Strutture dati in Python

Le strutture dati sono uno dei concetti più essenziali nell'informatica e nella gestione del software e sono ampiamente utilizzate per scrivere programmi in qualsiasi lingua. Python è un linguaggio di programmazione potente, interattivo, orientato agli oggetti e interpretato con il quale i fondamenti della struttura dei dati possono essere studiati più facilmente, a differenza di altri linguaggi di programmazione.

È uno dei linguaggi più versatili ed efficienti utilizzato principalmente nella creazione di siti Web interattivi e di alto livello e in altri campi come l'apprendimento automatico e l'intelligenza artificiale. Si basa fortemente sui dati che richiedono un'archiviazione efficiente e l'accesso in tempo. Ciò si ottiene con l'aiuto di strutture dati in Python .

Che cos'è una struttura dati?

Lo scopo principale delle strutture dati è quello di consentire l'efficace organizzazione dei dati per la memorizzazione delle raccolte dati e l'esecuzione di operazioni su di esse. Ad esempio, in un sito Web, i dati di back-end devono essere archiviati, gestiti e organizzati in modo efficiente per avere un accesso più semplice per modifiche future.

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Strutture dati lineari

Le strutture dati lineari consentono la memorizzazione di elementi di dati in una sequenza corretta. Esistono diversi tipi di strutture dati lineari. Sono i seguenti:-

• Array - Una disposizione sequenziale degli elementi di dati accoppiati con l'indice dell'elemento di dati.
• Stack - Uno stack è una struttura di dati che segue un particolare ordine di operazione. Si chiamano FILO (First In Last Out) o LIFO (last in First Out).
• Elenco collegato - Ogni elemento di dati è costituito da un collegamento a un altro elemento e ai dati in esso presenti.
• Matrice - Una matrice è una struttura dati bidimensionale in cui l'elemento dati è indicato da una coppia di indici.

Coda - La coda è simile a Stacks, ma l'unico ordine di funzionamento è FIFO (First In First Out).

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Strutture di dati non lineari

Le strutture dati non lineari non seguono un collegamento sequenziale di elementi di dati. In questa struttura di dati, qualsiasi gruppo o coppia di elementi di dati può essere collegato tra loro e non esiste una sequenza rigida per accedere agli elementi di dati.

• Heap - Un heap è un tipo speciale di struttura dati ad albero in cui i dati nel nodo padre sono strettamente minori dei nodi figli o rigorosamente maggiori o uguali ai nodi figli.
• Albero binario - Un albero binario è una struttura di dati che collega ogni elemento di dati a un numero massimo di altri due elementi di dati. Inizia con un nodo radice.
• Grafico - Un grafico è una disposizione di nodi e vertici in cui alcuni nodi sono collegati all'altro tramite collegamenti.
• Tabella hash - Una tabella hash è una struttura di dati composta da array associati tra loro con l'aiuto di una funzione hash. Utilizza le chiavi per recuperare i valori anziché l'indice dagli elementi di dati.

Strutture di dati integrate in Python

Le strutture dati in Python sono specifiche di questo linguaggio di programmazione perché aiutano nella memorizzazione flessibile di tipi di dati variegati e aiutano a elaborare i dati più velocemente in un ambiente Python. Poiché queste strutture di dati vengono precaricate negli ambienti Python, il linguaggio Python è molto più facile da usare per i programmatori poiché ottengono o possono sviluppare soluzioni più velocemente.

Python ha un supporto implicito per le strutture di dati che aiuta nella memorizzazione e un facile accesso ai dati e consente agli utenti di creare le proprie strutture di dati con il controllo totale. Le strutture dati integrate in Python sono le seguenti: -

Elenco

Una raccolta ordinata di elementi è definita come un elenco, che è parte integrante delle strutture dati nella creazione di un progetto in Python. “Collezioni ordinate” significa che ogni articolo appartenente a un elenco è costituito da un ordine che viene utilizzato specificamente per identificarlo in modo univoco. Questo ordine di elementi è una caratteristica che rimane intrinsecamente costante finché dura l'elenco. Tutto in Python è considerato un oggetto. Quindi, creare un elenco crea essenzialmente un oggetto Python di un tipo particolare.

List_A = [item 1, item 2, item 3….., item n]

Quando un elenco è nidificato, può avere qualsiasi tipo di oggetto o includere un elenco diverso o un sottoelenco che può anche essere costituito da sottoelenchi diversi. Un elenco nidificato non ha un limite alla profondità con cui è possibile nidificare gli elenchi. Gli elenchi realizzati in Python possono essere mutabili perché soggetti a modifiche anche dopo essere stati creati. Un utente può aggiungere, cercare, spostare, spostare ed eliminare elementi dall'elenco a propria discrezione. Quando gli elementi in un elenco richiedono la sostituzione, il numero di elementi aggiunti non deve necessariamente essere uguale al numero di elementi. Python si regolerà da solo secondo il requisito.

Tupla

Una tupla è un'altra struttura dati incorporata in Python ed è la raccolta ordinata di oggetti. Le tuple sono dotate di funzionalità limitate, a differenza delle liste. La mutabilità è la caratteristica principale utilizzata per differenziare tra tuple e liste. Le liste sono mutabili e le tuple sono immutabili. Le tuple non possono essere aggiunte, modificate o eliminate una volta che sono già state create. Negli elenchi, è necessario utilizzare le parentesi per racchiudere gli elementi divisi da virgole. D'altra parte, le tuple sono facoltative per usare le parentesi nella loro creazione, ma sono ampiamente consigliate per discernere tra l'inizio e la fine della tupla. Ecco una tupla di esempio:

tupla_A = (elemento 1, elemento 2, elemento 3,…, elemento n)

Le tuple vengono create come un'unica entità e vengono utilizzate principalmente quando il programmatore non desidera consentire alcuna modifica dei dati. Sono ampiamente utilizzati per creare un oggetto destinato a essere mantenuto intatto per tutta la sua vita. Poiché le tuple sono immutabili, possono potenzialmente impedire la modifica, l'aggiunta o la rimozione accidentale di qualsiasi dato. Uno dei vantaggi dell'utilizzo delle tuple è che utilizzano meno memoria, il che aiuta a eseguire i programmi più velocemente rispetto all'utilizzo degli elenchi.

Imposta

Un insieme unico di elementi specifici che non sono soggetti a seguire un ordine particolare è noto come insieme. Quando l'esistenza di un oggetto in una raccolta di oggetti è più significativa dell'ordine degli oggetti o del numero di volte in cui è apparso, vengono utilizzati gli insiemi. I set sono mutabili, a differenza delle tuple, e possono essere facilmente modificati, sostituiti, aggiunti o rimossi. Ecco un set di campioni: -

set_a = {"elemento 1", "elemento 2", "elemento 3",….., "elemento n"}

Gli insiemi vengono utilizzati principalmente per verificare se determinati elementi si trovano o meno all'interno di un insieme o meno. Ad esempio, i set sono notevolmente ottimizzati per i test di appartenenza. Possono anche essere usati per vedere se un insieme è un sottoinsieme di un insieme diverso e riconoscere la relazione tra due insiemi.

Dizionario

Dizionario in una struttura dati integrale usata in Python. È la raccolta non lineare di valori di dati e viene utilizzata principalmente per memorizzare valori di dati specifici come le mappe. Il dizionario contiene la coppia chiave:valore, a differenza di diversi tipi di dati che hanno un solo valore particolare come elemento. Il valore-chiave viene fornito nel dizionario per ottimizzarlo. In un dizionario Python, ci sono diversi modi per aggiungere elementi. È possibile aggiungere un solo valore alla volta a un Dizionario definendo il valore con la chiave. È necessario utilizzare un metodo update() integrato per aggiornare un valore esistente in un dizionario. È anche possibile aggiungere valori chiave nidificati a un dizionario già esistente. Se il valore-chiave esiste già durante l'aggiunta di un valore, il valore viene aggiornato; in caso contrario, viene aggiunta una nuova Chiave al Dizionario con il valore.

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