Структура данных в виде линейной последовательности называется лин лист
Обновлено: 18.09.2024
Пройти путь от нуля до профессионального инженера-программиста можно исключительно с помощью бесплатных ресурсов в интернете. Но разработчики, которые идут по этому пути, часто игнорируют концепцию структур данных. Они считают, что эти знания не принесут им пользы, поскольку они будут разрабатывать только простые приложения.
Однако уделять внимание структурам данных важно с самого начала обучения, так как они повышают эффективность приложений. Хотя это не означает, что нужно везде применять эти структуры — не менее важно понимать, когда они будут лишними.
Что такое структура данных?
Независимо от профессии, ежедневная работа связана с данными. Шеф-повар, инженер-программист или даже рыбак — все они работают с теми или иными формами данных.
Структуры данных — это контейнеры, которые хранят данные в определенном формате. Этот специфический формат придает структуре данных определенные качества, которые отличают ее от других структур и делают ее пригодной (или напротив, неподходящей) для тех или иных сценариев использования.
Рассмотрим некоторые из наиболее важных структур данных, которые помогут создавать эффективные решения.
Массивы
Массивы — одна из самых простых и часто применяемых структур данных. Такие структуры данных, как очереди и стеки, основаны на массивах и связанных списках (которые мы рассмотрим чуть позже).
Каждому элементу в массиве присваивается положительное целое число, которое обозначает положение элемента. Это число называется индексом. В большинстве языков программирования индексы начинаются с нуля. Эта концепция называется нумерацией на основе нуля.
Существует два типа массивов: одномерные и многомерные. Первые представляют собой простейшие линейные структуры, а вторые — вложенные и включают другие массивы.
В чем разница между линейными и нелинейными структурами данных - Разница Между
Содержание:
главное отличие между линейными и нелинейными структурами данных является то, что линейные структуры данных упорядочивают данные последовательно, в то время как нелинейные структуры данных упорядочивают данные иерархически, создавая взаимосвязь между элементами данных.
Структура данных - это способ хранения и управления данными. Существует два типа структур данных: линейные и нелинейные структуры данных. Линейные структуры данных позволяют последовательно проходить через элементы. С другой стороны, в нелинейной структуре данных каждый элемент присоединяется к одному или нескольким элементам, создавая взаимосвязь между элементами.
Ключевые области покрыты
1. Что такое линейные структуры данных
- определение, функциональность, примеры
2. Что такое нелинейные структуры данных
- определение, функциональность, примеры
3. В чем разница между линейными и нелинейными структурами данных
- Сравнение основных различий
Основные условия
Линейные структуры данных, нелинейные структуры данных
Что такое линейные структуры данных
Линейная структура данных - это структура данных, которая имеет элементы данных в последовательном порядке. В линейной структуре данных соседние элементы прикреплены друг к другу. Однако эти структуры данных не обеспечивают лучшего использования памяти. Следовательно, это может привести к потере памяти.
Массив, Связанный список, Стек и Очередь - некоторые распространенные примеры линейных структур данных. В массиве хранятся элементы данных одного типа. Связанный список - это структура данных, которая содержит набор узлов; каждый узел хранит данные и адрес другого узла. Эти узлы соединяются вместе, образуя структуру, похожую на цепочку.
Стек - это абстрактный тип данных, который ведет себя подобно реальному стеку. Это следует за порядком LIFO (последний пришел первым). Другими словами, вставленный последний элемент находится в верхней части стека. Следовательно, элемент для доступа к первому является последним вставленным элементом. Более того, вставка элементов в стек называется операцией push, а удаление элементов из стека называется операцией pop.
Рисунок 1: Линейная структура данных - стек
Очередь также является абстрактной структурой данных, но она имеет два конца для вставки элементов и удаления элементов. Вставка элементов называется enqueue, а удаление элементов - dequeue.
Что такое нелинейные структуры данных
Нелинейная структура данных хранит данные непоследовательным образом. Он формирует иерархические отношения между дочерними элементами и родительскими элементами. Другими словами, элементы данных прикрепляются друг к другу, создавая связь между ними. Невозможно вставить элементы, удалить элементы или просмотреть элементы в последовательном порядке. Обычно эти структуры данных более эффективны для памяти.
Деревья и графики являются наиболее распространенными нелинейными структурами данных. Древовидная структура данных представляет узлы, соединенные ребрами. Бинарное дерево - это структура данных дерева. Каждый узел в двоичном дереве может иметь максимум двух дочерних элементов.
Рисунок 2: Нелинейная структура данных - двоичное дерево
Например, в приведенном выше двоичном дереве 2 является родительским узлом, а 7 и 5 - дочерними узлами. Кроме того, граф является еще одной структурой данных, которая состоит из узлов и ребер.
Разница между линейными и нелинейными структурами данных
Определение
Линейная структура данных - это тип структуры данных, которая упорядочивает элементы данных, причем элементы прикреплены смежно, в то время как нелинейная структура данных представляет собой тип структуры данных, которая упорядочивает данные в отсортированном порядке, создавая взаимосвязь между элементами данных. , Таким образом, это основное различие между линейными и нелинейными структурами данных.
Использование памяти
Использование памяти неэффективно в линейных структурах данных, в то время как использование памяти эффективно в нелинейных структурах данных. Следовательно, это еще одно различие между линейными и нелинейными структурами данных.
Уровни
Кроме того, линейные структуры данных являются одноуровневыми, в то время как нелинейные структуры данных являются многоуровневыми.
Реализация
Реализация - еще одно различие между линейными и нелинейными структурами данных. Проще реализовать линейные структуры данных, но сложно реализовать нелинейные структуры данных.
Примеры
Массив, связанный список, очередь и стек являются примерами линейных структур данных, а дерево и граф - примерами нелинейных структур данных. Это еще одно различие между линейными и нелинейными структурами данных.
Заключение
Структуры данных помогают организовать данные для их эффективного использования. Существует в основном два типа структур данных как линейные и нелинейные структуры данных. Основное различие между линейными и нелинейными структурами данных заключается в том, что линейные структуры данных располагают данные последовательно, в то время как нелинейные структуры данных располагают данные иерархическим образом, создавая взаимосвязь между элементами данных.
На этапе создания спецификаций и требований, необходимых для разработки качественного ПО, важно определить структуру и формат данных, используемых в программном приложении. Каким же образом классифицируются структуры данных? Какие форматы представления данных используются? Чем различаются статические, динамические и полустатические структуры? Об этом — наша статья.
Вне зависимости от сложности и содержания любые данные представлены в памяти электронно-вычислительных устройств (ЭВМ) в виде последовательности битов (двоичных разрядов), причем их значения — это соответствующие двоичные числа. Однако сами по себе битовые последовательности структурированы недостаточно, поэтому они не очень удобны для практического использования. Именно поэтому на практике применяют структуры данных, которые организованы более сложно. Понятие структуры тесно связано с понятием типа данных.
Классификация
Структуры данных бывают физические и логические. В отличие от последних, физические отражают, по сути, способ представления данных в памяти ЭВМ, поэтому их называют еще и внутренними.
По своему составу структуры данных классифицируют на следующие типы:
— простые. Их нельзя разделить на составные части, которые больше, чем биты, то есть мы говорим о неделимых единицах. Для простого типа ясно определен размер и способ размещения структуры в памяти ПК;
— сложные, они же интегрированные. Состоят из других структур данных, которые бывают как простые, так и, в свою очередь, тоже сложные.
По наличию связей структуры бывают:
— несвязные: массивы, векторы, строки, стеки (Last In, First Out), очереди (First In, First Out);
— связные (к примеру, связные списки).
Также существует понятие изменчивости — это изменение количества элементов либо связей между ними. По признаку изменчивости структуры бывают:
— статические;
— полустатические;
— динамические.
Классификацию можно посмотреть на картинке ниже:
Здесь отдельного упоминания заслуживают файлы как структуры данных. Файлами называют, к примеру, совокупность записей, структурированных одинаково. Файлы бывают:
— прямого или комбинированного доступа;
Следующий критерий — характеристика упорядоченности элементов. По признаку упорядоченности структуры бывают:
— нелинейные: деревья, графы, многосвязные списки;
— линейные. По характеру распределения компонентов в памяти ЭВМ они могут иметь последовательное распределение (строки, векторы, массивы, стеки, очереди) и произвольное связное распределение (односвязные и двусвязные списки).
Когда мы указываем тип данных, мы четко определяем:
— размер памяти, который отводится под конкретную структуру;
— способ размещения структуры в памяти;
— значения, которые допустимы для этого типа данных;
— операции, которые поддерживаются.
Простые структуры данных
Как уже было сказано выше, это основа для создания более сложных структур. Также простые структуры называют примитивными либо базовыми (типами данных). Какие структуры сюда относят:
Для примера — структура простых типов для языка программирования Pascal:
Далее — формат представления беззнаковых чисел:
И формат представления чисел со знаком:
Статические структуры
Это не что иное, как структурированное множество простых структур. К примеру, тот же вектор можно представить упорядоченным множеством чисел. Для статических структур изменчивость несвойственна, ведь размер памяти ЭВМ, который отводится для этих данных, является постоянным, выделяясь на этапе компиляции либо выполнения программы.
Вектор
Вектором также называют и одномерный массив. Это структура данных, где число элементов фиксировано, причем речь идет об однотипных компонентах. У каждого компонента — свой индекс (уникальный номер). С физической точки зрения векторные компоненты размещаются в памяти в ячейках, расположенных подряд.
Двумерный массив
Двумерный массив (он же матрица) представляет собой вектор, причем каждый его элемент — тоже вектор. Если учесть внешние сходства, тогда то, что является справедливым для вектора, является справедливым и для матрицы.
Множество
Это набор неповторяющихся данных одного типа. Множество способно принимать все значения базового типа, а так как он не должен превышать 256 значений, то типом элементов множеств могут быть char, byte и их производные.
В памяти множество хранится в виде массива битов, причем каждый бит показывает, принадлежит ли элемент объявленному множеству. Таким образом, максимальное число элементов множества равно 256, а множество может занимать не больше 32 байт.
Записи
Комбинированный тип данных, в котором значения представляют собой нетривиальную структуру. Записи формируются из нескольких полей разного типа, причем внешний доступ к этим полям происходит по именам полей. Из этого можно сделать простейшее заключение: записи — это средство представления программных моделей реальных объектов, ведь реальный объект имеет несколько внешних свойств, описываемых разнотипными данными.
В памяти компьютера это можно представить:
— в виде последовательности полей, которые занимают произвольную непрерывную область памяти:
— в виде связного списка, имеющего указатели на значения полей записи:
Полустатические структуры
— поддержка простых способов изменения этой длины;
— изменение длины возможно не в произвольных, а в определенных пределах, которые не будут превышать максимально-допустимые (предельные) значения.
С точки зрения логики полустатическая структура — это последовательность данных, связанная отношениями линейного списка. Доступ к элементу возможен по порядковому номеру.
С физической точки зрения полустатические структуры представлены в виде вектора, располагаясь в непрерывной области памяти ПК. Также их можно представить в качестве однонаправленного связного списка, где каждый последующий компонент адресуется указателем, который находится в текущем компоненте.
Примеры: стеки, строки, очереди, деки.
Динамические структуры
Не обладают постоянным размером, в результате чего память выделяется в момент создания элементов либо в процессе выполнения программы. Когда необходимость в элементе отпадает, занимаемая им память освобождается.
Так как компонент находится в памяти не по порядку и не в одной области, его адрес нельзя вычислить из адреса начального либо предыдущего компонента. Именно поэтому компонентная связь формируется через указатели, которые содержат соответствующие адреса в памяти. Это не что иное, как связное представление данных в памяти. Вывод напрашивается сам собой: такое представление обеспечивает высокую изменчивость структуры.
• размер структуры ограничивается лишь объемом памяти ЭВМ;
• во время изменения логической последовательности элементов (выполнении основных операций по удалению, добавлению, изменению порядка следования) нужна лишь коррекция указателей.
• работа с указателями требует от разработчика высокой квалификации;
• на указатели тратится дополнительная память;
• на доступ тратится дополнительное время.
Связные линейные списки
Это простейшие динамические структуры. Они представляют собой упорядоченные множества, которые содержат переменное число компонентов, причем отсутствуют ограничения по длине.
Ниже изображен односвязный список:
— INF — информационное поле, которое содержит данные;
— NEXT — указатель на последующий компонент списка;
— nil — указатель на последний элемент.
На практике использовать и обрабатывать односвязный список не всегда удобно, ведь нельзя перемещаться в противоположную сторону, что ставит под вопрос оперативное выполнение некоторых операций. Однако такая возможность существует у двухсвязного списка, ведь в нем каждый элемент обеспечивает хранение двух указателей: на последующий и на предыдущий компоненты. Также для удобства обработки он имеет особый элемент — указатель конца списка. Но за повышенное удобство и оперативное выполнение операций надо платить — в случае с двухсвязным списком наличие 2-х указателей в каждом компоненте повышает сложность и становится причиной дополнительных затрат памяти.
Заключение
В качестве заключения скажем, что структуризация данных осуществляется сегодня множеством различных способов. Понимание особенностей структур данных, их строения, функций и основных характеристик позволит вам повысить качество создаваемого программного обеспечения, не говоря уже о более оперативной разработке. Также при определении формата данных нужно всегда учитывать специфику поставленных задач, делая это еще на этапе создания спецификаций и требований.
Линейный однонаправленный список — это структура данных, состоящая из элементов одного типа, связанных между собой.
В информатике линейный список обычно определяется как абстрактный тип данных (АТД), формализующий понятие упорядоченной коллекции данных.
К примеру, АТД нетипизированного изменяемого списка может быть определён как набор из конструктора и четырёх основных операций:
- операция, проверяющая список на пустоту;
- операция добавления объекта в список;
- операция определения первого (головного) элемента списка;
- операция доступа к списку, состоящему из всех элементов исходного списка, кроме первого.
Характеристики
- Длина списка. Количество элементов в списке.
- Списки могут быть типизированными или нетипизированными. Если список типизирован, то тип его элементов задан, и все его элементы должны иметь типы, совместимые с заданным типом элементов списка. Обычно списки, реализованные при помощи массивов, являются типизированными.
- Список может быть сортированным или несортированным
- В зависимости от реализации может быть возможен произвольный доступ к элементам списка.
Реализации
См. также
- Найти и оформить в виде сносок ссылки на авторитетные источники, подтверждающие написанное. статью.
Wikimedia Foundation . 2010 .
Полезное
Смотреть что такое "Линейный список" в других словарях:
Список (значения) — Список письменный перечень, число, состав; документ, содержащий перечень каких либо сведений; в переносном смысле буквальное, точное воспроизведение, копия; рукописная копия древнего памятника письменности. Список в информатике и… … Википедия
Список — О списках в Википедии см. руководство Википедия:Списки Список письменный перечень, число, состав; документ, содержащий перечень каких либо сведений; в переносном смысле буквальное, точное воспроизведение, копия; рукописная копия… … Википедия
Список (информатика) — У этого термина существуют и другие значения, см. Список. В информатике, список (англ. list) это абстрактный тип данных, представляющий собой упорядоченный набор значений, в котором некоторое значение может встречаться более одного… … Википедия
Список улиц Иваново — Содержание 1 0 9 2 А 3 Б 4 В … Википедия
Линейный — название населённых пунктов: Россия Линейный посёлок городского типа в составе города Волгоград Волгоградской области. Линейный посёлок в Юргинском районе Кемеровской области … Википедия
Список улиц Минска — Список улиц Минска … Википедия
Список улиц города Можги — Содержание 1 0 9 2 А Ж 3 З К … Википедия
Читайте также: