Structure de données linéaire et non linéaire : différence entre la structure de données linéaire et non linéaire

Qu'est-ce que la structure de données ?

Que vous soyez un débutant ou un expert, le terme structure de données sera quelque chose qui sera constamment entendu par quiconque est en programmation informatique. Comprendre les structures de données est toujours essentiel pour devenir un bon programmeur. De nombreux sujets sont associés aux structures de données en mettant l'accent sur les structures qui sont réellement les plus importantes. Par conséquent, pour être un programmeur performant, la connaissance de la structure des données est fortement recommandée.

La structure des données fait référence au processus par lequel les données peuvent être stockées et organisées de manière à ce que l'utilisateur puisse accéder aux données et les utiliser efficacement. Divers algorithmes sont présents pour travailler avec les structures de données. Par conséquent, la structure de données comprend un groupe de valeurs de données, leur relation avec d'autres éléments, ainsi que les opérations qui peuvent être effectuées sur les valeurs de données.

Il peut être simplifié comme suit :

Programmes = algorithmes + structures de données

Structures de données = données liées + opérations autorisées sur ces données

Le stockage des données peut être effectué de deux manières. Les structures de données peuvent être divisées en :

• Structure de données linéaire
• Structure de données non linéaire

Structure de données linéaire

Ce sont les types de structures où le stockage des données s'effectue de manière séquentielle ou linéaire. Ici, chaque élément stocké dans la structure est lié à ses éléments voisins. Les éléments sont accessibles en une seule fois car ils sont disposés linéairement. De plus, étant stocké linéairement dans la mémoire, la mise en œuvre est un processus facile. Les différents types sont :

1. Tableau

Le tableau est un type de structure de données qui stocke des éléments du même type. Ce sont les structures de données les plus élémentaires et les plus fondamentales. Les données stockées dans chaque position d'un tableau reçoivent une valeur positive appelée l'index de l'élément. L'index aide à identifier l'emplacement des éléments dans un tableau.

Si soi-disant nous devons stocker des données, c'est-à-dire le prix de dix voitures, nous pouvons créer une structure de tableau et stocker tous les entiers ensemble. Cela n'a pas besoin de créer dix variables entières distinctes. Par conséquent, les lignes d'un code sont réduites et la mémoire est économisée. La valeur d'index commence par 0 pour le premier élément dans le cas d'un tableau.

2. Pile

La structure de données suit la règle de LIFO (Last In-First Out) où le dernier élément de données ajouté est supprimé en premier. L'opération push est utilisée pour ajouter un élément de données sur une pile et l'opération pop est utilisée pour supprimer les données de la pile. Cela peut s'expliquer par l'exemple des livres empilés. Afin d'accéder au dernier livre, tous les livres placés au-dessus du dernier livre doivent être retirés en toute sécurité.

3. File d'attente

Cette structure est presque similaire à la pile car les données sont stockées séquentiellement. La différence est que la structure de données de la file d'attente suit FIFO qui est la règle du premier entré, premier sorti où le premier élément ajouté est de quitter la file d'attente en premier. Avant et arrière sont les deux termes à utiliser dans une file d'attente.

Enqueue est l'opération d'insertion et dequeue est l'opération de suppression. Le premier est exécuté à la fin de la file d'attente et le second est exécuté à la fin du début. La structure des données peut être expliquée par l'exemple de personnes faisant la queue pour monter dans un bus. La première personne dans la file aura la possibilité de sortir de la file d'attente tandis que la dernière personne sera la dernière à sortir.

4. Liste liée

Les listes chaînées sont les types où les données sont stockées sous la forme de nœuds constitués d'un élément de données et d'un pointeur. L'utilisation du pointeur est qu'il pointe ou dirige vers le nœud qui est à côté de l'élément dans la séquence. Les données stockées dans une liste liée peuvent être de n'importe quelle forme, chaînes, nombres ou caractères. Les données triées et non triées peuvent être stockées dans une liste chaînée avec des éléments uniques ou en double.

5. Tables de hachage

Ces types peuvent être implémentés sous forme de structures de données linéaires ou non linéaires. Les structures de données sont constituées de paires clé-valeur.

Structure de données non linéaire

Ces structures de données ne suivent pas la linéarité. Comme son nom l'indique, les données sont organisées d'une manière qui ne suit pas la manière contiguë. Les éléments n'ont pas de chemin défini pour se connecter aux autres éléments mais ont plusieurs chemins. La traversée des éléments n'est pas possible en une seule fois car les données sont organisées de manière non linéaire.

Par rapport à la structure linéaire où un élément est connecté aux deux éléments voisins, dans ce cas, un élément peut être connecté à d'autres éléments qui n'ont pas besoin d'être seulement deux. La mise en œuvre de données non linéaires n'est pas facile, mais la mémoire de l'ordinateur est utilisée efficacement en utilisant ce type de structure.

Les types de structures suivant la non-linéarité sont les arbres et les graphiques.

1. Arbres

Une structure de données arborescente est constituée de différents nœuds reliés entre eux. La structure d'un arbre est hiérarchique qui forme une relation comme celle du parent et un enfant. La structure de l'arborescence est formée de manière à ce qu'il y ait une connexion pour chaque relation de nœud parent-enfant. Un seul chemin doit exister entre la racine et un nœud de l'arborescence. Différents types d'arbres sont présents en fonction de leurs structures comme l'arbre AVL, l'arbre binaire, l'arbre de recherche binaire, etc.

2. Graphique

Les graphes sont ces types de structures de données non linéaires qui consistent en une quantité définie de sommets et d'arêtes. Les sommets ou les nœuds sont impliqués dans le stockage des données et les arêtes montrent la relation des sommets. La différence entre un graphe et un arbre est que dans un graphe il n'y a pas de règles spécifiques pour la connexion des nœuds. Les problèmes de la vie réelle comme les réseaux sociaux, les réseaux téléphoniques, etc. peuvent être représentés à travers les graphiques.

Une matrice d'adjacence est utilisée pour la représentation des graphes.

Différence entre les structures de données linéaires et non linéaires

Nous avons discuté des types linéaires et non linéaires de structures de données. Mais quels sont les points clés qui définissent une structure de données linéaire ou non linéaire ?

La différence entre la structure de données linéaire et non linéaire est tabulée ci-dessous :

Importance de la structure des données

Tous les programmes informatiques solides sont construits sur le concept de structures de données. Aucun programme ne peut être construit efficacement sans l'utilisation de la bonne structure de données. Étant donné que les programmes informatiques sont extrêmement fiables sur de grands volumes de données, un stockage efficace des informations est nécessaire pour un accès facile aux données. L'application d'une structure de données permet de stocker les données logiquement pour une modification et un accès faciles.

Conclusion

Les structures de données sont devenues complexes avec l'augmentation de la taille des données. L'article a donné une brève compréhension des types de structure de données en soulignant les principales différences entre une structure de données linéaire et non linéaire. Cependant, différentes structures de données ont des applications différentes.

L'utilisation de la structure de données, comme l'ajout, la suppression, l'accès à des éléments, la modification d'éléments, doit être étudiée en profondeur pour acquérir une compréhension experte des structures de données. Cependant, la première étape importante vers un bon programmeur est d'avoir une compréhension de base du concept. L'apprentissage des structures de données permet une compréhension aisée des différents langages de programmation. Que ce soit python, C++ ou Java, le concept reste le même.

Comme nous sommes à l'ère de l'intelligence artificielle, la connaissance des langages d'apprentissage automatique est très importante pour ceux qui souhaitent travailler dans l'IA. Le stockage des données sous une forme efficace a trouvé des applications dans les modèles d'apprentissage automatique. Étant donné que les structures de données constituent la base des programmes d'apprentissage automatique, leur compréhension devrait être l'objectif principal.

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