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La plupart des gens se réfèrent aux données comme des informations informatiques, qu’elles soient transmises ou stockées. Cependant, des nombres ou des textes sur un morceau de papier, des bits et des octets à l’intérieur d’un dispositif de mémoire électronique, ou des faits à l’intérieur de l’esprit humain peuvent également être classés comme des données. La structure des données fait référence à une collection de faits et de chiffres, un ensemble de valeurs ou de valeurs d’un format distinct qui font référence à une combinaison précise d’éléments.
Qu’est-ce qu’une structure de données : une définition exacte
Une structure de données est une manière professionnelle de stocker, d’organiser, de traiter et de récupérer des données. Il existe différents types de structures conçues pour organiser les données à des fins différentes. Cela permet aux utilisateurs d’accéder facilement aux données dont ils ont besoin.
A La structure de données organise les informations d’une manière facilement compréhensible par les machines et les humains. En informatique et en programmation, les structures de données sont conçues pour être utilisées avec des algorithmes spécifiques. Chaque structure contient des informations sur les valeurs des données, les relations entre les données, ainsi que les fonctions pouvant être appliquées aux données.
Types et exemples de structures de données
Les structures de données sont utilisées différemment pour résoudre des problèmes mathématiques et logiques dans notre vie quotidienne. Avec l’utilisation d’une structure de données, on peut organiser et exploiter une très grande quantité de données dans un temps relativement court. Il existe deux principaux types de structures de données : primitives et non primitives.
Primitives
Ces types de structures de données fonctionnent directement, selon ce que la machine leur demande de faire. Ils ne contiennent qu’une seule valeur et se composent de types de données tels que float, int, pointeurs et double, entre autres.
Non primitif
Ce sont des types complexes de structures de données qui proviennent de les primitifs. Ils sont classés en structures de données linéaires et non linéaires.
Structures de données linéaires
Des structures de données bien organisées sont essentielles pour concevoir des algorithmes efficaces.
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Dans un système de données linéaire structure, les données sont disposées linéairement ou séquentiellement où l’élément actuel est toujours attaché à ses éléments précédents et suivants. La structure de données linéaire peut être statique, où les données ont une taille de mémoire fixe facilitant l’accès aux éléments, ou dynamique, où la taille de la mémoire n’est pas fixe, permettant des mises à jour aléatoires des données.
La structure de données linéaire se compose des éléments suivants :
Tableaux
Il s’agit d’une structure de données linéaire dans laquelle les éléments sont collectés et stockés dans des emplacements de mémoire adjacents. L’idée principale est d’avoir tous les mêmes types de données ensemble en un seul endroit. Cela permet de traiter une grande quantité de données en très peu de temps.
Les tableaux ont différentes opérations telles que la recherche, l’insertion, le tri et la suppression, entre autres. Vous trouverez ci-dessous les opérations effectuées dans un tableau :
Parcourir – Parcourir les éléments avant de les imprimer.Rechercher – Effectuer une analyse approfondie des éléments du tableau. Les éléments peuvent être recherchés par leur index ou leur valeur.Mettre à jour – Maintenir à jour les éléments existants dans un index donné.
L’insertion et la suppression d’éléments dans le tableau ne peuvent pas être effectuées, car tous les éléments sont de taille fixe. Si l’on veut insérer ou supprimer un élément, il est nécessaire de créer un nouveau tableau et d’augmenter la taille.
Application des tableaux Utilisé pour résoudre des problèmes de matriceImplémentation d’enregistrements de base de donnéesUtilisé pour planifier le CPUApplied comme une table de recherche dans les ordinateursUtilisé pour traiter un tableau de discoursUn tableau multidimensionnel est utilisé pour afficher l’écran de l’ordinateurUtilisé dans les systèmes de gestion comme une bibliothèque, les portails des étudiants et le parlementPour enregistrer des images dans une dimension différente Liste liée
Il s’agit d’une structure de données linéaire où les éléments ne sont pas stockés dans une mémoire contiguë Emplacements. Tous les éléments ici sont liés à l’aide de références ou de pointeurs. Les listes chaînées sont classées comme une liste chaînée simple, une liste chaînée double, une liste chaînée circulaire et une liste chaînée doublement circulaire. Cette structure de données utilise de la mémoire supplémentaire pour stocker les liens.
Liaison simple liste – Les éléments ne peuvent être parcourus que dans le sens aller.Liste à double liaison – Les éléments peuvent être parcourus en sens inverse et en sens inverse. Les nœuds ont un pointeur supplémentaire appelé PREV, et il pointe vers le nœud précédent.Listes liées circulaires – Le pointeur PREV pointe vers la queue et le pointeur suivant vers la tête de la nœuds. Opérations sur les listes liées Rechercher – Trouvez le premier élément contenant une clé spécifique dans les listes liées attribuées à l’aide de la recherche linéaire.Insérer – Introduisez une clé dans la liste liée. Cela peut être fait au début de la liste, à la fin ou au milieu de la liste. Supprimer-Cela supprime un élément spécifique d’une liste spécifiée. La suppression ne peut se faire qu’en trois étapes: suppression depuis le début, depuis la fin et depuis le milieu de la liste. Applications Utilisées dans la planification Round-Robin pour suivre le tour dans les jeux multijoueurs. Elles stockent les pages Web précédemment visitées. L’ordre est”le dernier entré est le premier sorti”. Ici, les données ne peuvent être saisies et récupérées qu’à partir d’une extrémité, appelée opération push-and-pop. Les opérations effectuées sous la pile sont la récursivité, le tri, la suppression et bien plus encore.
Opérations de pile Push-Ceci insère un élément en haut des piles.Pop strong>-L’élément le plus haut est supprimé puis renvoyé.Peek-Renvoi de l’élément en haut sans le supprimer.isEmpty-Confirmation que les piles sont vides.isFull – Vérifie si les piles sont pleines. Applications Les journaux d’appels sur les téléphones mobiles utilisent une structure de données en pileLes navigateurs utilisent des piles pour conserver une liste de chaque site précédemment visité ordre particulier « premier entré, premier sorti » pour effectuer ses opérations. Toutes les données qui ont été triées en premier seront accessibles en premier et la saisie et la récupération des données se font à partir de plusieurs extrémités.
Un bon exemple est une file d’attente pour un consommateur particulier ; la personne qui est arrivée en premier est toujours servie en premier. Pour accéder à un fichier ici, vous devez supprimer tous les fichiers qui ont été ajoutés avant lui.
Opérations en file d’attente Enqueue – Ajouter un élément qui se trouve à la fin de la file d’attenteDequeue – Supprimer un élément qui se trouve au début de la file d’attente
Structure de données non linéaire
Il s’agit du deuxième type de structure de données non primitive où les éléments de données ne sont pas séquentiels. Ici, il est difficile de naviguer dans tous les éléments en une seule fois. Ils se composent des éléments suivants :
Arbre 
Dans un arbre de données, chaque enfant peut être traité comme le nœud racine de son propre sous-arbre, ce qui fait de la récursivité une technique utile pour parcourir l’arbre.
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C’est une structure de données non linéaire dans laquelle les éléments sont disposés dans une structure arborescente, le nœud supérieur étant appelé nœud racine. Chaque nœud contient une variété de données non triées.
Il est composé de nœuds centraux, de nœuds structurels et de sous-nœuds. Ces nœuds sont connectés à l’aide d’arêtes. L’arbre binaire, l’arbre de recherche binaire, l’arbre AVL et l’arbre B sont les différents types d’arborescence.
Attributs de l’arbre de recherche binaire Clé-La valeur qui est stockée dans le nœudLeft – Pointeurs pointant vers l’enfant gaucheRight – Pointeurs pointant vers l’enfant droitP – Pointeurs vers le nœud mère Applications Aide au développement de jeuxIndexation des bases de donnéesNom de domaine ServerSites de réseaux sociaux Graphs
Il s’agit d’une structure de données non linéaire qui comporte des sommets et des arêtes. Il a un nombre restreint de sommets et d’arêtes qui relient les nœuds. Cette structure de données est principalement utilisée pour résoudre des problèmes de programmation complexes et difficiles. Le sommet qui a le moins d’excentricité est considéré comme le centre du graphe.
Graphes orientés-Lorsque toutes les directions des arêtes indiquent le sommet de début et de fin.
Graphiques non orientés-Tous les bords n’ont pas de direction spécifique. Une arête qui n’est connectée à rien dans le graphe est considérée comme isolée.
Applications Utilisées pour présenter le flux de calcul Utilisées dans les graphiques de modélisation Utilisées pour représenter les pages Web et les liens Google par le moteur de recherche Les graphiques d’allocation des ressources sont utilisés dans les systèmes d’exploitation Un réseau social où les utilisateurs sont les nœuds et les amitiés au sein du réseau deviennent les bords Tables de hachage
Il s’agit d’une structure de données qui stocke des valeurs avec les mêmes associations de clés. Il est efficace avec la recherche en raison de la relation entre les clés. De ce fait, il est efficace dans la recherche et l’insertion, sans tenir compte de la taille des données.
Les tables de hachage ont une fonction nommée fonction de hachage (h) qui est utilisée pour surmonter les problèmes susmentionnés.
Applications des tables de hachage Choisir une structure de données
Les structures de données sont choisies en fonction des opérations et de la complexité de l’application ou du logiciel en cours de développement. Différentes structures de données offrent différentes solutions et il est donc sage de choisir la structure de données la plus pratique et un ingénieur.
Opérations
Il est primordial de comprendre quelle opération vous voulez que la structure de données effectue, comme la récupération, la suppression, la mise à jour, l’insertion et le parcours. Quelle opération sera effectuée fréquemment? Quelle opération ne sera pas utilisée du tout ?
Ces types de questions aident à déterminer si la structure de données répond à tous vos besoins et si vous pouvez combiner plusieurs structures pour répondre à tous vos besoins, ainsi qu’à confirmer si les structures seront rapides ou lentes lorsqu’elles seront utilisées.
Complexité
La question ici est de savoir quelle structure de données sera la plus utile et la plus efficace lorsqu’elle sera volumineuse. Une bonne structure de données doit être capable de gérer n’importe quelle taille de structure ou de données.
Contrôle de la mémoire
Les structures de données de mémoire statique prennent une quantité fixe de mémoire lors de leur installation et limitent la quantité de données à ajouter. D’autre part, les structures de données dynamiques donnent à l’utilisateur le mandat d’allouer, de libérer et de réallouer de la mémoire lorsque le programme est en cours d’utilisation. Cependant, des programmes comme Python et JavaScript effectuent l’allocation des données pour l’utilisateur quel que soit le type de structure utilisé.
Regardons l’application des structures de données ci-dessous.
Mettre en œuvre une structure signifie construire une manière logique d’interpréter ou d’ordonner les données associées pour un accès approprié.
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Les structures de données sont principalement utilisées dans la mise en œuvre de données abstraites sous forme physique. Cela en fait un élément essentiel de la création et de l’exécution de logiciels efficaces. Ils aident également à la conception d’algorithmes. Plusieurs premiers langages de programmation, comme C et C++, donnaient aux programmeurs la possibilité de délimiter leurs structures de données.
Stockage des données
Les ingénieurs logiciels utilisent des algorithmes entièrement couplés au type de structures de données qu’ils souhaitent, comme les listes et les files d’attente. Les structures de données sont également utilisées pour stocker des données. Ils spécifient la collection de traits et les structures utilisées pour stocker les enregistrements dans un système de base de données.
Ils gèrent également les ressources et les services. Les ressources et les services du système d’exploitation sont activés grâce à l’utilisation de structures de données, comme des listes chaînées d’allocations de mémoire.
Trier et ordonner les données
Les structures de données sont utilisées pour trier et ordonner les données. Une structure de données, telle qu’un arbre de recherche binaire, offre un moyen efficace de trier les données utilisées comme balises. Enfin, les grandes applications de données et les logiciels utilisent des structures de données pour allouer et gérer les données stockées dans différents sites de données, garantissant ainsi une évolutivité et des performances maximales.
Importance des structures de données
Cela aide à gestion efficace des données. Une sélection réfléchie et judicieuse de la structure des données peut améliorer les performances d’un algorithme ou d’un programme informatique, le rendant plus utile.
Gestion de la complexité
Une augmentation de la programmation informatique et de l’utilisation des données peut affecter l’exécution de certaines applications et réduire la vitesse de traitement, la recherche de données et le traitement de plusieurs requêtes. Pour gérer cette menace, les structures de données sont utilisées pour aider l’ordinateur à fonctionner plus efficacement.
Utilisation systématique de la mémoire
L’optimisation se produit lorsque les données structurent la mémoire. Par exemple, on peut utiliser des listes chaînées et des tableaux lorsqu’on n’est pas sûr de la taille des données. Les données peuvent également être effacées lorsqu’elles ne sont plus utilisées.
Capacité de réutilisation
Une fois qu’une structure de données spécifique a été lancée, elle peut être réutilisée à n’importe quelle position discrète. Ces implémentations peuvent être placées dans des bibliothèques permettant à différents clients de les utiliser.
Abstraction
Une structure de données est la base des types de données abstraits. Dans le type de données abstrait, les opérations sont censées être comprises.
Il est important de choisir la structure de données la plus appropriée pour les données sur lesquelles travailler. Une structure de données mal adaptée peut entraîner le ralentissement de l’exécution d’un programme ou l’absence de réponse du code. Avant de choisir la bonne structure de données, posez-vous les questions suivantes :
Quel type d’informations y seront stockées ? Comment les informations stockées seront-elles utilisées ? Où les données sont-elles censées être conservées après leur conception ou leur création ? existe-t-il une meilleure façon d’organiser les données ?
Types de données
Si les structures de données sont les blocs qui construisent la base des programmes informatiques, alors les types de données sont les blocs qui construisent les structures de données. Les différents types de données incluent :
Booléen-Il s’agit du stockage des valeurs logiques de ce qui est vrai ou faux.Entiers-Ils varient en taille et contiennent un large éventail de valeurs. Par exemple, un entier 8 bits contient des valeurs comprises entre 128 et 127.Nombres à virgule flottante : ils stockent la représentation des nombres réels dans des formules.Pointeurs : points qui font référence à d’autres valeurs.Chaîne : représente un tableau de caractères suivis d’un code d’arrêt, généralement d’une valeur”0″. Lorsque vous regardez quelque chose à la télévision, cet affichage est un tableau multidimensionnel. La numérotation des questions lors d’un examen en ligne où vous ne pouvez pas ignorer un nombre est une application de tableaux. L’arrangement des titres de livres dans un système de gestion de bibliothèque numérique est une application de tableaux. Utilisé dans la visionneuse d’images où les images précédentes et suivantes sont liées par les boutons précédent et suivant. Dans une liste de lecture musicale, la chanson en cours de lecture est liée à la précédente et à la suivante. la suivante. Une pile d’assiettes utilise des piles. Les boutons Rétablir et Annuler dans Microsoft Word sont des applications de piles. Lors de la réduction des effectifs, les entreprises utilisent le critère du dernier embauché, premier licencié. Ce sont des piles. L’historique du navigateur des pages Web visitées est un exemple de piles utilisées. Les imprimantes, les lave-autos et les e-mails de mariage utilisent la structure de la file d’attente. Les calculs scientifiques et le classement des pages utilisent une structure graphique. La façon dont les données sont organisées est appelée structure de données. La structure permet également à l’utilisateur d’interagir avec les données d’une manière spécifiée. Le choix de la bonne structure de données est déterminé par le programme et l’algorithme avec lequel on travaille. Faire le bon choix de structure de données est très important pour chaque ingénieur logiciel. Que sont les structures de données et pourquoi sont-elles importantes ? Les structures de données sont un moyen d’organiser et de stocker des données dans un programme informatique afin qu’il puisse être consulté et manipulé efficacement. Ils sont importants car ils permettent un traitement des données plus rapide et plus efficace, ce qui est essentiel pour de nombreuses applications. Quelles sont les structures de données les plus couramment utilisées ? Certaines des structures de données les plus couramment utilisées incluent les tableaux, les listes chaînées, les piles, les files d’attente, les arbres et les graphiques. Chacune de ces structures de données a ses propres forces et faiblesses et est adaptée à différents types de données et d’applications. En quoi les structures de données diffèrent-elles des algorithmes ? Alors que les structures de données concernent la manière dont les données sont organisées et stockées, les algorithmes concernent la manière dont les données sont traitées et manipulées. En d’autres termes, les structures de données constituent la base sur laquelle les algorithmes fonctionnent. Quelle est la complexité temporelle d’une opération de structure de données ? La complexité temporelle d’une opération de structure de données fait référence au temps qu’il faut pour effectuer cette opération. Ceci est important car cela nous permet d’évaluer l’efficacité de différentes structures de données et algorithmes et de choisir le meilleur pour une tâche particulière. Comment les structures de données sont-elles liées à la gestion de la mémoire ? Les structures de données sont étroitement liées à la gestion de la mémoire car elles déterminent la manière dont les données sont stockées en mémoire. Une gestion efficace de la mémoire est essentielle pour de bonnes performances, et le choix de la bonne structure de données peut aider à minimiser l’utilisation de la mémoire et à optimiser la vitesse du programme.Conclusion
Qu’est-ce qu’une structure de données et comment ça marche ? FAQ (Foire aux questions)