Cấu trúc dữ liệu là gì? Tổng hợp các loại cấu trúc dữ liệu

Chia sẻ kiến thức 02/01/2022

Nếu bạn có một lượng lớn dữ liệu mà không có phương pháp để quản lý và sắp xếp, chúng sẽ gây rất nhiều khó khăn trong quá trình tìm kiếm và truy xuất dữ liệu. Vậy nên, cấu trúc dữ liệu rất cần thiết để quản lý dữ liệu. 

Cấu trúc dữ liệu là một cách để tổ chức và lưu trữ dữ liệu để chúng có thể được sử dụng hiệu quả nhất. Để quản lý tốt bộ nhớ thì các dữ liệu cần được sắp xếp một cách khoa học, dễ sử dụng và mang lại hiệu quả cao nhất. Sắp xếp dữ liệu tốt sẽ đảm bảo quá trình làm việc được trơn tru và không gặp bất kỳ rắc rối nào khi cần tìm kiếm tài liệu. Ngoài ra, sắp xếp dữ liệu khoa học còn thể hiện sự chuyên nghiệp và tinh tế của bạn.

Cấu trúc dữ liệu là gì?

Cấu trúc dữ liệu là gì?
Cấu trúc dữ liệu là gì?

Cấu trúc dữ liệu là một hình thức tổ chức, lưu trữ dữ liệu theo hệ thống và thứ tự để có thể sử dụng tài liệu một cách tối ưu. Có rất nhiều cách để lưu trữ dữ liệu trong bộ nhớ, nhưng khi làm việc chúng ta sẽ thấy mảng ngôn ngữ trong C được sử dụng nhiều nhất.

Mảng là một tập hợp các phần tử bộ nhớ, trong đó dữ liệu được tổ chức theo thứ tự (tức là các phần tử được lưu trữ một cách liên tục). Việc lưu trữ dữ liệu sẽ được hỗ trợ bởi một mảng cấu trúc dữ liệu.

Cấu trúc dữ liệu là tập hợp các thuật toán mà chúng ta có thể để nó trong bộ nhớ và sử dụng với bất kỳ ngôn ngữ lập trình nào. Tất nhiên, chúng không phải là một ngôn ngữ phần mềm như Java, C, C++,…

Để cấu trúc được dữ liệu được trong bộ nhớ, các thuật toán đã được đề xuất có tên gọi là kiểu dữ liệu trừu tượng (kiểu dữ liệu trừu tượng là tập hợp các quy tắc).

Các hoạt động phổ biến trên cấu trúc dữ liệu

Các hoạt động phổ biến hay các hoạt động chính mà chúng ta có thể thực hiện trên cấu trúc dữ liệu đó là:

  • Tìm kiếm: Chúng ta có thể tìm kiếm tất cả các phần tử có trong cấu trúc dữ liệu
  • Sắp xếp: Thực hiện sắp xếp các phần tử cấu trúc dữ liệu theo thứ tự tăng/giảm dần
  • Chèn: Bạn có thể chèn các phần tử mới vào một cấu trúc dữ liệu
  • Cập nhật: Chúng ta có thể thay thế hoặc cập nhật một phần tử nào đó trong cấu trúc dữ liệu bằng một phần tử khác
  • Xóa: Các lập trình viên có thể thực hiện lệnh xóa để loại bỏ phần tử ra khỏi cấu trúc dữ liệu

Tổng hợp các loại cấu trúc dữ liệu cơ bản 

Bất kỳ công cụ nào có thể lưu trữ, tổ chức dữ liệu thì chúng ta đều gọi là cấu trúc dữ liệu.

Một số cấu trúc dữ liệu cơ bản như: Float, Integer, Boolean, Char,… Ngoài ra, chúng còn được biết với cái tên là cấu trúc dữ liệu nguyên thủy.

Bên cạnh đó, chúng ta có các loại cấu cấu dữ liệu phức tạp (hay còn gọi là trừu tượng) và được sử dụng để lưu trữ, tổ chức dữ liệu lớn hơn. Cụ thể:

  • Lists: Cấu trúc dữ liệu dạng danh sách
  • Graphs: Cấu trúc dữ liệu dạng đồ thị, sơ đồ
  • Trees: Cấu trúc dữ liệu dạng cây
  • Stacks: Cấu trúc dữ liệu dạng ngăn xếp, gói

Tất cả các cấu trúc dữ liệu này cho phép bạn thực hiện các hoạt động khác nhau trên dữ liệu. Chúng ta sẽ dựa trên loại yêu cầu hoạt động để từ đó đưa ra quyết định xem sẽ sử dụng cấu trúc dữ liệu nào.

Phân biệt cấu trúc dữ liệu theo đặc tính

Bạn có thể theo dõi các đặc tính có thể dùng để phân tích cấu trúc dữ liệu như sau:

  • Tuyến tính (Linear): Các mục dữ liệu trong cấu trúc dữ liệu tuyến tính sẽ được sắp xếp theo một trình tự tuyến tính (ví dụ: Mảng – Array)
  • Không tuyến tính (Non – Linear): Các mục dữ liệu trong cấu trúc dữ liệu không tuyến tính sẽ được sắp xếp không theo trình tự (ví dụ: Cây – Tree, đồ thị  – Graph)
  • Đồng nhất (Homogeneous): Tất cả các phần tử trong cấu trúc dữ liệu đồng nhất sẽ được sắp xếp đồng nhất (ví dụ: Mảng – Array)
  • Không đồng nhất (Non – Homogeneous): Các dữ liệu trong cấu trúc dữ liệu không đồng nhất có thể được sắp xếp theo cùng kiểu hoặc không cùng kiểu (ví dụ: Cấu trúc – Structures)
  • Động  (Dynamic): Cấu trúc dữ liệu động là những thứ có thể mở rộng hoặc thu lại tùy thuộc vào chương trình, đồng thời các vị trí bộ nhớ liên quan của chúng sẽ có thể thay đổi (ví dụ: Danh sách liên kết được tạo ra bằng con trỏ)
  • Tĩnh (Static): Cấu trúc dữ liệu tĩnh là những cấu trúc và kích thước của các vị trí bộ nhớ được cố định lúc biên dịch (ví dụ: Mảng – Array)

Các loại cấu trúc dữ liệu

Các loại cấu trúc của dữ liệu
Các loại cấu trúc dữ liệu
  • Mảng – Array: Mảng là một tập hợp các mục tại vị trí bộ nhớ nhớ liền kề. Khi đó để có thể truy xuất vị trí của từng dữ liệu một cách dễ dàng thì các mục cùng loại sẽ được lưu trữ với nhau. Mảng lưu trữ có thể có chiều dài linh hoạt hoặc cố định
  • Ngăn xếp – Stacks: Ngăn xếp là một tập hợp các mục theo thứ tự tuyến tính mà các phép toán được thực hiện. Thứ tự tuyến tính này có thể là nhập trước xuất (FIFO) hoặc xuất trước nhập (LIFO)
  • Danh sách liên kết – Non – Homogeneous: Danh sách liên kết là một bộ sưu tập các mục dữ liệu theo thứ tự tuyến tính. Mỗi nút hoặc phần tử trong danh sách được liên kết chứa một mục dữ liệu trong danh sách
  • Cây – Trees: Cây lưu trữ là một bộ sưu tập các mục dữ liệu theo phân cấp, trừu tượng và có thứ bậc. Một phần tử được liên kết với các phần tử khác và có thể thêm giá trị phụ
  • Đồ thị – Graphs: Đồ thị lưu trữ là một bộ sưu tập các mục dữ liệu theo kiểu phi tuyến tính. Nó được tạo thành từ tập hợp hữu hạn các phần tử hoặc nút (các đỉnh) và các đường nối chúng (các cạnh)
  • Cây tìm kiếm  – Tries: Cây tìm kiếm là một cấu trúc lưu trữ các chuỗi dưới dạng các mục dữ liệu có thể được tổ chức trong một đồ thị trực tiếp
  • Bảng băm – Hash tables: Bản đồ băm hay bảng băm lưu trữ một bộ sưu tập các mục trong một mảng để vẽ các khóa cho giá trị. Nó sử dụng hàm băm để chuyển một chỉ mục thành một mảng các nhóm chứa dữ liệu mong muốn

Tầm quan trọng của cấu trúc dữ liệu

Nếu bạn có một lượng lớn dữ liệu mà không có phương pháp để quản lý và sắp xếp, chúng sẽ gây rất nhiều khó khăn trong quá trình tìm kiếm và truy xuất dữ liệu. Vậy nên, cấu trúc dữ liệu rất cần thiết để quản lý dữ liệu. 

Khi làm việc chúng ta sẽ cần lựa chọn kiểu cấu trúc dữ liệu để phù hợp với các tác vụ. Nếu bạn chọn cấu trúc dữ liệu không phù hợp có thể khiến code không phản hồi hoặc thời gian chạy chậm hơn.

Cho nên, lập trình viên cần xem xét cẩn thận trước khi chọn cấu trúc dữ liệu. Một số yếu tố có thể dùng để đánh giá cấu trúc dữ liệu như: Loại thông tin nào sẽ được lưu trữ, dữ liệu nên được sắp xếp thế nào, dữ liệu nên được đặt ở đâu và dành bao nhiêu bộ nhớ cho dữ liệu.

Hy vọng phần chia sẻ của FUNiX có thể giúp bạn hiểu thêm về cấu trúc dữ liệu và có thể chọn được loại cấu trúc dữ liệu phù hợp.

Quách Công Sơn

Bình luận (
0
)

Bài liên quan

Những kênh podcast hữu ích dành cho dân lập trình

Theo xu thế phát triển đa dạng của lĩnh vực giáo dục - truyền thông, nhiều podcast uy tín trong lĩnh vực khoa học – công nghệ ra đời. Đây được xem là một kênh thông tin hữu dụng mà...

Group hỗ trợ Facebook miễn phí của Hiếu PC đột ngột "bay màu", chính chủ lên tiếng giải thích

6 tháng kể từ ngày group hỗ trợ các vấn đề về Facebook miễn phí của Hiếu PC bị bay màu, chính chủ đã chính thức có những lời giải thích trên trang cá nhân.

xDebate 24: Nên đánh thuế rác cho người bán hàng trên sàn thương mại điện tử?

"Nên đánh thuế rác cho người bán hàng trên sàn thương mại điện tử?" là chủ đề được lựa chọn để tranh biện trong xDebate số 24.

Lập trình viên nên sử dụng low code trong trường hợp nào?

Trong bài này, chúng ta sẽ tìm hiểu về các trường hợp sử dụng low code phổ biến, từ phức tạp (chẳng hạn như phát triển ứng dụng toàn phần) đến tương đối đơn giản (chẳng hạn như thiết kế...

Low code là gì? Hướng dẫn toàn diện về low code

Low code chắc chắn đang biến đổi nền công nghiệp phần mềm Vậy low code là gì? Các cách sử dụng, lợi ích, nhược điểm của nó? Chuỗi bài viết này sẽ đưa ra thông tin toàn diện để bạn hiểu...

Bài liên quan

  • Tầng 0, tòa nhà FPT, 17 Duy Tân, Q. Cầu Giấy, Hà Nội
  • info@funix.edu.vn
  • 0782313602 (Zalo, Viber)        

yêu cầu gọi lại