Структура данных — это «контейнер», который используется для хранения и организации данных по определенным правилам. Это способ упорядочивания данных на компьютере таким образом, чтобы к ним можно было эффективно получать доступ и вносить изменения.

В зависимости от требований и проекта важно выбрать оптимальную структуру данных. Например, если вы хотите хранить данные последовательно в памяти, то можно воспользоваться Массивом.

Типы структур данных

В основном, структуры данных делятся на два типа:

   Линейные структуры данных.

   Нелинейные структуры данных.

Рассмотрим их детально.

Линейные структуры данных

В линейных структурах данных элементы располагаются последовательно друг за другом. Поскольку элементы упорядочены в определенном порядке, данную структуру относительно легко создать и поддерживать. Однако с увеличением сложности программы линейные структуры данных уже могут быть не лучшим вариантом из-за операционных сложностей.

Рассмотрим наиболее популярные линейные структуры данных.

Структура данных Массив

В массиве элементы в памяти располагаются в непрерывной последовательности. Все элементы массива имеют одинаковый тип. Тип элементов, которые можно хранить в виде массивов, определяется языком программирования.

Массив, где каждый элемент представлен индексом

Структура данных Стек

В стеке элементы хранятся по принципу LIFO (сокр. от англ. «Last In, First Out»). Это означает, что последний элемент, добавленный в стек, удаляется первым.

Структура данных Очередь

В отличие от стека, очередь работает по принципу FIFO (сокр. от англ. «First In, First Out»), где первый элемент, помещенный в очередь, первым и удаляется.

Структура данных Связный список

В связном списке данные связаны через серию узлов. Каждый узел содержит элементы данных и адрес следующего узла. Посредством адреса и осуществляется «связывание».

Связный список

Нелинейные структуры данных

В отличие от линейных структур данных, элементы в нелинейных структурах данных не расположены в какой-либо последовательности. Вместо этого они организованы иерархически, где один элемент связан с другим или сразу несколькими другими элементами.

Нелинейные структуры данных делятся на графовые и древовидные структуры данных.

Структура данных Граф

В графе каждый узел называется вершиной, а каждая вершина соединена с другими вершинами через ребра.

Пример структуры данных Граф

Древовидные структуры данных

Подобно графу, дерево также представляет собой набор вершин и ребер. Однако в древовидной структуре данных между двумя вершинами может быть только одно ребро.

Пример древовидной структуры данных

Популярные древовидные структуры данных:

   Бинарное дерево (Binary Tree)

   Двоичное дерево поиска (Binary Search Tree)

   АВЛ-дерево (AVL Tree)

   B-дерево (B-Tree)

   B+ дерево (B+ Tree)

   Красно-черное дерево (Red-Black Tree)

Различия между линейными и нелинейными структурами данных

Зачем изучать структуры данных?

Знание и понимание структур данных поможет вам выбрать правильные структуры данных в своих проектах. Таким образом вы сможете писать более эффективный код, с точки зрения памяти и времени.