Ova lekcija istražuje načine na koje možemo raditi sa strukturama podataka. Strukture podataka su poput posebnih organizatora koji nam pomažu da stvari držimo u redu. Koriste se u računalima iu svakodnevnom životu. Baš kao što vi slažete svoje igračke, knjige ili odjeću, podatkovne strukture pomažu nam organizirati dijelove informacija kako bismo ih mogli lako pronaći i koristiti.
Struktura podataka način je pohranjivanja i raspoređivanja podataka. Zamislite to kao kutiju za igračke, policu ili školsku torbu. U svakoj od njih sve ima svoje mjesto. Kada tražite svoju omiljenu igračku, točno znate gdje ćete je pronaći. Na isti način, strukture podataka održavaju sve podatke organiziranima tako da računala i ljudi mogu s njima raditi brzo i ispravno.
Na primjer, ako imate kutiju za olovke u boji i drugu kutiju za gumice, koristite sustav. Struktura podataka čini istu stvar, ali s informacijama. Osigurava da je sve uredno i u pravom redoslijedu.
Operacije na podatkovnim strukturama su koraci koji nam pomažu promijeniti ili ispravno pročitati organizirane podatke. One su poput radnji koje poduzimate kada dodajete, uklanjate ili provjeravate stavke u svojoj sobi. Zamislite da vam je soba neuredna. Možete dodati nove igračke, ukloniti polomljene, a ponekad ih i pomiješati prilikom čišćenja. Operacije na strukturama podataka pomažu nam da te promjene napravimo na organiziran način.
Korištenjem operacija možemo ažurirati svoje podatke. Računala koriste ove operacije za brzo dodavanje novog prijatelja na popis, uklanjanje stare poruke ili pronalaženje datoteke u mapi. Svaka operacija ima poseban zadatak koji rad s podacima čini jednostavnim i preglednim.
Postoje mnoge operacije koje možemo izvesti na podatkovnim strukturama. Govorit ćemo o pet uobičajenih operacija: umetanje, brisanje, pretraživanje, obilaženje i ažuriranje. Svaka od ovih operacija ima jasan posao. Naučimo više o svakom od njih.
Umetanje znači dodavanje nove stavke strukturi podataka. Sjetite se svoje omiljene knjige naljepnica. Svaki put kada dobijete novu naljepnicu, dodajete je u knjigu. Ovo je umetanje.
Jednostavan primjer: ako imate popis voća poput jabuke, banane, grožđa i dobijete novo voće, recimo mango , stavljate mango na popis. Sada je popis jabuka, banana, grožđe, mango . Na ovaj način lista postaje duža za jednu, a sve stavke su tu.
Umetanje je vrlo korisno. Ako skupljate stvari poput zvjezdica, naljepnica ili kartica, svaka nova stavka dodaje se jednostavnim korakom. Računala rade istu stvar kada se pojave novi podaci.
Brisanje znači uklanjanje stavke iz strukture podataka. Razmislite o čišćenju svoje sobe - možda ćete ukloniti igračku koja je polomljena ili s kojom se više nije zabavno igrati. To je brisanje.
Jednostavan primjer: s popisom voća Jabuka, Banana, Grožđe, Mango , ako odlučite da više ne želite bananu, uklonite je i popis postaje Jabuka, Grožđe, Mango .
Brisanje pomaže u održavanju čistih podataka. Baš kao što bacate stare papire ili polomljene igračke, računalo uklanja neželjene podatke kako bi sve ostalo uredno.
Pretraživanje znači traženje određene stavke u strukturi podataka. To je kao da tražite svoju omiljenu igračku u svojoj škrinji s igračkama. Možda ćete ga morati pronaći među mnogim drugima.
Jednostavan primjer: Zamislite da imate popis voća: jabuka, grožđe, mango . Ako želite vidjeti je li grožđe na popisu, pregledavate svako voće dok ga ne pronađete. Pretraživanje vam pomaže da odlučite je li predmet tamo i gdje je postavljen.
Pretraživanje je važno. Kada želite provjeriti imate li određenu boju ili posebnu karticu, pažljivo pretražujete svoju kolekciju, jedan po jedan predmet. Isto se događa u mnogim računalnim programima.
Prolazak znači prolazak kroz svaku stavku u strukturi podataka jednu po jednu. Ovo je kao da provjeravate svaki džep u svojoj jakni da vidite što ste unutra pronašli.
Jednostavan primjer: ako želite prebrojati svo voće na popisu Jabuka, Grožđe, Mango , počinjete s prvim voćem, prelazite na sljedeće i tako dalje dok ih sve ne prebrojite. Taj se proces naziva traversal.
Traversal vam pomaže da vidite cijelu sliku. Baš kao što zaokružujete svoje prijatelje jednog po jednog u redu, računala koriste obilaženje za kretanje po podacima i pažljivo provjeravanje svake stavke.
Ažuriranje znači promjenu elementa u strukturi podataka. Razmislite o tome kada prefarbate igračku ili je presvučete. Ažuriranje vam daje način da učinite da nešto izgleda novo bez ponovnog pokretanja.
Jednostavan primjer: ako je vaš popis voća jabuka, grožđe, mango i odlučite promijeniti grožđe u naranču , ažurirate popis i on postaje jabuka, naranča, mango .
Ažuriranje je kao da nešto preuređujete. Računala koriste ovu operaciju za promjenu detalja u podacima. To je brz način da popravite promjene bez gubitka ostalih dijelova popisa.
Strukture podataka dolaze u mnogo oblika. Danas ćemo pogledati tri jednostavne vrste koje koriste ove operacije: liste, hrpe i redove. Svaka vrsta ima operacije koje najbolje funkcioniraju s njihovim jedinstvenim stilom organizacije.
Popis je jednostavna, uređena zbirka stavki. To je poput popisa za kupovinu ili popisa vaših omiljenih crtića. Na popisima svaka stavka ima poziciju i može se koristiti na mnogo načina.
Evo nekih uobičajenih operacija na popisima:
Popisi su jednostavni i korisni. Svaki dan pišete popise da zapamtite stvari. Ovi popisi funkcioniraju kao računalni popisi. Pomažu vam da pratite mnoge stavke i daju vam do znanja gdje se što točno nalazi.
Stog je posebna vrsta strukture podataka. Zamislite slaganje tanjura na stol. Pravilo je jednostavno: zadnji tanjur koji stavite na hrpu je prvi koji ćete skinuti. Ovo pravilo je poznato kao zadnji ušao prvi izašao ili LIFO.
U nizovima su glavne operacije:
Jednostavan primjer: Zamislite da slažete svoje omiljene knjige priča. Svaki put kad dobijete drugu knjigu priča, gurnete je na vrh. Kad vaš prijatelj zatraži čitanje, izvadite gornju knjigu priča i dajte im je. Hrpice pomažu da se stvari organiziraju u strogom redoslijedu.
Red je još jedna uobičajena struktura podataka. Djeluje kao red ljudi koji čekaju ispred kamiona za sladoled. Tko prvi stane u red, prvi će dobiti sladoled. Ovo pravilo je poznato kao First-In-First-Out ili FIFO.
U redovima čekanja glavne operacije su:
Jednostavan primjer: razmislite o čekanju na svoj red za vožnju toboganom. Staješ na kraj kolone, a kada dođeš na red, zakoračiš naprijed i uživaš u vožnji. Redovi funkcioniraju na isti način—svi dobivaju pošten red ovisno o tome tko je prvi stigao.
Operacije strukture podataka ne koriste se samo u računalima. Vrlo su korisni u svakodnevnom životu. Evo nekoliko primjera:
Ove operacije osiguravaju da su sve informacije sigurno, organizirane i spremne za upotrebu. Oni pomažu učiteljima, knjižničarima i trgovcima da sve teče glatko.
Razmislite o organizaciji rođendanske zabave. Postoji popis gostiju na koji dodajete imena (umetanje). Ako netko ne može doći, brišete njegovo ime (brisanje). Možete nazvati goste da ih podsjetite (pretraga) i provjerite jesu li svi stigli (traversal). Ukoliko gost promijeni svoje mjesto, ažurirate raspored sjedenja (ažuriranje). Vježbanjem ovih operacija shvaćate kako je upravljanje podacima dio svakodnevnog života.
Isti ti koraci pomažu u planiranju razredne zabave ili organiziranju domaće zadaće. Kada razvrstavate svoje umjetničke potrepštine ili odlučujete koje ćete igre igrati, koristite ideje operacija strukture podataka. Upravljanje vašim stvarima može biti lakše slijedeći ove jednostavne zadatke: dodajte, uklonite, pronađite, pregledajte i promijenite.
Iako su osnovne operacije slične, način na koji rade može se promijeniti ovisno o strukturi podataka. Na popisu možete dodati ili ukloniti stavke na gotovo bilo kojem mjestu. U nizu možete dodavati ili uklanjati samo stavke s vrha. U redu čekanja stavke se dodaju na jednom kraju i uklanjaju s drugog.
Ova raznolikost pomaže računalima odabrati najbolju metodu za zadatak. Na primjer, ako računalo treba redom obrađivati zadatke, moglo bi koristiti red čekanja. Ako računalo treba privremeno pohraniti stavke, moglo bi koristiti hrpu. Razumijevanje ovih razlika pomaže nam vidjeti zašto postoji mnogo izbora u organiziranju podataka.
Poznavanje ovih varijacija može se usporediti s odabirom različitih kutija za pohranu za različite svrhe. Neke kutije mogu imati samo poklopac na koji dodajete ili uklanjate predmete, dok druge imaju odjeljke koji vam omogućuju postavljanje stvari bilo kojim redoslijedom.
Učenje o operacijama strukture podataka je poput učenja nove igre. Igre imaju jasna pravila i korake. Svaki potez koji napravite u igri ima rezultat i način na koji možete ponovno igrati. Operacije strukture podataka slijede jasne korake koji vam pomažu razumjeti red i organizaciju.
Zamislite društvenu igru u kojoj skupljate karte. Svaki put kada uzmete karticu, dodajete je u svoju kolekciju (umetanje). Kada odlučite zamijeniti karticu s prijateljem, uklanjate je (brisanje). Da biste pronašli svoju omiljenu kartu, pretražite svoj špil (pretraga). Kada dođe vrijeme za slaganje karata za igru, gledate svaku kartu (traversal). A ako dobijete novu verziju karte, ažurirate svoj špil (ažuriranje). Svaka operacija je korak koji igru čini zabavnijom i organiziranijom.
Ovakav način razmišljanja može učiniti učenje zabavnim. Korištenjem svakodnevnih primjera počinjete uviđati vezu između svojih svakodnevnih radnji i rada računala. I jedno i drugo uključuje održavanje stvari u redu, što je važno i za vrijeme igre i za posao.
Iskoristimo primjer igračke kako bismo bolje razumjeli ove operacije. Zamislite da imate kutiju u kojoj se nalaze vaše omiljene igračke. Evo kako možete razmišljati o svakoj operaciji:
Ovaj jednostavan primjer pokazuje kako je svaka operacija mali korak. Zajedno, ovi koraci pomažu u upravljanju vašim igračkama kao što pomažu računalima u upravljanju informacijama.
Računala cijelo vrijeme koriste operacije strukture podataka. Kada igrate videoigru, pokretač igre koristi popise za praćenje rezultata, igrača i stavki igre. Kada se pomičete kroz album s fotografijama na tabletu, računalo koristi prelaženje kako bi prikazalo svaku fotografiju jednu za drugom.
Zamislite da gradite jednostavan digitalni album svojih omiljenih slika. Evo kako računalo može izvoditi operacije:
Razumijevanje ovih operacija može vam pomoći da vidite koliko su svakodnevne radnje na vašem tabletu vrlo slične jednostavnim koracima koje poduzimate u svojoj sobi. Oboje osiguravaju da stvari rade na jasan i uredan način.
Danas smo naučili da je struktura podataka jednostavan način organiziranja informacija, baš kao što organizirate svoje igračke ili knjige. Otkrili smo da postoji pet osnovnih operacija koje se koriste u podatkovnim strukturama:
Također smo naučili o različitim vrstama struktura podataka kao što su popisi, nizovi i redovi čekanja. Popisi vam omogućuju jednostavno dodavanje, uklanjanje i promjenu stavki bilo gdje. Skupovi osiguravaju da zadnja stavka koju dodate bude prva koju uklonite. Redovi rade kao linije, gdje je prva stavka ušla i prva izašla.
Ove operacije pomažu računalima i ljudima da održavaju stvari organiziranima i olakšavaju pronalaženje onoga što je potrebno. U svakodnevnom životu organiziranje igračaka, knjiga, pa čak i planiranje dana uključuje slične korake.
Zapamtite da operacije strukture podataka nisu samo za računala. To su ideje koje koristimo svaki dan. Učeći o ovim operacijama, možete steći jasnije razumijevanje reda i rasporeda. Ova vam je lekcija pokazala da mali, jednostavni koraci mogu napraviti veliku razliku u održavanju stvari urednima i učinkovitima.
Dok nastavljate rasti i učiti, razmislite o tome kako organizirate svoje stvari kod kuće. Primijetite kako dodajete nove stavke, uklanjate stare i pažljivo tražite svoje omiljene stvari. Ovi su koraci isti kao oni koji se koriste u strukturama podataka. Vježbanjem ćete vidjeti da vam iste vještine pomažu iu školi i pri korištenju računala.
Razumijevanjem osnovnih operacija na strukturama podataka - umetanje, brisanje, pretraživanje, obilaženje i ažuriranje - gradite čvrste temelje za upravljanje informacijama. Ovo vam neće pomoći samo u kasnijem učenju računala, već će vas također voditi u održavanju vlastitog svijeta organiziranim.
Imajte na umu ove ključne ideje: svaka informacija ima svoje mjesto, a korištenje prave operacije u pravo vrijeme olakšava život. Bilo da uređujete svoju sobu ili upravljate datotekama na računalu, zapamtite ove korake i zabavite se dok to radite.
