آشنایی با ساختمان داده ها Data Structure

آشنایی با ساختمان داده ها Data Structure

داده ها میتوانند بصورتهای متفاوتی سازماندهی شوند. مدل منطقی یا ریاضی سازماندهی داده ها به یک صورت خاص، یک ساختمان داده نامیده میشود. انتخاب یک مدل خاص از داده ها بستگی به دو مساله قابل توجه دارد. نخست اینکه، از نظر ساختمان باید به اندازه کافی غنی باشد تا بتواند رابطه های واقعی بین داده ها را در دنیای ما منعکس سازد، از سوی دیگر این ساختمان باید به اندازه کافی ساده باشد تا بتواند به هنگام نیاز، داده ها را بصورت موثری پردازش کند.

یک آرایه خطی ساده ترین نوع ساختمان داده هاست. منظور از یک آرایه خطی، یک لیست متناهی با n عنصر داده ای مشابه است که به عناصر آن به ترتیب به کمک مجموعه ای از n عدد متوالی دسترسی پیدا میکنیم.  انواع دیگر ساختمان داده ها، لیست های پیوندی و درختها میباشند.

برخی دیگر از ساختمان داده ها عبارتند از: پشته، صف و گراف .

• پشته Stack : یک پشته که به آن یک سیستم LIFO یا آخرین ورودی اولین خروجی است، نیز میگویند، یک لیست خطی است که در آن عملیات اضافه شدن عناصر تنها از یک انتهای آن موسوم به بالای پشته Top صورت میگیرد.
• صف Queue : یک صف که به آن سیستم FIFO یا اولین ورودی اولین خروجی است، نیز میگویند، یک لیست خطی است که در آن عملیات حذف عناصر تنها از یک انتهای لیست موسوم به ابتدا front لیست و اضافه شدن  عناصر به صف تنها از انتهای دیگر لیست، موسوم به انتها Rear لیست صورت میگیرد.
• گراف : گاهی اوقات داده ها یک رابطه بین جفت عناصر موجود در طبیعت را بیان میکنند که لزوما بصورت سلسله مراتبی نیستند.

عملیات بر روی ساختمان داده ها

داده هایی که در ساختمان داده ها ظاهر میشوند به وسیله عملیات مشخصی پردازش میشوند. در واقع ساختمان  داده ی خاصی که برنامه نویس برای یک مساله معین انتخاب میکند بستگی زیاد به میزان عملیات خاصی دارد که در آن مساله انجام میشود.

چهار عمل اصلی در ساختمان داده ها عبارتنداز:

1. پیمایش : دسترسی به اطلاعات یک رکورد آن هم دقیقا یکبار، پیمایش نامیده میشود، طوریکه بتوان بعضی از فیلدهای رکورد را مورد پردازش قرار داد.
2. جست وجو : به عمل یافتن مکان یک رکورد با یک مقدار کلیدی معین یا پیدا کردن مکان تمام رکوردهایی که در یک یا چند شرط صدق میکنند، جست وجو میگویند.
3. اضافه کردن : افزودن رکورد جدید به ساختمان داده را گویند.
4. حذف کردن : حذف یک رکورد از ساختمان داده است.

گاهی اوقات ممکن است از دو یا چند عمل در یک کار مشخص استفاده شود. مثلا اگر بخواهیم یک رکورد یا کلید معلوم را حذف کنیم لازم است نخست مکان آن رکورد را جست وجو کنیم.

دو عمل زیر نیز در وضعیتهای خاص مورد استفاده قرار میگیرند:

• مرتب کردن : عبارتست از قرار دادن رکوردها با یک نظم معین در کنار هم. مثلا با یک نظم الفبایی براساس یک کلید نام NAME یابا یک نظم عددی بر طبق یک کلید عددی NUMBER مانند شماره تامین اجتماعی یا شماره حساب بانکی.
• ادغام کردن : ترکییب رکوردهای دو فایل مرتب شده ی مختلف و قرار دادن آنها در یک فایل مرتب شده ادغام کردن نام دارد.

عملیات دیگری نیز مانند کپی کردن و اتصال اطلاعات در ساختمان داده ها استفاده میشود.