Strategi Algoritmik dan Pemrograman

Pengertian Algoritma

Algoritma adalah serangkaian instruksi atau langkah-langkah logis yang terstruktur untuk menyelesaikan suatu masalah atau mencapai tujuan tertentu. Dalam pemrograman, algoritma digunakan sebagai panduan untuk memecahkan masalah dengan cara yang sistematis dan terukur. Algoritma bisa diimplementasikan dalam berbagai bahasa pemrograman untuk mengolah data dan menghasilkan output yang diinginkan.

Contoh sederhana algoritma adalah instruksi untuk membuat secangkir teh:

1. Panaskan air.
2. Masukkan teh ke dalam cangkir.
3. Tuangkan air panas ke dalam cangkir.
4. Tambahkan gula atau susu sesuai selera.
5. Aduk dan sajikan.

Dalam konteks pemrograman, algoritma bisa mencakup proses seperti pengurutan data, pencarian elemen tertentu dalam sebuah daftar, atau menghitung nilai matematis. Algoritma yang baik harus jelas, efisien, dan dapat diimplementasikan dalam bahasa pemrograman yang relevan.

 

Pengertian Pemrograman

Pemrograman menurut buku “Oxford Dictionary of Computer Science” adalah seluruh aktivitas teknis yang dilakukan untuk menghasilkan suatu program, termasuk analisis kebutuhan dan seluruh langkah desain dan implementasi suatu program.

Pemrograman adalah proses menulis, menguji, dan memelihara kode komputer untuk menciptakan perangkat lunak atau aplikasi. Kode ini ditulis dalam bahasa pemrograman, yang merupakan bahasa khusus yang dapat dimengerti oleh komputer. Pemrograman melibatkan penerjemahan masalah dunia nyata atau kebutuhan tertentu menjadi instruksi yang dapat dijalankan oleh komputer untuk melakukan tugas-tugas yang diinginkan.

Dalam pemrograman, seorang programmer menentukan logika, urutan instruksi, dan cara komputer berinteraksi dengan data untuk menghasilkan output yang sesuai. Proses ini melibatkan berbagai konsep seperti algoritma, struktur data, dan kontrol aliran, serta penggunaan berbagai alat dan lingkungan pengembangan.

Pemrograman adalah inti dari pengembangan perangkat lunak, mencakup segala hal mulai dari aplikasi sederhana seperti kalkulator hingga sistem kompleks seperti perangkat lunak pengolah data, game, atau sistem operasi.

 

Peran Algoritma dalam Pemrograman

Algoritma berperan penting dalam pemrograman sebagai panduan langkah-langkah logis untuk menyelesaikan masalah atau mencapai tujuan tertentu. Dalam konteks pemrograman, algoritma menentukan bagaimana suatu program harus bertindak untuk mengolah data dan menghasilkan output yang diinginkan. Peran utama algoritma dalam pemrograman meliputi:

1. Efisiensi: Algoritma yang baik memungkinkan program berjalan lebih cepat dan menggunakan lebih sedikit sumber daya, seperti memori dan prosesor.
2. Solusi Masalah: Algoritma memberikan solusi sistematis untuk berbagai masalah, dari yang sederhana hingga kompleks, seperti pengurutan data, pencarian, dan pengoptimalan.
3. Reusability: Algoritma yang sudah teruji dapat digunakan kembali dalam berbagai program atau situasi yang berbeda, mempercepat proses pengembangan perangkat lunak.
4. Struktur dan Pemahaman: Algoritma membantu programmer memecah masalah besar menjadi bagian-bagian kecil yang lebih mudah dipahami dan diimplementasikan, sehingga program menjadi lebih terstruktur dan mudah untuk dipelihara.

Dengan algoritma yang tepat, programmer dapat memastikan bahwa program yang mereka kembangkan berjalan dengan efisien dan efektif dalam mencapai tujuan yang diinginkan.

Langkah-Langkah Pemrograman

• Menganalisis permasalahan (Analyzing): pemrogram menganalisis suatu kebutuhan atau keadaan saat ini untuk menghasilkan definisi permasalahan yang perlu diselesaikan dengan program. Permasalahan yang dianalisis bisa berupa masalah yang baru atau penyempurnaan dari solusi yang sudah ada. Kemampuan berpikir komputasional digunakan untuk mencari abstraksi dari permasalahan yang akan diselesaikan. Permasalahan yang kompleks dapat didekomposisi ke beberapa masalah yang lebih kecil, namun saling berkaitan. Hingga akhirnya, pemrogram akan mengenali pola permasalahan tersebut sebagai sebuah variasi dari problem generik. Tahap ini menghasilkan pernyataan masalah (problem statement) yang menjelaskan masukan (input), keluaran (output), serta batasan-batasan (constraint) dari program yang akan dibuat.
• Mendesain solusi (Problem Solving): dari pernyataan masalah ini, pemrogram merencanakan strategi untuk menghasilkan keluaran berdasarkan masukan yang diterima. Pemrogram tidak harus merencanakan solusi dari awal. Mereka dapat menggunakan solusi atau potongan solusi yang sudah ada dari permasalahan yang telah diselesaikan sebelumnya. Bahkan, jika problem generik telah ditemukan, pemrogram dapat memodifikasi algoritma generik agar sesuai dengan permasalahan. Proses ini akan menghasilkan algoritma berupa narasi, pseudocode, atau diagram alir. Pada tahap ini, pemrogram juga akan mengevaluasi algoritma yang dibuat untuk memenuhi batasan dari permasalahan. Misalnya, apakah program dapat bekerja dengan cepat (kurang dari 1 detik) saat diberikan masukan yang berukuran besar, karena menunggu membuat pengguna tidak nyaman.
• Mengimplementasikan solusi dalam bentuk program (Coding): Pada tahap ini, pemrogram akan menulis kode program untuk menjalankan solusi yang telah direncanakan sebelumnya dengan menggunakan suatu bahasa pemrograman. Memilih bahasa pemrograman menjadi pertimbangan di tahap ini. Selain itu, mengubah algoritma menjadi kode program juga melibatkan banyak pertimbangan teknis (misalnya: tipe data, struktur kontrol yang digunakan, dan lain-lain).
• Menguji program (Testing): Setelah program dapat dijalankan, program tersebut harus diuji untuk memastikan program berjalan dengan benar, sesuai dengan batasanbatasan yang diberikan. Pengujian dapat dilakukan dengan menggunakan berbagai strategi pengujian. Salah satu yang telah kalian pelajari di Kelas X adalah menguji program menggunakan kasus uji (test case) yang dibuat sedemikan rupa sehingga mewakili seluruh kemungkinan masukan dari program.

 

Aplikasi Pengolah Program

Berikut beberapa aplikasi yang sering digunakan untuk pemrograman, beserta tautan untuk mengunduhnya:

1. Visual Studio Code

• Deskripsi: Editor kode yang ringan namun kuat, mendukung berbagai bahasa pemrograman dan dilengkapi dengan banyak ekstensi.
• Link: Download Visual Studio Code

2. PyCharm

• Deskripsi: IDE khusus untuk Python, dengan fitur canggih seperti debugging, testing, dan integrasi dengan framework.
• Link: Download PyCharm

3. Eclipse

• Deskripsi: IDE yang populer untuk pengembangan Java, namun juga mendukung berbagai bahasa lain melalui plugin.
• Link: Download Eclipse

4. IntelliJ IDEA

• Deskripsi: IDE yang kuat untuk pengembangan Java, namun juga mendukung banyak bahasa lain seperti Kotlin, Scala, dan Python.
• Link: Download IntelliJ IDEA

5. Sublime Text

• Deskripsi: Editor kode yang cepat dan elegan, mendukung banyak bahasa pemrograman dan dapat disesuaikan dengan plugin.
• Link: Download Sublime Text

6. NetBeans

• Deskripsi: IDE yang mendukung pengembangan aplikasi Java, HTML5, PHP, dan C/C++ dengan antarmuka yang mudah digunakan.
• Link: Download NetBeans

7. Atom

• Deskripsi: Editor kode yang dapat disesuaikan, mendukung berbagai bahasa pemrograman, dan memiliki komunitas yang aktif.
• Link: Download Atom

8. Xcode

• Deskripsi: IDE khusus untuk pengembangan aplikasi di ekosistem Apple, termasuk macOS dan iOS.
• Link: Download Xcode

9. Android Studio

• Deskripsi: IDE resmi untuk pengembangan aplikasi Android, dilengkapi dengan emulator dan alat pengembangan Android lainnya.
• Link: Download Android Studio

10. Jupyter Notebook

• Deskripsi: Alat interaktif untuk menulis dan menjalankan kode Python, populer di kalangan ilmuwan data dan pengembang AI/ML.
• Link: Download Jupyter Notebook

11. Dev C++

• Deskripsi: IDE yang sederhana dan ringan, khusus untuk pemrograman C dan C++. Cocok untuk pemula maupun pengembang yang membutuhkan alat cepat dan efisien.
• Link: Download Dev C++

12. Python (Interpreter)

• Deskripsi: Python adalah bahasa pemrograman tingkat tinggi yang terkenal dengan sintaksis yang sederhana dan kemampuannya untuk mendukung berbagai aplikasi, mulai dari pengembangan web hingga ilmu data.
• Link: Download Python

Python dapat diintegrasikan dengan berbagai IDE atau editor kode seperti PyCharm, Visual Studio Code, dan lainnya untuk pengembangan yang lebih produktif.

Setiap aplikasi ini memiliki fitur unik yang membuatnya cocok untuk tugas pemrograman tertentu. Pilihlah yang sesuai dengan kebutuhan dan preferensi bahasa pemrograman yang digunakan.

 

Contoh Kasus Siklus Pemrograman

Selanjutnya mari kita coba lakukan keempat langkah tersebut untuk membuat sebuah program yang dapat membantu seseorang mengidentifikasi jenis segitiga berdasarkan panjang ketiga sisinya. Seperti kita ketahui, ada beberapa jenis segitiga berdasarkan kondisi panjang masing-masing sisinya, misalnya segitiga sama sisi, segitiga sama kaki, atau pun segitiga sembarang. Bayangkan sebuah program yang dapat menentukan apakah sebuah segitiga termasuk segitiga sama kaki, sama sisi, atau bukan keduanya, jika diberikan data berupa ketiga panjang sisi-sisi dari segitiga yang dimaksud. Misalnya jika diberikan masukan berupa panjang sisi-sisi: 2, 2 dan 3, maka program tersebut tentunya harus menghasilkan keluaran “segitiga sama kaki”.

Mendefinisikan Permasalahan

Deskripsi di atas sangat abstrak dan luas. Oleh karena itu, sebagai pemrogram kita perlu mendefinisikan ruang lingkup dari permasalahan yang diberikan. Pada pengembangan perangkat lunak, ruang lingkup tersebut disebut sebagai kebutuhan (requirement). Definisi ini perlu dibuat dengan baik karena pengecekan kebenaran program yang kita buat akan bergantung pada definisi permasalahan yang telah dibuat. Untuk menggali requirement, kalian dapat bertanya kepada pembuat soal, kepada guru, atau kepada orang-orang yang nantinya akan menggunakan program kalian.

Misalnya pada deskripsi mengidentifikasi jenis segitiga di atas, kita perlu mencari jawaban dari beberapa pertanyaan berikut: (a) Bagaimana caranya mengidentifikasi apakah data panjang sisisisi tersebut menunjukkan sisi sebuah segitiga? (karena bisa jadi tidak ada segitiga yang memiliki panjang sisi-sisi sebagaimana data yang diberikan) (b) Bagaimana menentukan jenis segitiga dari panjang sisi-sisinya? (c) Jenis segitiga apa saja yang harus kita identifikasi (misalnya: apakah kita harus bisa mengidentifikasi segitiga siku-siku?) (d) Batasan seperti apa yang harus dipenuhi oleh data masukan? (e) keluaran seperti apa yang harus diberikan oleh program? dan seterusnya. Setelah pertanyaan-pertanyaan tersebut terjawab, kalian dapat membuat definisi permasalahan yang lebih formal. Contoh berikut dapat menjadi salah satu cara untuk mendefinisikan permasalahan ini setelah kalian mendapatkan jawaban dari pertanyaan-pertanyaan di atas.

Mengidentifikasi Jenis Segitiga

Deskripsi: Diberikan tiga buah bilangan bulat yang berada pada rentang [1, 1000] yang merupakan panjang sisi dari sebuah segitiga. Identifikasi apakah ketiga sisi tersebut membentuk segitiga sama sisi, atau segitiga sama kaki, segitiga sembarang, atau tidak bisa membentuk segitiga!

Masukan: Masukan terdiri atas tiga bilangan bulat a, b, dan c yang merupakan panjang masing-masing sisi segitiga pada rentang [1, 1000].

Proses: Dari masukan yang diberikan, kita harus menentukan terlebih dahulu, apakah ada segitiga dengan panjang sisi-sisi a, b dan c. Jika tidak ada, maka program dapat berhenti dan melaporkan bahwa data masukan tidak menunjukkan sisi-sisi sebuah segitiga. Jika ternyata a, b dan c merupakan sisi-sisi sebuah segitiga, maka program harus menentukan jenis segitiga apakah yang memiliki panjang sisi-sisi a, b dan c tersebut.

Keluaran: Keluaran berupa teks sebagai berikut ini:

• “Segitiga Sama Sisi” jika masukan berupa segitiga sama sisi.
• “Segitiga Sama Kaki” jika masukan berupa segitiga sama kaki.
• “Segitiga Sembarang” jika masukan berupa segitiga sembarang.
• “Bukan Segitiga” jika masukan bukan berupa segitiga.

Merancang Solusi

Setelah definisi persoalan (masukan, proses, keluaran) dibuat seperti di atas. Selanjutnya kalian akan mencoba menyusun algoritma untuk menyelesaikan permasalahan tersebut. Pertama-tama, untuk menentukan apakah ada segitiga yang memiliki sisi-sisi dengan panjang sesuai masukan, yaitu a, b dan c, maka nilai-nilai tersebut haruslah memenuhi aturan “Teorema Pertidaksamaan Segitiga” berikut:

“Untuk semua segitiga dengan panjang a, b dan c, maka haruslah berlaku a + b > c”

Jika kita terjemahkan teorema di atas untuk sebarang masukan a, b, dan c, kita harus memeriksa 3 buah kondisi berikut:

• a + b > c
• a + c > b
• b + c > a

Ketiga kondisi tersebut harus terpenuhi, agar a, b dan c dapat membentuk segitiga. Dengan kata lain, jika setidaknya salah satu kondisi tersebut tidak dipenuhi, maka ketiga sisi tersebut tidak bisa membentuk segitiga. Jika hal ini terjadi, program dapat melaporkan hasil ini dan kemudian langsung berhenti.

Jika tidak, berarti a, b dan c memang benar merupakan sisisisi sebuah segitiga, dan program dapat mengidentifikasi jenis segitiga yang sesuai. Selanjutnya, untuk mengidentifikasi jenis segitiga, kita dapat merancang aturan-aturan sebagai berikut:

• Jika tiga panjang sisi sama, maka segitiga tersebut adalah sama sisi;
• Jika hanya dua panjang sisi sama, maka segitiga tersebut sama kaki;
• Jika ketiga panjang sisi berbeda, maka segitiga tersebut adalah segitiga sembarang.

Mengimplementasikan Solusi dalam Bentuk Program (Coding)

Selanjutnya, kalian dapat mengimplementasikan algoritma tersebut ke dalam suatu program komputer. Misalnya, kita dapat mencoba implementasikan dalam bahasa pemrograman C. Tentunya, kalian juga dapat menuliskan algoritma di atas dalam bahasa pemrograman lainnya yang telah kalian pelajari seperti Python, atau bahkan menggunakan pemrograman blok.

Menguji Program

Setelah program selesai, kita perlu menguji kebenaran program tersebut. Ada banyak metode formal untuk menguji suatu program, namun yang akan dicontohkan adalah menguji program menggunakan kasus uji seperti yang telah diberikan di Kelas X

Solusi

1. Aplikasi program editor: Dev-C++ Download disini
2. Kode Program:

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int a, b, c;

    cout << "Masukkan panjang sisi a: ";
    cin >> a;
    cout << "Masukkan panjang sisi b: ";
    cin >> b;
    cout << "Masukkan panjang sisi c: ";
    cin >> c;

    if (a + b > c && a + c > b && b + c > a) {
        if (a == b && b == c) {
            cout << "Segitiga Sama Sisi" << endl;
        } else if (a == b || a == c || b == c) {
            cout << "Segitiga Sama Kaki" << endl;
        } else {
            cout << "Segitiga Sembarang" << endl;
        }
    } else {
        cout << "Bukan Segitiga" << endl;
    }

    return 0;
}

Selamat Belajar.