Лінійні структури даних: списки, стеки, черги, деки

Лінійні структури даних – це набір засобів, що дозволяють зберігати та організовувати дані у вигляді послідовності елементів. Це базові структури даних, які використовуються в програмуванні. У цій статті ми розглянемо такі лінійні структури даних як списки, стеки, черги та деки та їх особливості.

Списки

Список – це послідовність елементів, які можуть бути різного типу. Вони зберігаються в пам’яті комп’ютера за допомогою посилань між елементами. Списки можуть бути змінними та не змінними.

Змінні списки

Змінні списки дозволяють додавати та видаляти елементи. Це означає, що вони можуть змінюватись в процесі виконання програми.

Незмінні списки

Незмінні списки не можуть бути змінені після створення. Це означає, що їх елементи не можуть бути додані, видалені або змінені. Вони зазвичай використовуються для зберігання констант.

Стеки

Стек – це структура даних, що використовується для зберігання та організації даних відповідно до принципу “останній відвідуваний – перший виходить” (LIFO). Це означає, що елемент, який був доданий останнім, буде видалений першим.

Черги

Черга – це структура даних, що використовується для зберігання та організації даних відповідно до принципу “перший відвідуваний – перший виходить” (FIFO).

Деки

Дек (double-ended queue) – це структура даних, яка може бути доступна як з початку, так і з кінця. Це означає, що елементи можуть бути додані або видалені як з початку, так і з кінця дека.

Операції над деком

Дек підтримує такі операції:

• add_front(item): Додає елемент з початку дека.
• add_rear(item): Додає елемент з кінця дека.
• remove_front(): Видаляє та повертає елемент з початку дека.
• remove_rear(): Видаляє та повертає елемент з кінця дека.
• is_empty(): Перевіряє, чи дек порожній.
• size(): Повертає кількість елементів у деку.

Застосування лінійних структур даних

Лінійні структури даних широко використовуються у програмуванні для різноманітних задач. Наприклад:

• Списки можуть бути використані для зберігання списків елементів, які потрібно обробити в програмі.
• Стеки можуть бути використані для реалізації рекурсії та для зберігання станів програми.
• Черги можуть бути використані для реалізації алгоритмів BFS (пошук в ширину) та зберігання задач у черзі.
• Деки можуть бути використані для зберігання станів програми, які потрібно зберігати з обох сторін.

Висновок

Лінійні структури даних – це важлива тема у програмуванні, яка дозволяє зберігати та організовувати дані у вигляді послідовності елементів. У цій статті ми розглянули такі лінійні структури даних як списки, стеки, черги та деки та їх особливості та застосування.

Часті запитання

1. Які є основні лінійні структури даних? Основні лінійні структури даних – це списки, стеки, черги та деки.
2. Які є операції над стеком? Стек підтримує такі операції: push(item) для додавання елементу на вершину стека, pop() для видалення та повернення елементу з вершини стека та is_empty() для перевірки, чи стек порожній.
3. Які є операції над чергою? Черга підтримує такі операції: enqueue(item) для додавання елементу в кінець черги, dequeue() для видалення та повернення елементу з початку черги та is_empty() для перевірки, чи черга порожня.
4. Які є операції над деком? Дек підтримує такі операції: add_front(item) для додавання елементу з початку дека, add_rear(item) для додавання елементу з кінця дека, remove_front() для видалення та повернення елементу з початку дека, remove_rear() для видалення та повернення елементу з кінця дека, is_empty() для перевірки, чи дек порожній та size() для повернення кількості елементів у деку.
5. Які є застосування стеків? Стеки можуть бути використані для реалізації рекурсії, для зберігання станів програми, для роботи зі стековими алгоритмами та для виконання операцій над даними у зворотному порядку.