritmi päätepuiden rakentamiseen

Datavirrat

Datavirta-algoritmit käsittelevät jonoja tyypillisesti yhdellä läpikäynnillä, rajoitetulla muistilla ja prosessointiajalla

  • Boyer–Moore majority vote algorithm, eli enemmistöäänestysalgoritmi - Löytää absoluuttisen enemmistöalkion (jos sellainen on)
  • Lossy Count Algorithm, eli häviöllinen lukumääränlaskualgoritmi - Löytää alkiot, joiden suhteellinen osuus ylittää annetun tason, annetulla virhemarginaalilla
  • Misra–Gries summary, eli yhteenvetoalgoritmi - Löytää joukon alkioita, jotka yhdessä muodostavat annetun persentiilin datavirrasta

Laskennallinen matematiikka

Abstrakti algebra

Tietokonealgebra

Geometria

Lukuteoreettiset algoritmit

Numeerisia algoritmeja

Differentiaaliyhtälön ratkaiseminen

Alkeis- ja erikoisfunktioita

Geometrisia algoritmeja

Interpolointi ja ekstrapolointi

Lineaarialgebra

Monte Carlo

Numeerinen integrointi

Juurien etsintä

Optimointialgoritmit

Laskennallinen tiede

Tähtitiede

Bioinformatiikka

Maantiede

  • Vincenty on kaavat: nopea algoritmi laskea etäisyys kahden leveysaste/pituusaste pistettä ellipsoid

Kielitiede

Lääketiede

Fysiikka

Tilastotiede

Tietojenkäsittelytiede

Tietokonearkkitehtuuri

Tietokonegrafiikka

Kryptografia tai salakirjoitus

Digitaalinen logiikka

Koneoppiminen ja tilastollinen luokittelu

Ohjelmointikielten teoria

Jäsennys

Kvanttialgoritmeja

Tietojenkäsittelyteoria ja automaatit

Informaatioteoria ja signaalinkäsittely

Koodausteoria

Virheenhavaitseminen ja -korjaus

Häviöttömät pakkausalgoritmit

Häviölliset pakkausalgoritmit

Digitaalinen signaalinkäsittely

Signaalinkäsittely

  • FFT, nopea Fourier’n muunnos

Kuvankäsittely

Ohjelmistotuotanto

Tietokanta-algoritmit

Hajautettujen järjestelmien algoritmit

Muistinhallinta-algoritmit

Viestiliikennealgoritmit

Käyttöjärjestelmäalgoritmit

Prosessien synkronointi

Aikataulutus

Kovalevyn aikataulutus

Katso myös