Что такое структура данных?

Структура данных - это понятие из информатики, которое относится к определенному методу сбора и организации информации. Все структуры данных используют информацию о том, где данный фрагмент данных находится в памяти компьютера, чтобы получить доступ к этим данным и соединить их с другими частями данных. Структуры данных устанавливают один из множества видов связей между отдельными частями информации. Различные типы структуры данных более эффективны для разных целей, и сложность кодирования сильно различается в зависимости от типа структуры данных.

Массивы являются одними из самых простых структур данных, но, тем не менее, являются очень мощными инструментами для организации информации. В массиве элементам присваиваются последовательные адреса памяти, что позволяет очень быстро определять адрес памяти любого элемента в массиве с помощью простых математических вычислений, что является ключевым преимуществом. Массивы можно представить как существующие в любом количестве измерений. Одномерный массив может быть представлен в виде списка, двумерный массив в виде таблицы и трехмерный массив в виде куба отдельных ячеек. Также могут существовать массивы более трех измерений.

Связанные списки - это еще один простой, но очень важный тип структуры данных. В связанном списке каждый узел состоит из переменной, содержащей как фактические данные, так и информацию, идентифицирующую следующий элемент в списке. Таким образом, связанный список может проходить до тех пор, пока известен адрес первого узла. Этот тип структуры данных является универсальным, потому что он поддается динамическому росту, поскольку новые узлы могут быть легко назначены в любое время. Добавление переменной, содержащей местоположение предыдущего узла в списке, позволяет перемещать структуру данных этого типа в любом направлении.

Деревья упорядочивают узлы иерархически, начиная с корневого узла и спускаясь через несколько уровней узлов, пока все необходимые данные не будут размещены в структуре. Как правило, элементы в дереве сортируются некоторым образом. Деревья могут реализовывать сортировку и потенциально могут обеспечить гораздо более быстрый доступ к хранимым данным из-за этого, поскольку каждое ветвление исключает из рассмотрения целые пакеты информации, которые необходимо будет отсортировать в связанном списке.

Хеш-таблицы используются для определения адреса памяти, в котором должен храниться данный фрагмент данных, с помощью уравнения для преобразования этих данных в адрес памяти. Они могут быть очень эффективной структурой для хранения и извлечения данных из массива.

Все структуры данных предназначены для уменьшения количества инструкций, которые компьютер должен выполнять, чтобы найти определенную часть информации. Различные типы данных поддаются различным типам структуры данных, но большинство современных языков программирования предлагают поддержку широкого спектра структур данных или предоставляют инструменты, позволяющие программистам кодировать свои собственные структуры данных.