Trong lý thuyết tính toán, một thuật toán không đơn định là một thuật toán có một hoặc nhiều điểm lựa chọn, mà tại đó có nhiều hướng đi tiếp khác nhau mà không được chỉ rõ hướng nào sẽ được chọn. Mỗi thực thi cụ thể của một thuật toán như vậy chọn lấy một hướng mỗi khi gặp một điểm lựa chọn. Do đó, khi áp dụng cho cùng một dữ liệu đầu vào và trạng thái khởi tạo, có thể có các đường thực thi khác nhau của thuật toán đó, và khi kết thúc, các đường thực thi này thường cho kết quả là các dữ liệu ra khác nhau hoặc kết thúc tại các trạng thái cuối cùng khác nhau.