معرفی و آموزش هفت ساختار داده کلیدی در برنامه‌نویسی آموزش تایپ اسکریپت

بنابراین، تعداد یال‌های درخت دودویی حداکثر n-1 است، که در آن n تعداد گره‌های درخت است. درجه درخت یک ویژگی مهم در ساختار داده درخت است که کاربردهای مختلفی در الگوریتم‌های درخت دارد. درجه گره (Node Degree) در ساختار داده درخت، تعداد گره‌های فرزند یک گره است. گره‌ای که هیچ گره فرزندی ندارد، گره برگ نامیده می‌شود و درجه آن صفر است. گره‌ای که حداقل یک گره فرزند دارد، گره داخلی نامیده می‌شود و درجه آن حداقل یک است. جستجو دودویی یا Binary Search یک الگوریتم جستجو است که برای یافتن یک مقدار خاص در یک آرایه مرتب شده استفاده می شود.

الگوی MVC در لیست design pattern در پایتون، یک معماری برای جداسازی منطق برنامه، رابط کاربری و کنترل داده‌ها است. این الگو به ساخت برنامه‌های قابل نگهداری و مقیاس‌پذیر کمک می‌کند. پلتفرم‌هایی مانند Coursera، Udemy و Codecademy منابع عالی برای شروع برنامه‌نویسی ارائه می‌دهند. این دوره‌ها معمولاً شامل آموزش‌های ویدیویی، پروژه‌های عملی و گواهینامه‌های پایان دوره هستند. پایتون به دلیل توانایی در تجزیه و تحلیل داده‌ها، نمایش و ذخیره‌سازی، یکی از محبوب‌ترین زبان‌ها در مدیریت پایگاه‌داده است. استفاده از پایتون همراه با چارچوب‌های مختلف، آن را به ابزاری قدرتمند برای ساخت راه‌حل‌های مدیریت داده تبدیل کرده است.

در زبان‌های برنامه‌نویسی مختلف، روش‌های مختلفی برای تطابق الگو وجود دارد. در برخی از زبان‌ها، مانند سی پلاس پلاس، تطابق الگو به صورت یک کتابخانه استاندارد ارائه می‌شود. در سایر زبان‌ها، مانند پایتون، تطابق الگو به صورت یک ویژگی داخلی زبان ارائه می‌شود. آنها برای ذخیره و پردازش متن، مانند نام‌ها، آدرس‌ها، و متن‌های طولانی استفاده می‌شوند. ویژگی‌های ماتریس‌های بالا مثلثی و پایین مثلثی باعث می‌شود که عملیات بر روی این ماتریس‌ها کارآمدتر از عملیات بر روی ماتریس‌های معمولی باشد.

آیا می‌خواهید یک توسعه‌دهنده وب شوید؟ یا شاید علاقه‌مند به ساخت اپلیکیشن‌های موبایل هستید؟ هدف شما تعیین‌کننده مسیر یادگیری و زبان‌های برنامه‌نویسی‌ای است که باید یاد بگیرید. به عنوان مثال، اگر می‌خواهید وب‌سایت بسازید، بهتر است زبان‌هایی مانند HTML، CSS و JavaScript را یاد بگیرید. برای توسعه اپلیکیشن‌های موبایل، می‌توانید به سراغ زبان‌هایی مانند جاوا یا Swift بروید. PHP یک زبان اسکریپت‌نویسی سمت سرور است که برای ایجاد صفحات وب پویا به کار می‌رود. این زبان برای یکپارچه‌سازی با پایگاه‌های داده بسیار مناسب است و قابلیت ذخیره‌سازی، بازیابی و به‌روزرسانی سریع داده‌ها را فراهم می‌کند. در این مقاله از مجموعه مقالات پی‌استور می‌خواهیم بدانیم برنامه نویسی پایگاه داده چیست و چرا باید آن را یاد بگیریم.

برنامه‌نویسان با استفاده از ساختارهای داده می‌توانند داده‌ها را به‌شکل کارآمدی ذخیره و پردازش کنند. ساختمان داده انواع مختلف بسیاری داشته و هر کدام مزیت‌ها و معایب خود را دارند. در این مطلب از مجله فرادرس، یاد می‌گیریم که ساختمان داده چیست و مسیری برای یادگیری اصولی آن ارائه می‌دهیم. یک هدف از IDE، کاهش تنظیمات لازم برای تکمیل چندین برنامه توسعه است؛ در عوض همان مجموعه از قابلیت‌های یک واحد منسجم را فراهم می‌کند. کاهش زمان راه‌اندازی می‌تواند بهره‌وری توسعه دهنده را افزایش دهد؛ به خصوص در مواردی که یادگیری استفاده از IDE سریعتر از ادغام دستی و یادگیری همه ابزارهای فردی است. ادغام تنگ‌تر از همه وظایف توسعه پتانسیل بهبود بهره‌وری کلی فراتر از کمک به کارهای تنظیم را دارد.

هر یک از این روش‌های پیمایش درخت، ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود را دارند و بسته به نیاز برنامه‌نویسی یا تحلیل داده‌ها، انتخاب می‌شوند. نخ‌ها می‌توانند برای بهبود کارایی عملیات‌های پیمایش درخت مانند پیمایش میان ترتیب و پیمایش پس ترتیب استفاده شوند. به عنوان مثال، در پیمایش میان ترتیب، اگر گره فعلی دارای نخ باشد، می‌توان مستقیماً به گره بعدی در پیمایش میان ترتیب اشاره کرد. شاخه یک مفهوم مهم در ساختار داده درخت است که کاربردهای مختلفی در الگوریتم‌های درخت دارد. بنابراین، تعداد شاخه‌های درخت دودویی حداکثر n-1 است، که در آن n تعداد گره‌های درخت است. یال و مسیر دو مفهوم مهم در ساختار داده درخت هستند که کاربردهای مختلفی در الگوریتم‌های درخت دارند.

درخت‌ها ساختارهای داده قدرتمندی هستند که در کاربردهای مختلفی استفاده می‌شوند. درخت‌های مورب معمولاً با استفاده از الگوریتم‌هایی برای حفظ ساختار مورب درخت ایجاد می‌شوند. این الگوریتم‌ها معمولاً پس از هر عملیات درج یا حذف اجرا می‌شوند. درخت‌های مورب دارای مزایای مختلفی نسبت به درخت‌های دودویی معمولی هستند. این درخت‌ها معمولاً کارآمدتر هستند، زیرا عملیات مانند جستجو و درج سریعتر اجرا می‌شوند.

سپس، می‌توان این آرایه را به راحتی برای محاسبه ترانهاده استفاده کرد. جستجو دودویی یک الگوریتم جستجو بسیار کارآمد است و در بسیاری از برنامه های کاربردی استفاده می شود. به عنوان مثال، در پایگاه داده ها برای جستجو در جداول استفاده می شود. پیچیدگی زمانی جستجو دودویی O(log n) است، که در آن n تعداد عناصر آرایه است. این بدان معناست که هرچه آرایه بزرگتر باشد، الگوریتم زمان کمتری برای جستجو نیاز دارد. به عنوان مثال، می توان از آنها برای ذخیره مجموعه ای از اعداد، نام ها، رشته ها یا هر نوع داده دیگر استفاده کرد.

این ویژگی به ما امکان می‌دهد که عملیات جستجو را سریع‌تر انجام دهیم، چرا که می‌توانیم مسیر را به سمت چپ یا راست هدایت کنیم، به جای آن‌که به دنبال مقدار خاصی در کل گره‌ها بگردیم. درخت باینری (Binary Tree) یک ساختار داده درختی است که در آن هر گره حداکثر دو گره فرزند دارد. این بدان معناست که هر گره می‌تواند حداکثر دو گره فرزند سمت چپ و راست داشته باشد. در نهایت، پیمایش میان ترتیب را روی زیردرخت سمت راست اجرا می‌کند. سپس، پیمایش پیش ترتیب را روی زیردرخت سمت چپ و سپس زیردرخت سمت راست اجرا می‌کند. مانند پشته، صف نوعی ساختار خطی دارد که از ترتیب خاصی پیروی می‌کند که در آن عملیات انجام می‌شود.

ساختمان داده تاثیر شگرفی در اجرای بهتر فرایندهای پیچیده‌ای همچون الگوریتم‌های «یادگیری ماشین» (Machine Learning | ML) دارد. ساختمان داده با تعیین مجموعه ویژگی‌ها و ساختارهای متناظر استفاده شده در سیستم‌های مدیریت پایگاه داده، موجب بهینه‌سازی فرایند ذخیره‌سازی داده‌ها می‌شود. همزمان با رشد حجم اطلاعات و گسترش نیاز نرم‌افزارها، نوآوری در ایجاد توازن میان کارآمدی و تطبیق‌پذیری انواع داده‌های پیچیده زیاد می‌شود. وجود نمونه‌های مختلف ساختمان داده، تضمینی برای پشتیبانی کامل از سیستم‌های مختلف داده-محور است. هیپ یکی از پرکاربردترین ساختمان داده‌ها در «سیستم‌های تعبیه‌ای» (Embedded Systems) است. دسترسی سریع به داده‌ها و در نتیجه عملکرد بالا، از جمله ویژگی‌های متمایزکننده هیپ از دیگر ساختارهای داده است.

الگوهای طراحی (Design Patterns) یکی از مفاهیم مهم در مهندسی نرم‌افزار هستند که به توسعه‌دهندگان کمک می‌کنند تا مشکلات رایج در طراحی نرم‌افزار را با استفاده از راه‌حل‌های اثبات شده حل کنند. این الگوها نه تنها کد را قابل فهم‌تر و قابل نگهداری‌تر می‌کنند، بلکه به ایجاد ساختارهای بهینه و استاندارد در پروژه‌های نرم‌افزاری کمک می‌کنند. درخت عمومی یا درخت N-تایی (N-ary Tree یا Generic Tree) ساختار داده‌ای است که در آن هر گره می‌تواند تعداد متغیری از فرزندها داشته باشد. برای ساخت یک درخت عمومی ابتدا باید تصمیم بگیریم که در این درخت هر گره می‌تواند حداکثر چند فرزند داشته باشد. درخت عمومی برای نمایش ساختارهای پیچیده و سلسله‌مراتبی که به تعداد زیادی زیرمجموعه نیاز دارند مناسب است.

آرایه سه بعدی یک ساختار داده است که مجموعه ای از داده های هم نوع را در یک مکعب ذخیره می کند. درخت های جستجو دودویی دارای عملکرد بسیار خوبی برای الگوریتم های جستجو هستند. در حالت بدترین حالت، زمان جستجو برابر با log n است، جایی که n تعداد گره های درخت است. این بدان معناست که هر چه درخت بزرگتر باشد، زمان جستجو کمتر می شود. پشته نوعی ساختمان داده خطی است که از ترتیب خاصی پیروی می‌کند که در آن عملیات انجام می‌شود.

آرایه‌ها «ایندکس‌گذاری شده» (Indexed) هستند؛ به این معنی که قابلیت «دسترسی تصادفی» (Random Access) دارند. اطلاعات حرفی یا «کاراکتر» (Character) با طول ثابت و نوع داده Char در فضای کامپیوتر ذخیره می‌شوند. صرف‌نظر از تعداد کاراکتر، داده می‌تواند «رشته‌ای» (String) از حروف، اعداد و دیگر نمادهای مورد پیشتیبانی پایگاه داده باشد. نوع داده رشته با طول ثابت یا متغیر قابلیت ذخیره نوع داده کاراکتر را دارد. همچنین مقادیر رشته‌ای با طول متغیر برخلاف مقادیر با طول ثابت، در خروجی و هنگام نمایش با کاراکتر «فاصله» (Space) بسط داده نمی‌شوند. آرایه یک ساختار داده با اندازه ثابت و مشخص است که می تواند لیستی از داده ها را که همگی از یک نوع هستند در بر گیرد.

به عنوان مثال، محاسبه دترمینان یک ماتریس بالا مثلثی یا پایین مثلثی فقط نیاز به محاسبه دترمینان یک ماتریس کوچکتر دارد. جستجو خطی یک الگوریتم جستجو ساده و کارآمد است که می توان از آن در بسیاری از برنامه های کاربردی استفاده کرد. با این حال، این الگوریتم برای ساختار داده های بزرگ کارآمد نیست. پشته یک ساختار داده LIFO (آخرین در، اول خارج) است که عناصر را در انتهای خود قرار می دهد. به عبارت دیگر، آخرین عنصری که به پشته اضافه می شود، اولین عنصری است که از پشته حذف می شود. اندیس یک عدد صحیح است که نشان می‌دهد یک عنصر در کجای آرایه قرار دارد.

درخت های ساده ساختار داده های قدرتمندی هستند که می توان از آنها در بسیاری از کاربردهای مختلف استفاده کرد. صف ها همچنین می توانند برای پیاده سازی الگوریتم های مختلفی مانند الگوریتم های پردازش صف، الگوریتم های کنترل ترافیک و الگوریتم های زمان بندی استفاده شوند. آرایه های ثابت دارای اندازه ثابتی هستند که باید هنگام ایجاد آرایه تعیین شود. آرایه های پویا می توانند در طول اجرای برنامه اندازه خود را تغییر دهند. هرچقدر شما بیشتر مسئله های مختلف رو حل کنید، روش های حل مسئله بیشتری یاد میگیرید و بهتر در مورد مسئله های جدید میتونید تصمیم گیری کنید و روش درست رو انتخاب کنید.

حتی هنگام ساخت PostgreSQL برای Microsoft Windows با استفاده از Visual C ++، از اسکریپت‌های Perl به جای اینکه به ویژگی‌های IDE تکیه کنید، جایگزینی برای ساخت استفاده می‌شود. برخی از IDEهای لینوکس مانند Geany تلاش می‌کنند تا جلوی گرافیکی را برای عملیات ساخت سنتی ارائه دهند. در این مقاله، ما به بررسی جامع الگوهای طراحی در پایتون پرداختیم و نحوه به کارگیری آن‌ها را با مثال‌های کد توضیح دادیم. پایتون یکی از محبوب‌ترین زبان‌های برنامه‌نویسی برای مبتدیان است. این زبان به دلیل سینتکس ساده و خوانا، یادگیری را بسیار آسان می‌کند. Python کاربردهای گسترده‌ای دارد؛ از توسعه وب و تحلیل داده‌ها گرفته تا هوش مصنوعی و یادگیری ماشین.

این الگوریتم ها کارآمد هستند و می توانند عبارات postfix را به prefix یا prefix را به postfix تبدیل کنند. الگوریتم های فوق می توانند برای تبدیل عبارات infix با هر پیچیدگی استفاده شوند. این الگوریتم ها کارآمد هستند و می توانند عبارات infix را به postfix یا prefix تبدیل کنند. در نحو ریاضی، prefix به معنای قرار دادن عملگر قبل از عملوندها است. به عنوان مثال، عبارت “++2 3” یک عبارت prefix است زیرا عملگر “++” قبل از عملوندهای “2” و “3” قرار دارد. نحو postfix همچنین برای نوشتن عبارات ریاضی برای ماشین های حسابگر و سایر دستگاه های محاسباتی مفید است.

بنابراین، درجه درخت دودویی حداکثر 2n-1 است، که در آن n تعداد گره‌های داخلی درخت است. در زبان‌های برنامه‌نویسی مختلف، پشته‌ها به روش‌های مختلفی پیاده‌سازی می‌شوند. در برخی از زبان‌ها، مانند سی پلاس پلاس، پشته‌ها به صورت یک ساختار داده استاندارد ارائه می‌شوند. در سایر زبان‌ها، مانند پایتون، پشته‌ها به صورت یک کلاس داخلی زبان ارائه می‌شوند. انتخاب روش مناسب برای ضرب ماتریس‌های اسپارس به عوامل مختلفی بستگی دارد، از جمله اندازه ماتریس‌ها، میزان دسترسی به عناصر ماتریس‌ها و عملکرد مورد نیاز.

این لیست فقط یک مجموعه از نام‌هاست که به همراه یک ماکرو به نام DEFINE_ITEM استفاده‌می‌شود. با تغییر تعریف DEFINE_ITEM، می‌توانیم یک‌بار از این لیست برای تعریف enum و بار دیگر برای تعریف آرایه colorNames استفاده کنیم. با یک ترفند پیش‌پردازنده C، می‌توانیم این دو مجموعه کد را فقط یک‌بار تعریف کنیم و به صورت خودکار از آن در هر دو جا استفاده کنیم. منظور از حذف، پاک کردن یک عنصر موجود از آرایه و سازماندهی مجدد همه عناصر آرایه است. همانطور که می بینید به ازای مقدار 23 و 63 یک عدد یکسان به دست آمد.

این کار محاسبه موقعیت هر عنصر را با افزودن یک افست به یک مقدار پایه، یعنی مکان حافظه اولین عنصر آرایه (که معمولاً بانام آرایه مشخص می‌شود) آسان‌تر می‌کند. شکل‌های مختلفی برای ذخیره داده وجود دارد که در دوره آموزش ساختمان داده به آن پرداخته‌شده است. ساختمان داده گروهی از عناصر داده است که ساده‌ترین راه را برای ذخیره و انجام اقدامات مختلف بر روی‌داده‌های کامپیوتر را فراهم می‌کند. درواقع ساختمان داده روش خاصی برای سازمان‌دهی داده‌ها در کامپیوتر است تا بتوان از آن‌ها به‌طور مؤثر استفاده کرد. ایده اصلی ساختمان داده کاهش پیچیدگی‌های مکانی و زمانی وظایف مختلف است.

انجمن‌های آنلاین مانند GitHub، Stack Overflow و Reddit مکان‌های خوبی برای اشتراک‌گذاری تجربیات و پرسش و پاسخ هستند. همچنین، شرکت در رویدادهای برنامه‌نویسی و هکاتون‌ها می‌تواند به شما کمک کند تا با افراد حرفه‌ای در این حوزه آشنا شوید. پایگاه‌های داده برای ارتقای فرآیندها و بهبود تجربه مشتریان در کسب‌وکارها، مدیریت داده‌های عمومی در دولت‌ها و ذخیره و تحلیل داده‌های تحقیقاتی در جامعه علمی نقش کلیدی دارند. به نرم‌افزارهایی اطلاق می‌شود که برای مدیریت و سازماندهی داده‌ها در پایگاه‌های داده طراحی شده‌اند. این سیستم‌ها از ابزارها و رابط‌های مختلف برای ذخیره، بازیابی، و تغییر داده‌ها استفاده می‌کنند و امکاناتی مانند امنیت، دسترسی همزمان، بازیابی داده‌ها، و پشتیبان‌گیری را فراهم می‌آورند.

درخت باینری یک ساختار داده قدرتمند و انعطاف‌پذیر است که در بسیاری از کاربردهای مختلف استفاده می‌شود. که در آن number_of_edges_from_root_to_node تعداد لبه‌های بین گره ریشه و گره node است. لیست های پیوندی ساختار داده ای انعطاف پذیر هستند که می توانند برای بسیاری از کاربردها استفاده شوند. در این مثال، ابتدا عملگر “++” بر روی عملوند “2” اعمال می شود و مقدار آن (3) به پشته اضافه می شود. سپس، عملگر “+” بر روی عملوندهای “3” و “2” اعمال می شود و نتیجه آن (5) برگردانده می شود. در برنامه‌نویسی، رشته (String) به دنباله‌ای از کاراکترها گفته می‌شود.

متغیرها ممکن است دارای طول ثابتی باشند و یا بتوان مقادیر آن‌ها را تغییر داد. ساختار داده رشته‌ای اغلب به عنوان نوع داده‌ای شامل کاراکترهای متوالی و در غالب آرایه‌ای از بایت ساخته می‌شود. برخلاف ساختارهای داده خطی عناصر موجود در ساختارهای داده غیر خطی ترتیب متوالی ندارند. در عوض به صورت سلسله مراتبی مرتب می شوند که در آن یک عنصر به یک یا چند عنصر دیگر وصل است. ساختار داده نوع ذخیره سازی است که برای ذخیره و سازماندهی داده ها استفاده می شود.