O que é Estrutura de Dados Linear? Lista de estruturas de dados explicadas

Estruturas de dados são os dados estruturados de forma a serem utilizados de forma eficiente pelos usuários. Como o programa de computador depende muito dos dados e também requer um grande volume de dados para seu desempenho, é muito importante organizar os dados. Esse arranjo de dados em estruturas organizadas é conhecido como estrutura de dados.

O armazenamento dos dados em estruturas de dados permite o acesso, modificações e outras operações que podem ser transportadas sobre os elementos de dados. O arranjo dos dados é feito principalmente em um computador e, portanto, são necessários algoritmos adequados para realizar operações com as estruturas de dados. Reduzir o espaço e diminuir a complexidade do tempo de diferentes tarefas é o principal objetivo das estruturas de dados.

Os pontos mais importantes em uma estrutura de dados são:

• Uma grande quantidade de dados é organizada através de cada tipo de estrutura de dados.
• Um princípio particular é seguido por cada estrutura de dados.
• O princípio básico da estrutura de dados deve ser seguido mesmo que quaisquer operações sejam realizadas sobre a estrutura de dados.

A disposição dos dados dentro de uma estrutura de dados pode seguir ordens diferentes. Uma estrutura de dados é, portanto, classificada de acordo com a forma de organização dos dados. Basicamente, existem dois tipos de estrutura de dados .

1. Estrutura de dados primitiva
2. Estrutura de dados não primitiva

O tipo primitivo de estrutura de dados inclui as estruturas de dados predefinidas, como char, float, int e double.

As estruturas de dados não primitivas são usadas para armazenar a coleção de elementos. Essa estrutura de dados pode ser categorizada em

1. Estrutura de dados linear
2. Estrutura de dados não linear.

Leia: Aprenda as diferenças entre estrutura de dados linear e não linear

Neste artigo, discutiremos principalmente a estrutura de dados armazenando dados linearmente.

Estrutura de dados linear

É um tipo de estrutura de dados onde a disposição dos dados segue uma tendência linear. Os elementos de dados são organizados linearmente de forma que o elemento esteja diretamente ligado aos seus elementos anteriores e seguintes. Como os elementos são armazenados linearmente, a estrutura suporta o armazenamento de dados de nível único. E, portanto, a travessia dos dados é obtida apenas por meio de uma única execução.

Características

• É um tipo de estrutura de dados onde os dados são armazenados e gerenciados em uma sequência linear.
• Os elementos de dados na sequência são vinculados um após o outro.
• A implementação da estrutura linear de dados na memória de um computador é fácil, pois os dados são organizados sequencialmente.
• Matriz, fila. Pilha, lista encadeada, etc. são exemplos desse tipo de estrutura.
• Os elementos de dados armazenados na estrutura de dados têm apenas um relacionamento.
• A travessia dos elementos de dados pode ser realizada em uma única execução, pois os elementos de dados são armazenados em um único nível.
• Há má utilização da memória do computador se uma estrutura de armazenamento de dados linear for implementada.
• Com o aumento do tamanho da estrutura de dados, a complexidade de tempo da estrutura aumenta.

Essas estruturas podem, portanto, ser resumidas como um tipo de estrutura de dados onde os elementos são armazenados sequencialmente e seguem a ordem em que:

• Apenas um primeiro elemento está presente que tem um próximo elemento.
• Apenas um último elemento está presente que tem um elemento anterior .
• Todos os outros elementos na estrutura de dados têm um elemento anterior e um próximo

Lista de estrutura de dados em um tipo linear de estrutura de dados

1. Matriz

O array é aquele tipo de estrutura que armazena elementos homogêneos em locais de memória que são contíguos. Os mesmos tipos de objetos são armazenados sequencialmente em uma matriz. A ideia principal de um array é que vários dados do mesmo tipo podem ser armazenados juntos. Antes de armazenar os dados em um array, o tamanho do array deve ser definido. Qualquer elemento no array pode ser acessado ou modificado e os elementos armazenados são indexados para identificar suas localizações.

Uma matriz pode ser explicada com a ajuda de um exemplo simples de armazenamento de notas para todos os alunos de uma turma. Suponha que haja 20 alunos, então o tamanho do array deve ser mencionado como 20. As notas de todos os alunos podem então ser armazenadas no array criado sem a necessidade de criar variáveis ​​separadas para notas para cada aluno. A simples travessia do array pode levar ao acesso dos elementos.

2. Lista vinculada

A lista encadeada é aquele tipo de estrutura de dados onde objetos separados são armazenados sequencialmente. Cada objeto armazenado na estrutura de dados terá os dados e uma referência ao próximo objeto. O último nó da lista vinculada tem uma referência a null. O primeiro elemento da lista encadeada é conhecido como o cabeçalho da lista. Existem muitas diferenças entre uma lista vinculada e os outros tipos de estruturas de dados. Estes são em termos de alocação de memória, a estrutura interna da estrutura de dados e as operações realizadas na lista vinculada.

Chegar a um elemento em uma lista vinculada é um processo mais lento em comparação com os arrays, pois a indexação em um array ajuda a localizar o elemento. No entanto, no caso de uma lista encadeada, o processo tem que começar da cabeça e percorrer toda a estrutura até chegar ao elemento desejado. Em contraste com isso, a vantagem de usar listas encadeadas é que a adição ou exclusão de elementos no início pode ser feita muito rapidamente.

Existem três tipos de listas vinculadas:

• Single Linked List: Este tipo de estrutura tem o endereço ou a referência do próximo nó armazenado no nó atual. Portanto, um nó que por fim tem o endereço e a referência como NULL. Exemplo: A->B->C->D->E->NULL.
• A Double Linked List : Como o nome sugere, cada nó tem duas referências associadas a ele. Uma referência direciona para o nó anterior enquanto a segunda referência aponta para o próximo nó. A travessia é possível em ambas as direções, pois a referência está disponível para os nós anteriores. Além disso, o acesso explícito não é necessário para exclusão. Exemplo: NULL<-A<->B<->C<->D<->E->NULL.
• Lista encadeada que é circular: Os nós em uma lista encadeada circular são conectados de forma que um círculo seja formado. Como a lista encadeada é circular, não há fim e, portanto, não há NULL. Este tipo de lista encadeada pode seguir a estrutura de uma ou duas vezes. Não há um nó inicial específico e qualquer nó dos dados pode ser o nó inicial. A referência do último nó aponta para o primeiro nó. Exemplo: A->B->C->D->E.

As propriedades de uma lista encadeada são:

• • Tempo de acesso: O(n)
  • Tempo de busca: O(n)
  • Adicionando elemento: O(1)
• Excluindo um elemento: O(1)

3. Pilha

A pilha é outro tipo de estrutura onde os elementos armazenados na estrutura de dados seguem a regra de LIFO (last in, first out) ou FILO (First In Last Out). Dois tipos de operações estão associados a uma pilha, ou seja, push e pop. Push é usado quando um elemento deve ser adicionado à coleção e pop é usado quando o último elemento deve ser removido da coleção. A extração pode ser realizada apenas para o último elemento adicionado.

As propriedades de uma pilha são:

• Adicionando elemento: O(1)
• elemento de exclusão: O(1)
• Tempo de Acesso: O(n) [Pior Caso]
• Apenas uma extremidade permite inserir e excluir um elemento.

Exemplos da pilha incluem a remoção da recursão. Em cenários onde uma palavra precisa ser revertida, ou ao usar editores quando a última palavra digitada será removida primeiro (usando uma operação de desfazer), as pilhas são usadas. Se você quiser experimentar projetos interessantes de estrutura de dados, clique para ler este artigo.

4. Fila

Queue é o tipo de estrutura de dados onde os elementos a serem armazenados seguem a regra do First In First Out (FIFO). A ordem específica é seguida para realizar as operações necessárias sobre os elementos. A diferença de uma fila de uma pilha está na remoção de um elemento, onde o objeto adicionado mais recentemente é removido primeiro em uma pilha. Considerando que, no caso de uma fila, o elemento que foi adicionado primeiro é removido primeiro.

Tanto o final da estrutura de dados é usado para a inserção quanto para a remoção de dados. As duas principais operações que governam a estrutura da fila são enfileirar e desenfileirar. Enqueue refere-se ao processo em que é permitida a inserção de um elemento para a coleta de dados e dequeue refere-se ao processo em que é permitida a remoção de elementos, que é o primeiro elemento da fila neste caso.

As propriedades de uma fila são:

• Inserindo um elemento: O(1)
• Excluindo um elemento: O(1)
• Tempo de acesso: O(n)

Exemplo da fila: Semelhante àquelas filas feitas na espera do ônibus ou em qualquer lugar, a estrutura de dados também segue o mesmo padrão. Podemos imaginar uma pessoa esperando o ônibus e parada na primeira posição como a pessoa que veio primeiro na fila. Essa pessoa será a primeira a entrar no ônibus, ou seja, sair da fila. As filas são aplicadas quando vários usuários compartilham os mesmos recursos e precisam ser atendidos com base em quem chegou primeiro no servidor.

Conclusão

Um aumento no tamanho dos dados exigiu o uso eficiente de estruturas de dados em programas de computador. Os dados se não forem organizados de forma estruturada, o desempenho das tarefas sobre os elementos torna-se difícil.

Para uma operação sem complicações, é sempre importante organizá-lo de forma que operações fáceis e eficazes possam ser realizadas por programas de computador. Se os elementos de dados estiverem organizados em ordem sequencial, ela é conhecida como estrutura de dados linear, enquanto se os elementos de dados estiverem organizados de maneira não linear, ela é denominada estrutura não linear.

A ampla aplicação da estrutura de dados tem sido observada em linguagens de aprendizado de máquina, problemas da vida real, etc. Pessoas que sonham em trabalhar neste campo devem ser capazes de dominar esses conceitos.

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