ساختمان داده (Data Structure) چیست؟ بررسی ویژگی و کاربرد

ساختمان داده چیست؟

بسیاری از مهندسان داده‌کاوی، برنامه‌نویسان و افراد فعال در حوزه‌هایی مانند ماشین لرنینگ، هر روزه با داده‌ها سر و کار دارند و اگر ساختارهای داده را به خوبی نشناسند، ممکن است گاهی اوقات با مشکلاتی رو‌به‌رو شوند. درک مباحثی  همچون ساختمان داده به افراد کمک می‌کند تا آسان‌تر با داده‌ها کار کنند و درک عمیق‌تری از آن‌ها داشته باشند. 

این موضوع به قدری مهم است که در برخی از مصاحبه‌های استخدامی که در زمینه برنامه‌نویسی و مهندسی داده صورت می‌گیرد، یکی از رایج‌ترین سوالات مربوط به مفهوم ساختمان داده است. در این مطلب از شرکت نرم افزاری وب نگاه به بررسی مفهوم ساختمان داده و انواع مختلف آن می‌پردازیم. در ادامه با ما همراه باشید.

مفهوم ساختمان داده یا Data Structures 

اگر بخواهیم ساختمان داده را به زبان ساده توضیح دهیم، می‌توانیم بگوییم که ساختمان داده مانند یک ظرف برای داده‌ها است که داده‌ها را با قالبی خاص در خود ذخیره می‌کند. اینکه در ذخیره‌سازی داده‌ها، آن‌ها شکلی خاص ذخیره می‌شوند، گاهی می‌تواند کاربرد ساختمان داده را بیهوده کند. در برخی از موارد می‌تواند بسیار کاربرد داشته باشد. به همین دلیل، شما همیشه باید توجه داشته باشید که برای هر موقعیت و کاری از یک ساختمان داده بهینه استفاده کنید

ساختمان داده چیهاهمیت استفاده از ساختمان داده در چیست؟

داده‌ها مهم‌ترین موارد در علم کامپیوتر هستند و هر شخصی که امروزه با کامپیوتر سروکار دارد، با داده نیز رو‌به‌رو است و به همین دلیل بهتر است برای پیش بردن راحت‌ترِ کارها با مباحثی مانند ساختمان داده آشنا باشد. همچنین همانطور که در قبل نیز گفته شد، در بسیاری از مصابحه‌های استخدامی که در زمینه برنامه‌نویسی و مهندسی انجام می‌گیرد، از افراد در رابطه با ساختمان داده سوال می‌شود و با شناخت ساختمان داده می‌توانید به مقعیت‌های شغلی بسیار خوبی دست پیدا کنید. 

از جمله داده‌هایی که افراد با آن‌ها تعامل دارند می‌توان به حقوق کارمندان، لیست هزینه‌های سازمان و داده‌های مربوط به سهام اشاره کرد و استفاده از یک ساختمان داده می‌تواند داده‌ها را در قالب خاصی ذخیره کند و مانع از بروز اشتباهات هزینه‌بر شود. 

درس ساختمان داده در دانشگاه 

درس ساختمان داده در دانشگاه و در رشته کامپیوتر اهمیت بسیار زیادی دارد و معمولا در ترم 3 مقطع کارشناسی تدریس می‌شود. همچنین درس ساختمان داده یکی از پیش‌نیازهای اصلی برای ادامه تحصیل در حوزه کامپیوتر محسوب می‌شود و اگر شما قصد شرکت در کنکور رشته ارشد کامپیوتر را داشته باشید، باید به درس ساختمان داده اهمیت بسیار زیادی دهید؛ زیرا این درس در کنکور ارشد ضریب بسیار بالایی دارد.

هدف درس ساختمان داده ارائه مهارت‌ (Problem Solving) به برنامه‌نویسان و توانایی بهینه‌سازی الگوریتم‌های مختلف است.

تقسیم‌بندی ساختمان های داده 

ساختمان‌های داده بر اساس ویژگی‌هایی که دارند تقسیم‌بندی می‌شوند و بهتر است تا با انواع ساختمان داده از لحاظ ویژگی‌ها آشنا باشید. در این بخش به بررسی انواع ساختمان داده از منظر ویژگی‌های آن‌ها می‌پردازیم.

ساختمان داده خطی (Linear Data Structure)

ساختمان داده خطی برای ذخیره‌سازی داده‌ها به صورت خطی در فضای حافظه مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این ساختمان داده، داده‌ها به صورت پشت سر هم قرار گرفته‌اند و هر داده فقط به یک داده قبلی و یک داده بعدی مرتبط می‌باشد. به‌عنوان مثال، لیست‌های پیوندی و صف‌ها ساختمان داده خطی هستند.

ساختمان داده دوطرفه (Double-ended Data Structure)

این ساختمان داده، شامل اطلاعاتی است که امکان دسترسی به آن‌ها به صورت دوطرفه وجود دارد. در این ساختمان داده، داده‌ها به صورت دوطرفه قرار دارند و هر داده با دو داده قبلی و بعدی خود مرتبط است. به‌عنوان مثال، لیست‌های پیوندی دوطرفه و صف‌های دوطرفه ساختمان داده دوطرفه هستند.

ساختمان داده داخلی (Internal Data Structure)

این ساختمان داده برای مرتب سازی و جستجوی داده‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این ساختمان داده، داده‌ها به صورت یکنواخت در فضای حافظه قرار گرفته‌اند و مرتب شده‌اند تا به راحتی قابلیت جستجوی آن‌ها فراهم شود.

ساختمان داده درختی (Tree Data Structure)

در این ساختمان داده، داده‌ها به صورت شاخه و شاخه‌های زیرین قرار گرفته‌اند. این ساختمان داده اغلب برای نمایش داده‌ها به صورت سلسله‌مراتبی به‌کار می‌رود. به‌عنوان مثال، درخت‌های جستجو، درخت‌های عناصر XML و HTML ساختمان داده درختی هستند.

انواع ساختمان دادهساختمان داده گرافی (Graph Data Structure)

در این ساختمان داده، داده‌ها به صورت گره‌ها و روابط بین گره‌ها قرار گرفته‌اند. این ساختمان داده اغلب برای نمایش روابط بین داده‌ها به صورت یک شبکه به‌کار می‌رود. به‌عنوان مثال، شبکه‌های اجتماعی، مسیریاب‌ها در شبکه‌های کامپیوتری و مدل‌های دانش‌بنیان ساختمان داده گرافی هستند.

ساختمان داده پشته (Stack Data Structure)

این ساختمان داده، داده‌ها را به صورت پشته در فضای حافظه ذخیره می‌کند. این ساختمان داده از الگوی Last-In-First-Out استفاده می‌کند، به این معنی که آخرین داده وارد شده به پشته، اولین داده‌ای است که باید از پشته خارج شود. به‌عنوان مثال، توابع بازگشتی، برنامه‌های کارتابل و نرم‌افزارهای برای مدیریت سیستم پشته‌های ساختمان داده هستند.

پیش‌نیاز درس ساختمان داده

در بخش‌های قبلی با مفهوم و انواع ساختمان داده آشنا شدید. اکنون اگر تصمیم گرفته باشید تا به درس ساختمان داده مسلط شوید و از آن‌ها استفاده کنید، نیاز به دارا بودنِ مجموعه‌ای از پیش‌نیازها دارید و اگر بدون پیش‌نیاز شروع به یادگیری این مبحث کنید، وقت شما می‌تواند تا حد زیادی اتلاف شود. 

با اینکه شاید خواندن درس ساختمان داده به پیش‌نیاز خاصی نیاز نداشته باشد، اگر شما به برخی از مهارت‌های ابتدایی و پایه مسلط باشید، می‌توانید سریع‌تر این درس را یاد بگیرید. به دلیل اینکه در درس ساختمان داده همواره با داده‌های عددی سر و کار دارید، قوی بودن در ریاضیات می‌تواند بسیار به شما کمک کند. همچنین بهتر است تا قبل از یادگیری درس ساختمان داده به مباحثی مانند پایه‌های علوم کامپیوتر نیز مسلط باشید؛ زیرا داده‌ها و کامپیوتر دو عضو جدانشدنی از یکدیگر هستند و اگر شما به علوم کامپیوتر مسلط باشید، می‌توانید بسیار سریع‌تر درس ساختمان داده را یاد گرفته و بسیار آسان‌تر از ساختمان‌های داده استفاده کنید. 

سخن آخر 

در این مطلب از شرکت برنامه نویسی وب نگاه، با بررسی مفهوم و انواع پایگاه‌های داده همراه شما بودیم. لازم به ذکر است که شرکت برنامه نویسی وب نگاه در حوزه طراحی اپلیکیشن فعالیت می‌کند اگر شما نیز قصد داشتن یک اپلیکیشن با قیمت مناسب را دارید، می‌توانید برای اطلاع از هزینه طراحی اپلیکیشن با این شرکت در ارتباط باشید.

مهدی امامیمشاهده نوشته ها

مهدی امامی به عنوان متخصص سئو و فعال حوزه برنامه نویسی و طراحی اپلیکیشن در وب نگاه فعالیت دارد

بدون دیدگاه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.