سلسلة تعلم البرمجة: هيكلة البيانات

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته 

بعد أن تعلمت أساسيات لغة البرمجة التي اخترت تعلمها وأخذت وقتك الكافي لإتقانها ومارستها يجب أن تبدأ بتعلم هيكلة البيانات لكن ماهي هيكلة البيانات؟ وماأهميتها؟ ولماذا يجب عليك تعلمها؟ 

هذا ما سنتحدث عنه في هذه المقالة. 

-ماهي هيكلة البيانات؟

هي البيانات التي تتوافق مع نموذج البيانات ولها هيكل محدد جيدًا وتتبع ترتيبًا ثابتًا ويمكن الوصول إليها بسهولة واستخدامها من قبل شخص أو أيّ برنامج كمبيوتر وعادةً ما يتم تخزين البيانات المنظمة في مخططات محددة جيدًا مثل قواعد البيانات وهو بشكل عام جدول مكنون من أعمدة وصفوف لتي تحدد سماتها بوضوح وغالبًا ما يتم استخدام SQL لإدارة البيانات المهيكلة المخزنة في قواعد البيانات.

-ما هي خصائص البيانات المهيكلة ؟  

 -تتوافق البيانات مع نموذج البيانات ولها هيكل يسهل التعرف عليه.  

-يتم تخزين البيانات في شكل صفوف وأعمدة.

- يتم تنظيم البيانات جيدًا لذا فإن تعريف البيانات وتنسيقها  يكون معروف بشكل واضح.

-البيانات موجودة في حقول ثابتة داخل سجل أو ملف.     

-يتم تجميع الكيانات المتشابهة معًا لتكوين علاقات أو فئات. 

 -الكيانات في نفس المجموعة لها نفس السمات.    

 -سهولة الوصول والاستعلام ولذلك يمكن استخدام البيانات بسهولة بواسطة البرامج الأخرى.     

-عناصر البيانات قابلة للعنونة لذا فهي فعالة في التحليل والمعالجة.

-فوائد هيكلة البيانات:

-تحتوي هيكلة البيانات  على بنية محددة تساعد في سهولة تخزين البيانات والوصول إليها.     

-يمكن فهرسة البيانات بناءً على سلسلة نصية بالإضافة إلى السمات وهذا يسهل عملية البحث.

-سهولة استخراج البيانات.   

-سهولة التحديث والحذف.     

-يمكن إجراء عمليات ذكاء الأعمال مثل تخزين البيانات بسهولة.     

-ضمان أمن البيانات.

-أنواع هيكلة البيانات في البرمجة:

١-المصفوفات (Array): هي هيكلةذات حجم ثابت ويمكن أن تحتوي على عناصر من نفس نوع البيانات ويمكن أن تكون مصفوفة من الأعداد الصحيحة أو أعداد عشرية أو مصفوفة من النصوص أو حتى مصفوفة من المصفوفات (مثل المصفوفات ثنائية الأبعاد) وتكون المصفوفات مفهرسة وبالتالي يمكن الوصول إليها عشوائيًا.

٢-القائمة المرتبطة (Linked List): هي هيكلة متسلسلة تتكون من سلسلة من العناصر بترتيب خطي مرتبطة ببعضها البعض وبالتالي يجب عليك الوصول إلى البيانات بشكل تسلسلي ولا يمكن الوصول إليها عشوائيًا.

٣-Stack: هي هيكلة تتبع طريقة أخر من يدخل أول من يخرج بعمنى  العنصر الذي تم وضعه أخيرًا يمكن الوصول إليه في أولًا.

٤-الطابور (Queues): هي هيكلة تتبع طريقة أول من يدخل أول من يخرج بمعنى يمكن الوصول إلى العنصر الذي تم وضعه في البداية في البداية.

٥-جدول التجزئة (Hash Tables): هو هيكل بيانات يخزن القيم التي تحتوي على مفاتيح مرتبطة بكل منها فهو يدعم البحث بكفاءة إذا عرفنا المفتاح المرتبط بالقيمة ولذلك هي فعالة للغاية في الإدراج والبحث بغض النظر عن حجم البيانات.

٦-الشجرة (Tree): هي هيكلة هرمية حيث يتم تنظيم البيانات بشكل هرمي وربطها معًا وتختلف هذه الهيكلة عن القائمة المرتبطة لأنها تربط البيانات بشكل هرمي بينما القائمة المرتبطة يتم ربط العناصر بترتيب خطي.

٧-الرسوم البيانية (Graphs): يتكون الرسم البياني من مجموعة محدودة من الرؤوس أو العقد ومجموعة من الحواف التي تربط هذه الرؤوس.