Что такое структура данных
Это способ систематической организации данных для эффективного их использования. Такая структура нужна для выполнения определенных задач:
- Упорядочение
- Поиск
- Анализ
- Использование с применением алгоритмов программирования.
Базовыми являются такие термины:
- Интерфейс
Список поддерживаемых операций и тип принимаемых ими параметров. Формально описывает, какие данные могут передаваться между системой и окружением.
- Реализация
Обеспечивает внутреннее представление структуры данных и помогает в определении алгоритмов, используемых в операциях.
Что такое алгоритмы
Поэтапная процедура, которая определяет, какие действия и в каком порядке нужно выполнять для получения желаемого результата. Алгоритмы разрабатывают без «привязки» к определенному языку программирования, в связи с чем их можно использовать на разных.
Относительно структуры данных существуют такие алгоритмы:
- Поиск элемента
- Сортировка
- Вставка элемента
- Изменение
- Удаление
Зачем разбираться в структуре данных и алгоритмах
По мере увеличения количества информации и повышения сложности приложений у программистов возникает ряд проблем. Основными из них из них являются поиск данных, скорость обработки и множественность запросов.
1. Поиск данных
Например, необходимо провести инвентаризацию нескольких миллиардов элементов в хранилище. При стабильном количестве можно запустить приложение, которое обработает объем за единицу времени. По мере увеличения данных, такое приложение раз за разом будет терять скорость обработки.
2. Скорость процессора
Вычислительная мощность процессора при увеличении количества данных снижается.
3. Множественность запросов
Чем больше запросов поступает на сервер одновременно, тем ниже скорость обработки
Именно структура данных и алгоритмы помогают решать такие задачи. Первые организованы так, чтобы поиск происходил не по всей базе данных, а по определенным ее областям. Вторые – дают четкую инструкцию, что искать и как, чтобы максимально сократить время обработки запроса.
Посредством структур данных программно решаются такие задачи:
- Последовательность чисел Фибоначчи — каждое число, разделенное на последующее, имеет значение 1,618.
- NP-полная задача комбинаторной оптимизации (задача о рюкзаке) – название дано от конечной цели, когда требуется вместить в ограниченный объем рюкзака как можно больше ценных вещей
- Ханойская башня – самая известная головоломка 19 века
Это примеры задач, которые можно решить с помощью структуры данных и алгоритмов. Интересно, что по такому же принципу работают навигаторы, предлагая кратчайший путь из пункта А в пункт Б.
Вы хотите эффективно справляться с поиском данных, увеличивать скорость обработки и справляться с множественностью запросов? Тогда изучение структур данных и алгоритмов — необходимый навык для программиста. На этой странице вы найдете курсы по изучению алгоритмов и структур данных, которые помогут вам детально разобраться в основах работы с информацией.
Характеристики
Главная задача – каждая единица должна иметь четкое место. Это требуется для быстрого поиска.
С учетом этого можно выделить основные параметры:
- Корректность – интерфейс должен быть реализован правильно
- Скорость – время обработки минимальное
- Пространство – при выполнении операции задействован минимальный объем памяти.
Структуры данных, которые должен знать программист
На самом деле их гораздо больше. Мы же приведем основные.
1. Массив (Array)
Представляет собой таблицу с адресом элемента, по которому его можно извлечь. Позволяет просматривать, сортировать и менять данные с помощью алгоритмов.
2. Связный список (Linked list)
Базовая структура данных, где каждый элемент содержит указатели на предыдущий и последующий.
3. Стек (Stack)
Упорядоченный набор элементов, в которой добавление новых и удаление существующих происходит только с одного конца. Его называют вершиной стека, а принцип организации LIFO (Last In, First Out). В переводе с английского это означает последним пришел, первым ушел. Последний добавленный в стек элемент удаляется первым.
4. Очередь (Queue)
Аналогичный стеку тип, но работает по другому принципу — FIFO (First In, First Out). В дословном переводе звучит как первым пришел, первым ушел. При такой организации данные добавляют в конец очереди, а извлекают из ее истока.
5. Карта (Map)
Данные хранятся не по одному, как в других, а в паре «ключ/значение». При этом ключ всегда уникален, а значения меняются.
Реклама. 16+
Pb3XmBtzsxstft5DoEFtJWqUBDvR7fCJm7g2U8n