Uygulamalarınız İçin Doğru Veri Yapısını Nasıl Seçersiniz?

Hedefleriniz için en iyi veri yapısını seçmek, birden fazla mevcut seçenekle zor olabilir. Bir veri yapısı seçerken, ilgileneceğiniz verileri, veriler üzerinde yapılacak işlemleri ve uygulamanızın yürütüleceği ortamı göz önünde bulundurun.

Verilerinizi Anlayın

Bir veri yapısı seçmeden önce ilgileneceğiniz verileri anlamak çok önemlidir. Ortak veri yapıları çeşitli veri türleriyle çalışan diziler, bağlantılı listeler, ağaçlar, grafikler ve karma tabloları içerir.

Örneğin, verilerinizdeki öğelere rastgele erişmeniz gerektiğinde, diziler en iyi seçim olabilir. Sürekli olarak bir listeye öğe eklemeniz veya listeden öğe silmeniz gerekiyorsa ve liste boyutu da değişebilirse, bağlantılı listeler özellikle yararlı olabilir.

Kayıt yapıları gibi birden çok veri düzeyini etkili bir şekilde depolamanız ve arama ve sıralama gibi işlemleri gerçekleştirmeniz gerektiğinde, ağaçlar yararlıdır.

Sosyal ağlarda olduğu gibi varlıklar arasındaki etkileşimleri tanımlamanız ve en kısa yol ve bağlantı gibi işlemleri gerçekleştirmeniz gerektiğinde, Grafikler tercih edilir. Hash tabloları, hızlı anahtar aramaları için yararlıdır.

Veriler Üzerinde Yapılacak İşlemleri Düşünün

Bir veri yapısı seçerken, veri üzerinde yapılacak işlemleri de göz önünde bulundurmalısınız. Farklı veri yapıları, sıralama, arama, ekleme ve silme gibi çok sayıda eylemi optimize eder.

Örneğin, bağlantılı listeler ekleme ve silme gibi işlemler için daha iyidir, ancak ikili ağaçlar arama ve sıralama için en iyisidir. Uygulamanız aynı anda ekleme ve arama gerektiriyorsa, bir hash tablosu en iyi seçim olabilir.

Çevreyi Değerlendirin

Bir veri yapısını düşünürken, uygulamanın çalışacağı ortamı değerlendirmelisiniz. Ortam, veri yapılarının ne kadar iyi ve ne kadar çabuk erişilebilir olduğunu etkiler.

Mevcut durumunuzu değerlendirirken aşağıdaki faktörleri göz önünde bulundurun:

1. İşleme gücü: Uygulamalarınız için, platform üzerinde çalışırken az işlem gücüne sahip bilgisayarlarda iyi çalışan veri yapılarını seçin. Örneğin, diziler gibi daha basit veri yapıları, ağaçlardan veya grafiklerden daha uygun olabilir.
2. eşzamanlılık: Eşzamanlı erişimi veri bozulması olmadan işleyebilen iş parçacığı açısından güvenli bir veri yapısı seçmelisiniz; uygulamanız, birden fazla iş parçacığının veya işlemin veri yapısına aynı anda eriştiği eşzamanlı bir ortamda çalışıyorsa. Bu durumda, kilitsiz veri yapıları gibi EşzamanlıBağlantılıSıra Ve EşzamanlıHashMap ArrayListand HashMap gibi geleneksel olanlardan daha uygun olabilir.
3. Ağ gecikmesi: Uygulamanız bir ağ üzerinden veri aktarımı gerektiriyorsa, en iyi veri yapısına karar verirken ağ gecikmesini göz önünde bulundurmalısınız. Bu gibi durumlarda, ağ aramalarını kısıtlayan veya veri aktarım miktarını azaltan bir veri yapısının kullanılması yürütmeyi iyileştirmeye yardımcı olabilir.

Ortak Veri Yapıları ve Kullanım Durumları

İşte birkaç popüler veri yapısının ve bunların kullanımının bir özeti.

1. diziler: Bu, aynı veri türündeki sabit boyutlu bir dizi öğeyi tutabilen basit ve verimli bir veri yapısıdır. Düzgün çalışabilmeleri için, belirli nesnelere bir dizin aracılığıyla hızlı ve doğrudan erişime ihtiyaçları vardır.
2. Bağlantılı Listeler: Bağlantılı listeler, bir öğe ve sonraki düğüme ve/veya önceki düğüme referans içeren düğümlerden oluşur. Etkin operasyonları nedeniyle, bağlantılı listeler en çok sık öğe ekleme veya silme gerektiren durumlar için uygundur. Ancak, bağlantılı listelerde tek tek öğelere dizine göre erişim, dizilere kıyasla daha yavaştır.
3. Kuyruklar ve Yığınlar: Yığınlar, Son Giren İlk Çıkar (LIFO) kuralına uyar; burada eklenen son öğe, kaldırılan ilk öğedir. Kuyruklar, İlk Giren İlk Çıkar (FIFO) ilkesine göre yönetilir burada eklenen ilk öğe aynı zamanda silinen ilk öğedir.
4. Hash Tabloları: Hash tabloları, anahtar-değer çiftlerini tutan bir veri yapısı biçimidir. En iyi çözüm, bileşen sayısı öngörülemez olduğunda ve anahtarla değerlere hızlı erişmeniz gerektiğinde karma tabloları kullanmaktır.
5. ağaçlar: Ağaçlar, bir grup öğeyi bir hiyerarşide depolayabilen hiyerarşik veri yapılarıdır. için en iyi kullanımlar ikili arama ağaçları veri öğeleri arasındaki ilişkilerin ağaç benzeri bir yapıyı temsil edebildiği hiyerarşik veri yapılarındadır.

Doğru Veri Yapısını Seçmek

Bir veri yapısı seçmeden önce uygulamanızın verilerini, yükümlülüklerini ve ortamını göz önünde bulundurun. Seçiminizi yaparken aşağıdaki unsurları göz önünde bulundurun:

1. Zaman Karmaşıklığı: Uygulamanızın performansı, veri yapınızın zaman karmaşıklığından önemli ölçüde etkilenebilir. Uygulamanız sık sık arama veya alma işlemleri gerektiriyorsa, hash tablosu gibi zaman karmaşıklığı azaltılmış bir veri yapısı kullanın.
2. Uzay Karmaşıklığı: Veri yapısının alan karmaşıklığı bir diğer önemli husustur. Uygulamanız yoğun bellek kullanıyorsa, dizi gibi daha az alan karmaşıklığına sahip bir veri yapısı seçin. Alan önemli değilse, ağaç gibi daha büyük alan karmaşıklığına sahip bir veri yapısı kullanabilirsiniz.
3. Oku vs. Yazma İşlemleri: Uygulamanız çok sayıda yazma işlemi kullanıyorsa, karma tablo gibi daha hızlı ekleme performansına sahip bir veri yapısı seçin. Uygulamanız çok sayıda okuma işlemi gerektiriyorsa, ikili arama ağacı gibi daha hızlı arama hızına sahip bir veri yapısı seçin.
4. Veri Türü: Uğraştığınız veriler, seçtiğiniz veri yapısını da etkileyebilir. Örneğin, verileriniz hiyerarşik ise ağaç tabanlı bir veri yapısı kullanabilirsiniz. Rastgele erişilmesi gereken basit verileriniz varsa, dizi tabanlı bir veri yapısı seçmek en iyi seçeneğiniz olabilir.
5. Kullanılabilir Kitaplıklar: Düşündüğünüz veri yapısı için kolayca erişilebilen kitaplıkları göz önünde bulundurun. Programlama dilinizde belirli bir veri yapısı için yerleşik kitaplıklar varsa, yürütmesi ve bakımı daha kolay olabilir.

Aşağıdaki Python örneği, belirli bir kullanım durumu için en iyi veri yapısının nasıl seçileceğini gösterir.

Dosyaları bir hiyerarşide depolaması ve alması gereken bir dosya sistemi uygulaması geliştirdiğinizi düşünün. Bu hiyerarşik yapıyı verimli bir şekilde temsil edebilecek ve arama, ekleme, silme gibi işlemleri hızlı bir şekilde gerçekleştirebilecek bir veri yapısı seçmelisiniz.

İkili arama veya B-ağacı gibi ağaç tabanlı bir veri yapısı kullanmak iyi bir fikir olabilir. Her bir dizindeki girişlerin sayısı nispeten küçükse ve ağaç çok derin değilse, ikili arama ağacı iyi çalışır. Bir B-ağacı, daha fazla sayıda dosya ve daha derin dizin yapıları için daha uygun olacaktır.

Aşağıda Python'da bir ikili arama ağacı örneği verilmiştir.

sınıfdüğüm:
kesinlikle__içinde__(öz, değer):
 öz.değer = değer
 self.left_child = Hiçbiri
 self.right_child = Hiçbiri
sınıfİkili Arama Ağacı:
kesinlikle__içinde__(kendi):
 self.root = Hiçbiri
kesinliklesokmak(öz, değer):
eğer self.root dır-dirHiçbiri:
 self.root = Düğüm (değer)
başka:
 self._insert (değer, self.root) 
kesinlikle_sokmak(öz, değer, geçerli_düğüm):
eğer değer < current_node.value:
eğer current_node.left_child dır-dirHiçbiri:
 current_node.left_child = Düğüm (değer)
başka:
 self._insert (değer, current_node.left_child)
elif değer > current_node.value:
eğer current_node.right_child dır-dirHiçbiri:
 current_node.right_child = Düğüm (değer)
başka:
 self._insert (değer, current_node.right_child)
başka:
 Yazdır("Değer ağaçta zaten var.")
kesinliklearamak(öz, değer):
eğer self.root dır-dirOlumsuzHiçbiri:
geri dönmek self._search (değer, self.root)
başka:
geri dönmekYANLIŞ
kesinlikle_aramak(öz, değer, geçerli_düğüm):
eğer değer == current_node.value:
geri dönmekDoğru
elif değer < current_node.value Ve current_node.left_child dır-dirOlumsuzHiçbiri:
geri dönmek self._search (değer, current_node.left_child)
elif değer > current_node.value Ve current_node.right_child dır-dirOlumsuzHiçbiri:
geri dönmek self._search (değer, current_node.right_child)
başka:
geri dönmekYANLIŞ

Bu uygulamada, iki sınıf oluşturursunuz: a İkili Arama Ağacı ekleme ve arama işlemlerini yöneten sınıf ve düğüm ikili arama ağacındaki bir düğümü simgeleyen sınıf.

Insert yöntemi, değerine bağlı olarak ağaçta uygun konuma yeni bir düğüm eklerken, arama yöntemi belirtilen değere sahip bir düğüm arar. Dengeli bir ağaçta her iki işlemin zaman karmaşıklığı O(günlük n).

Optimal Veri Yapısını Seçin

Uygulamanızın hızı ve uyarlanabilirliği, seçtiğiniz veri yapısıyla önemli ölçüde iyileştirilebilir. Verilerinizi, operasyonlarınızı ve ortamınızı hesaba katmak, en iyi veri yapısını seçmenize yardımcı olabilir.

Zaman karmaşıklığı, alan karmaşıklığı, okuma ve yazma işlemleri, eşzamanlılık, veri türü ve kitaplık erişilebilirliği gibi hususlar önemlidir.

Her bileşenin ağırlığını değerlendirerek, uygulamanızın gereksinimlerini karşılayan veri yapısını seçmelisiniz.