Estruturas de dados em Python

Estruturas de dados são um dos conceitos mais essenciais em ciência da computação e gerenciamento de software e são amplamente usados ​​para escrever programas em qualquer linguagem. Python é uma linguagem de programação poderosa, interativa, orientada a objetos e interpretada com a qual os fundamentos da estrutura de dados podem ser estudados com mais facilidade, ao contrário de outras linguagens de programação.

É uma das linguagens mais versáteis e eficientes usadas principalmente na criação de sites interativos e de alto nível e em outros campos como Machine Learning e Inteligência Artificial. Ele depende muito de dados que exigem que sejam armazenados com eficiência e acessados ​​a tempo. Isso é conseguido com a ajuda de estruturas de dados em Python .

O que é uma Estrutura de Dados?

O objetivo principal das estruturas de dados é permitir a organização eficaz de dados para armazenar coleções de dados e executar operações nelas. Por exemplo, em um site, os dados de back-end precisam ser armazenados, gerenciados e organizados com eficiência para facilitar o acesso a modificações futuras.

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Estruturas de dados lineares

Estruturas de dados lineares permitem o armazenamento de elementos de dados em uma sequência adequada. Existem vários tipos de estruturas de dados lineares. São os seguintes:-

• Array − Um arranjo sequencial dos elementos de dados emparelhados com o índice do elemento de dados.
• Pilha – Uma pilha é uma estrutura de dados que segue uma ordem particular de operação. Eles são chamados de FILO (First In Last Out) ou LIFO (last in First Out).
• Lista Ligada – Cada elemento de dados consiste em um link para outro elemento e os dados presentes nele.
• Matriz − Uma matriz é uma estrutura de dados bidimensional onde o elemento de dados é indicado por um par de índices.

Queue − Queue é semelhante a Stacks, mas a única ordem de operação é FIFO (First In First Out).

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Estruturas de dados não lineares

Estruturas de dados não lineares não seguem uma ligação sequencial de elementos de dados. Nessa estrutura de dados, qualquer grupo ou par de elementos de dados pode ser vinculado entre si, não havendo uma sequência estrita para acessar os elementos de dados.

• Heap – Um heap é um tipo especial de estrutura de dados de árvore onde os dados no nó pai são estritamente menores que os nós filhos ou estritamente maiores ou iguais aos nós filhos.
• Árvore binária – Uma árvore binária é uma estrutura de dados que conecta cada elemento de dados a um número máximo de dois outros elementos de dados. Ele começa com um nó raiz.
• Grafo − Um grafo é um arranjo de nós e vértices onde alguns nós são conectados uns aos outros por meio de links.
• Tabela de hash – Uma tabela de hash é uma estrutura de dados feita de arrays associados entre si com a ajuda de uma função de hash. Ele usa chaves para recuperar valores em vez do índice dos elementos de dados.

Estruturas de dados embutidas em Python

Estruturas de dados em Python são específicas para essa linguagem de programação porque ajudam no armazenamento flexível de tipos de dados variados e ajudam a processar dados mais rapidamente em um ambiente Python. Como essas estruturas de dados vêm pré-carregadas em ambientes Python, a linguagem Python é significativamente mais fácil de usar para programadores, pois eles obtêm ou podem desenvolver soluções mais rapidamente.

Python tem suporte implícito para Estruturas de Dados que auxilia no armazenamento e fácil acesso de dados e permite que os usuários façam suas próprias Estruturas de Dados com total controle. As estruturas de dados embutidas no Python são as seguintes: -

Lista

Uma coleção ordenada de itens é definida como uma lista, que é parte integrante das estruturas de dados na criação de um projeto em Python. “Coleções ordenadas” significa que cada item pertencente a uma lista consiste em um pedido que é usado especificamente para identificá-los de forma exclusiva. Essa ordem de elementos é uma característica que permanece inerentemente constante enquanto a lista durar. Tudo em Python é considerado um objeto. Portanto, fazer uma lista cria essencialmente um objeto Python de um tipo específico.

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

Quando uma lista é aninhada, ela pode ter qualquer tipo de objeto ou incluir uma lista diferente ou uma sublista que também pode consistir em diferentes sublistas. Uma lista aninhada não tem um limite para a profundidade com que as listas podem ser aninhadas. Listas feitas em Python podem ser mutáveis ​​porque estão sujeitas a alterações mesmo depois de criadas. Um usuário pode adicionar, pesquisar, mover, deslocar e excluir elementos da lista conforme seu critério. Quando os elementos de uma lista requerem substituição, o número de elementos adicionados não precisa ser igual ao número de elementos. O Python se ajustará conforme o requisito.

Tupla

Uma tupla é outra estrutura de dados incorporada ao Python e é a coleção ordenada de objetos. As tuplas vêm com funcionalidade limitada, ao contrário das listas. Mutabilidade é a principal característica usada para diferenciar Tuplas e Listas. As listas são mutáveis ​​e as tuplas são imutáveis. Tuplas não podem ser adicionadas, modificadas ou excluídas depois de já terem sido feitas. Nas listas, é necessário o uso de parênteses para delimitar os elementos divididos por vírgulas. Por outro lado, as tuplas são opcionais para usar parênteses ao criá-las, mas são amplamente recomendadas para discernir entre o início e o fim da tupla. Aqui está uma tupla de exemplo:

tuple_A = (item 1, item 2, item 3,…, item n)

As tuplas são criadas como uma única entidade e são usadas principalmente quando o programador não deseja permitir nenhuma modificação de dados. Eles são amplamente usados ​​para criar um objeto destinado a ser mantido intacto durante toda a sua vida útil. Como as tuplas são imutáveis, elas podem impedir a modificação, adição ou remoção acidental de quaisquer dados. Um benefício de usar tuplas é que elas usam menos memória, o que ajuda a executar programas mais rapidamente do que usar listas.

Conjuntos

Uma coleção única de elementos específicos que não estão sujeitos a seguir nenhuma ordem específica é conhecida como conjunto. Quando a existência de um objeto em uma coleção de objetos é mais significativa do que a ordem dos objetos ou o número de vezes de sua aparição, são usados ​​conjuntos. Os conjuntos são mutáveis, ao contrário das tuplas, e podem ser facilmente modificados, substituídos, adicionados ou removidos. Aqui está um conjunto de amostra: -

set_a = {“item 1”, “item 2”, “item 3”,….., “item n”}

Os conjuntos são usados ​​principalmente para verificar se determinados elementos estão ou não dentro de um conjunto. Por exemplo, os conjuntos são bastante otimizados para testes de associação. Eles também podem ser usados ​​para ver se um conjunto é um subconjunto de um conjunto diferente e reconhecer a relação entre dois conjuntos.

Dicionário

Dicionário em uma estrutura de dados integral usada em Python. É a coleção não linear de valores de dados e é usada principalmente para armazenar valores de dados específicos, como mapas. O dicionário contém o par chave:valor, ao contrário de diferentes tipos de dados que possuem apenas um valor específico como elemento. O valor-chave é fornecido no dicionário para otimizá-lo. Em um Dicionário Python, existem várias maneiras de adicionar elementos. De cada vez, apenas um valor pode ser adicionado a um Dicionário definindo o valor com a chave. Um método update() integrado deve ser usado para atualizar um valor existente em um Dicionário. Também é possível adicionar valores de chave aninhados a um Dicionário já existente. Se o valor-chave já existir ao adicionar um valor, o valor será atualizado; caso contrário, uma nova Chave é adicionada ao Dicionário com o valor.

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