Datorzinātnē datu struktūras ir pamatjēdzieni, kas ir ļoti svarīgi datu efektīvai organizēšanai un uzglabāšanai. Starp dažādām datu struktūrām, skursteņi un astes ir divas no visvienkāršākajām, taču būtiskākajām struktūrām, ko izmanto programmēšanā un algoritmu izstrādē. Neskatoties uz vienkāršību, tie veido daudzu sarežģītu sistēmu un lietojumprogrammu mugurkaulu. Šajā rakstā ir sniegtas atšķirības starp kaudze un rindā datu struktūras, izpētot to īpašības, darbības un lietošanas gadījumus.
Stacks
Stacks ir lineāra datu struktūra, kas atbilst LIFO ( Last In, First Out) principam. Tas nozīmē, ka pēdējais stekam pievienotais elements ir pirmais, kas tiek noņemts. To var vizualizēt kā plākšņu kaudzi, kur var pievienot vai noņemt tikai augšējo plāksni.
Operācijas uz Stack:
Galvenās ar steku saistītās darbības ir:
- Spiediet : pievieno elementu kaudzes augšpusē.
- Pop : noņem un atgriež kaudzes augšējo elementu.
- Skatieties (vai augšpusē) : atgriež kaudzes augšējo elementu, to nenoņemot.
- Ir tukšs : pārbauda, vai kaudze ir tukša.
- Izmērs : atgriež elementu skaitu kaudzē.
Stack lietošanas gadījumi:
Stacks tiek izmantotas dažādās lietojumprogrammās, tostarp:
- Funkcija Zvanu pārvaldība : Zvanu steks programmēšanas valodās seko funkciju izsaukumiem un atgriešanai.
- Izteiksmes novērtējums : izmanto izteiksmju parsēšanai un postfiksa vai prefiksa apzīmējumu novērtēšanai.
- Atkāpšanās : palīdz algoritmos, kuros ir jāizpēta visas iespējas, piemēram, labirinta risināšana un dziļuma pirmā meklēšana.
Astes
A rindā ir lineāra datu struktūra, kas seko FIFO (First In, First Out) principam. Tas nozīmē, ka pirmais rindai pievienotais elements ir pirmais, kas tiek noņemts. To var vizualizēt kā cilvēku rindu, kas gaida pakalpojumu, kur pirmais tiek apkalpots rindā pirmais.
Darbības rindā:
Galvenās ar rindu saistītās darbības ir:
- Rindā : pievieno elementu rindas beigās (aizmugurē).
- Attiecīgi : noņem un atgriež rindas priekšējo elementu.
- Priekšpuse (vai palūrēt) : atgriež rindas priekšējo elementu, to nenoņemot.
- Ir tukšs : pārbauda, vai rinda ir tukša.
- Izmērs : atgriež rindā esošo elementu skaitu.
Rindas lietošanas gadījumi:
Rindas tiek izmantotas dažādās lietojumprogrammās, tostarp:
- Uzdevumu plānošana : operētājsistēmas izmanto rindas, lai pārvaldītu uzdevumus un procesus.
- Pirmā meklēšana (BFS) : diagrammu šķērsošanas algoritmos rindas palīdz izpētīt mezglus pakāpeniski.
- Buferizācija : izmanto situācijās, kad dati tiek pārsūtīti asinhroni, piemēram, IO buferi un drukas spolēšana.
Galvenās atšķirības starp steku un rindu
Šeit ir tabula, kurā ir izceltas galvenās atšķirības starp steka un rindas datu struktūrām:
| Funkcija | Kaudze | Rinda |
|---|---|---|
| Definīcija | Lineāra datu struktūra, kas seko Last in First Out (LIFO) principu. | Lineāra datu struktūra, kas seko First In First Out (FIFO) principu. |
| Primārās darbības | Push (pievienot vienumu), Pop (noņemt vienumu), Palūrēt (skatīt augšējo vienumu) | Iekļauts rindā (pievienot vienumu), Iekļauts rindā (noņemt vienumu), Priekšpuse (skatīt pirmo vienumu), Aizmugure (skatīt pēdējo vienumu) |
| Ievietošana/izņemšana | Elementi tiek pievienoti un noņemti no tā paša gala (augšējā). | Elementi ir pievienoti aizmugurē un noņemti no priekšpuses. |
| Lietošanas gadījumi | Funkciju zvanu pārvaldība (zvanu steks), izteiksmju novērtēšana un sintakses parsēšana, atsaukšanas mehānismi teksta redaktoros. | Procesu plānošana operētājsistēmās, pieprasījumu pārvaldīšana printera rindā, plašuma meklēšana grafikos. |
| Piemēri | Pārlūka vēsture (atpakaļ poga), vārda maiņa. | Klientu apkalpošanas līnijas, CPU uzdevumu plānošana. |
| Reālās pasaules analogija | Šķīvju kaudze: jūs pievienojat un noņemat plāksnes no augšas. | Rinda pie biļešu kases: pirmais tiek apkalpots rindā pirmais cilvēks. |
| Sarežģītība (amortizēta) | Spiediet: O(1), Pop: O(1), Ielūkoties: O(1) | Rinda: O(1), Attiecīgi: O(1), Priekšpuse: O(1), Aizmugure: O(1) |
| Atmiņas struktūra | Parasti izmanto blakus esošu atmiņas bloku vai saistīto sarakstu. | Parasti izmanto apļveida buferi vai saistīto sarakstu. |
| Īstenošana | Var ieviest, izmantojot masīvus vai saistītos sarakstus. | Var ieviest, izmantojot masīvus, saistītos sarakstus vai apļveida buferus. |
Secinājums
Grupas un rindas ir pamata datu struktūras, kas kalpo dažādiem mērķiem, pamatojoties uz to unikālajām īpašībām un darbībām. Stacki ievēro LIFO principu un tiek izmantoti atkāpšanās, funkciju izsaukuma pārvaldībai un izteiksmju novērtēšanai. Rindas seko FIFO principam, un tās tiek izmantotas uzdevumu plānošanai, resursu pārvaldībai un meklēšanas algoritmiem. Izpratne par atšķirībām starp šīm divām datu struktūrām palīdz izvēlēties piemērotāko konkrētām lietojumprogrammām, tādējādi radot efektīvākus programmēšanas risinājumus.