الخوارزميات هي مجموعة واضحة ومعينة من الخطوات والإرشادات اللازمة لتحقيق نتيجة معينة. وهي أساس العمل داخل الحواسيب وأنظمة الكمبيوتر الأخرى. ببساطة، الخوارزمية عبارة عن وصف خطوة بخطوة لما يجب القيام به لحل مشكلة ما أو إنجاز مهمة معينة.

في الرياضيات وعلم الحوسبة تحديداً، تمثل الخوارزميات طرقا بسيطة ومعقدة لحل المشكلات المتكررة. تخيل جهاز الكمبيوتر الخاص بك كمثال حي على تطبيق العمليات الخوارزمية - فهو ينفذ تعليماته بدقة وبشكل متناسق ولكل مرة يتم طلب العملية منها. تشمل الأمثلة البارزة استخداماتها في التصحيح الإملائي، المعاملات المالية، مواقع البحث عبر الانترنت وغيرها الكثير مما نعتمد عليه بشكل يومي في حياتنا الرقمية.

تنقسم الخوارزميات إلى عدة فئات بناءً على ماهيتها أو كيفية عرضها. قد توضح بعض الخوارزميات خصائص خاصة مثل "خوارزمية المطابقة بالسلسلة"، والتي تبحث عن أماكن ظهور بيانات مدخلة ضمن نصوص كبيرة نسبياً، بينما تقدم أخرى استراتيجيات لحل القضايا بما فيها "تقسيم ثم غزو" ("divide and conquer"). يعد برنامج بحث ثنائي نموذجًا شائعًا لهذه الأخيرة إذ يقسم مجموعات البيانات المنظمة للاستعلام عن شيء محدد بسرعة وكفاءة. ولا ننسى أيضًا أنه بإمكان نوع واحد من الخوارزميات الجمع بين طرائق مختلفة حسب السياق والاستخدام. تأخذ خوارزميات الترتيب شكل خاص هنا حين تضمن ترتيب عروض منتظمة باستخدام تكرار الوظائف المتكررة أو البرمجيات الخاصة بالفرز.

إن دراسة وفهم الأنواع المختلفة للخوارزميات أمر ضروري لفهم العمليات الداخلية لأنظمتهم المحورية واستيعاب الآلية التي تعمل بها الأجهزة الحديثة بكل براعة ودون تدخل بشري مباشر.