Cấu trúc dữ liệu là gì? Theo lĩnh vực IT, cấu trúc dữ liệu là một cách lưu dữ liệu trong máy tính sao cho nó có thể được sử dụng một cách hiệu quả nhưng vô cùng.

  • Implementation (có thể hiểu là sự triển khai): Implementation cũng cung cấp phần định nghĩa của giải thuật được sử dụng trong các phép tính của cấu trúc dữ liệu. Cung cấp sự biểu diễn nội bộ của một cấu trúc dữ liệu.
  • Interface: Một Interface chỉ cung cấp danh sách các phép tính được hỗ trợ, các loại tham số mà chúng có thể chấp nhận và kiểu trả về của các phép tính này. Mỗi cấu trúc dữ liệu có một Interface. Interface biểu diễn một tập hợp các phép tính mà một cấu trúc dữ liệu hỗ trợ.

Đặc điểm của một cấu trúc dữ liệu là gì?

  • Độ phức tạp về bộ nhớ (Space Complexity): Sự sử dụng bộ nhớ của mỗi phép tính của cấu trúc dữ liệu nên là nhỏ nhất có thể.
  • Độ phức tạp về thời gian (Time Complexity): Thời gian chạy hoặc thời gian thực thi của các phép tính của cấu trúc dữ liệu phải là nhỏ nhất có thể.
  • Chính xác: Sự triển khai của Cấu trúc dữ liệu nên triển khai Interface của nó một cách chính xác.

Lý do cấu trúc dữ liệu là cần thiết?

Thời điểm hiện tại, các ứng dụng ngày càng phức tạp và lượng kiểu dữ liệu đa dàng và ngày càng lớn. Ngoài ra, việc này còn làm xuất hiện 3 vấn đề lớn mà mỗi coder gặp phải:

  • Tốc độ bộ vi xử lý: Mặc dù bộ vi xử lý có tốc độ rất cao, tuy nhiên nó cũng có giới hạn và khi lượng dữ liệu lên tới hàng tỉ bản ghi thì tốc độ xử lý cũng sẽ không còn được nhanh nữa.
  • Tìm kiếm dữ liệu: Khi dữ liệu tăng lên thì việc tìm kiếm sẽ càng trở lên tốn kém và chậm hơn. Bên cạnh đó, giả sử có 1 triệu hàng hóa được lưu giữ vào trong kho hàng hóa. Ngoài ra, giả sử có một ứng dụng cần để tìm kiếm một hàng hóa dễ dàng. Trong mỗi khi thực hiện tìm kiếm, ứng dụng này sẽ phải tìm kiếm được 1 hàng hóa trong 1 triệu hàng hóa khi lưu trữ.
  • Đa yêu cầu: Cho dù Web Server đó có nhanh đến mấy thì việc phải xử lý hàng nghìn phép tính cùng một lúc là thực sự rất khó, khi hàng nghìn người dùng cùng thực hiện một phép tính tìm kiếm trên một Web Server.

Xử lý các vấn đề trên, các cấu trúc dữ liệu là một giải pháp tuyệt vời. Và cách giải quyết tuyệt vời là dữ liệu này được tổ chức trong cấu trúc dữ liệu theo một cách để khi thực hiện tìm kiếm một phần tử nào đó thì dữ liệu yêu cầu sẽ được tìm thấy ngay lập tức.

Độ phức tạp thời gian thực thi trong cấu trúc dữ liệu là gì?

Thời gian thực thi của các cấu trúc dữ liệu khác nhau, thường thì có ba trường hợp hay gặp:

  • Trường hợp tốt nhất (Best Case): là tình huống mà thời gian thực thi một phép tính của một cấu trúc dữ liệu là ít nhất. Ví dụ như trên.
  • Trường hợp trung bình (Average Case): miêu tả thời gian thực thi trung bình một phép tính của một cấu trúc dữ liệu.
  • Trường hợp xấu nhất (Worst Case): là tình huống mà một phép tính của cấu trúc dữ liệu nào đó tốn thời gian tối đa (thời gian dài nhất).

Thuật ngữ cơ bản trong cấu trúc dữ liệu

  • Bản ghi: Bản ghi là một tập hợp các giá trị trường của một thực thể đã cho.
  • Các phần tử cơ bản: Phần tử dữ liệu mà không thể bị chia nhỏ thành các phần tử con thì gọi là các phần tử cơ bản.
  • Các phần tử nhóm: Phần tử dữ liệu mà được chia thành các phần tử con thì được gọi là các phần tử nhóm.
  • Dữ liệu: Dữ liệu là các giá trị hoặc là tập hợp các giá trị.
  • File: Là một tập hợp các bản ghi của các thực thể trong một tập hợp thực thể đã cho.
  • Phần tử dữ liệu: Phần tử dữ liệu là một đơn vị đơn lẻ của giá trị.
  • Thuộc tính và Thực thể: Một thực thể là cái mà chứa một vài thuộc tính nào đó, và các thuộc tính này có thể được gán các giá trị.
  • Tập hợp thực thể: Các thực thể mà có các thuộc tính tương tự nhau thì cấu thành một tập hợp thực thể.
  • Trường: Trường là một đơn vị thông tin cơ bản biểu diễn một thuộc tính của một thực thể.
Bài viết ngày hôm nay, Zephyrfalcon đã cung cấp cho bạn những thông tin để trả lời cho câu hỏi “Cấu trúc dữ liệu là gì?”, mong rằng sẽ giúp bạn có hành trang để tìm hiểu cấu trúc dữ liệu nói riêng và công nghệ thông tin nói chung.

Có thể bạn quan tâm: Giải thuật là gì?