Structures de données et algorithmes

Les structures de données et les algorithmes sont des concepts très importants en informatique et en programmation. La structure des données fait référence à la manière dont les données sont stockées dans la mémoire de l'ordinateur. Elle peut affecter l'efficacité de l'accès aux données et des opérations et constitue la base des algorithmes. Un algorithme est un ensemble de méthodes de résolution de problèmes pouvant affecter la vitesse et la qualité d’un programme. Dans le développement de logiciels, la compréhension et la maîtrise des structures de données et des algorithmes sont la clé pour obtenir des logiciels efficaces, fiables et évolutifs.

Les structures de données peuvent être divisées en deux grandes catégories : les structures linéaires et les structures non linéaires. Il existe une relation biunivoque entre les éléments de données dans les structures linéaires, telles que les tables linéaires, les piles, les files d'attente et les chaînes. Il existe une relation un-à-plusieurs ou plusieurs-à-plusieurs entre les éléments de données dans des structures linéaires, telles que des arbres, des graphiques, etc.

Structures linéaires communes :

(1) Tableau : Une séquence limitée d'éléments du même type. Leurs adresses en mémoire sont continues et accessibles de manière aléatoire, mais l'insertion et la suppression d'éléments nécessitent le déplacement d'autres éléments.

(2) Liste chaînée : grâce à une structure de stockage liée, chaque nœud contient des données et un pointeur vers le nœud suivant. Les nœuds peuvent être facilement insérés et supprimés, mais l'accès nécessite de parcourir toute la liste chaînée.

(3) Pile : une structure de données Last In First Out (LIFO) qui ne peut insérer et supprimer des éléments qu'en haut. Elle est souvent utilisée pour allouer et libérer de la mémoire programme.

(4) File d'attente : une structure de données premier entré, premier sorti (FIFO) qui peut insérer des éléments à la fin de la file d'attente et supprimer des éléments en tête. Elle convient aux situations où les données doivent être traitées dans l'ordre. .

(5) Chaîne : Une séquence finie composée de zéro ou plusieurs caractères, qui est un tableau linéaire spécial.

Structures non linéaires courantes :

(1) Arbre : une structure hiérarchique composée de nœuds et d'arêtes, largement utilisée en informatique, comme les arbres binaires, les arbres de Huffman, BST, etc., pour la sauvegarde et la recherche de données.

(2) Graphique : Une structure de réseau composée de nœuds et de bords, qui peuvent représenter des entités et des relations complexes, telles que les réseaux sociaux, les réseaux électriques, les réseaux routiers, etc.

Un algorithme est une étape limitée de calcul basée sur certaines règles, un processus qui peut résoudre un problème ou atteindre un objectif spécifique. La qualité de l'algorithme détermine l'efficacité de fonctionnement et l'exactitude du programme.

Algorithmes courants :

(1) Algorithme de tri : en triant les données, elles peuvent être traitées et gérées plus facilement, comme le tri à bulles, le tri par sélection, le tri par insertion, le tri rapide, le tri par fusion, etc.

(2) Algorithme de recherche : recherchez les informations requises dans des données à grande échelle, telles que la recherche séquentielle, la recherche binaire, la recherche par hachage, la recherche en profondeur d'abord, la recherche en largeur d'abord, etc.

(3) Algorithme de programmation dynamique : résout les problèmes avec des sous-problèmes qui se chevauchent et sans séquelles. Il convient aux processus de prise de décision en plusieurs étapes et aux problèmes d'optimisation, tels que le problème du sac à dos, la sous-séquence commune la plus longue, le chemin le plus court, etc.

(4) Algorithme diviser pour régner : décomposer les problèmes à grande échelle en plusieurs sous-problèmes, les résoudre séparément, puis les fusionner, comme le tri par fusion, le tri rapide, etc.

(5) Algorithme glouton : adopter une stratégie gloutonne, c'est-à-dire sélectionner la solution optimale actuelle à chaque étape, et enfin obtenir la solution optimale globale, telle que le problème du sac à dos, l'arbre couvrant minimum, etc.

Résumé

Les structures de données et les algorithmes sont des concepts très importants en informatique. Les structures de données peuvent affecter l'efficacité du traitement des données, et les algorithmes peuvent affecter la vitesse d'exécution et la qualité des programmes. Dans le développement de logiciels, la sélection rationnelle des structures de données et des algorithmes peut maximiser les performances et la fiabilité du programme et constitue une compétence de base que les programmeurs doivent maîtriser.

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