Tietojenkäsittelytieteessä tietorakenteet ovat peruskäsitteitä, jotka ovat ratkaisevan tärkeitä tiedon tehokkaan järjestämisen ja tallentamisen kannalta. Eri tietorakenteiden joukossa pinot ja hännät ovat kaksi alkeellisinta mutta olennaisinta ohjelmointi- ja algoritmisuunnittelussa käytettyä rakennetta. Yksinkertaisuudestaan huolimatta ne muodostavat monien monimutkaisten järjestelmien ja sovellusten selkärangan. Tämä artikkeli sisältää erot pino ja jonottaa tietorakenteita tutkimalla niiden ominaisuuksia, toimintoja ja käyttötapauksia.
Pinot
Pino on lineaarinen tietorakenne, joka noudattaa LIFO-periaatetta (Last In, First Out). Tämä tarkoittaa, että viimeinen pinoon lisätty elementti poistetaan ensimmäisenä. Se voidaan visualisoida lautaspinona, johon voit lisätä tai poistaa vain ylälevyn.
Toiminnot pinossa:
Pinoon liittyvät ensisijaiset toiminnot ovat:
- Työntää : Lisää elementin pinon yläosaan.
- Pop : Poistaa ja palauttaa pinon ylimmän elementin.
- Kurkista (tai alkuun) : Palauttaa pinon ylimmän elementin poistamatta sitä.
- On tyhjä : Tarkistaa, onko pino tyhjä.
- Koko : Palauttaa pinon elementtien määrän.
Pinon käyttötapaukset:
Pinoja käytetään erilaisissa sovelluksissa, mukaan lukien:
- Toiminto Puhelunhallinta : Ohjelmointikielien puhelupino pitää kirjaa funktiokutsuista ja palautuksista.
- Ilmaisun arviointi : Käytetään lausekkeiden jäsentämiseen ja jälkiliitteen tai etuliitemerkintöjen arvioimiseen.
- Perääntyminen : Auttaa algoritmeissa, jotka vaativat kaikkien mahdollisuuksien tutkimista, kuten labyrinttiratkaisua ja syvyyshakua.
Hännät
A jonottaa on lineaarinen tietorakenne, joka noudattaa FIFO-periaatetta (First In, First Out). Tämä tarkoittaa, että ensimmäinen jonoon lisätty elementti poistetaan ensimmäisenä. Se voidaan visualisoida palvelua odottavien ihmisten rivinä, jossa ensimmäisenä palvellaan jonossa oleva henkilö.
Toiminnot jonossa:
Ensisijaiset jonoon liittyvät toiminnot ovat:
- Jono : Lisää elementin jonon loppuun (takaosaan).
- Asianmukaisesti : Poistaa ja palauttaa jonon etuosan.
- Edessä (tai kurkistaa) : Palauttaa jonon etuosan poistamatta sitä.
- On tyhjä : Tarkistaa, onko jono tyhjä.
- Koko : Palauttaa jonon elementtien määrän.
Jonon käyttötapaukset:
Jonoja käytetään erilaisissa sovelluksissa, mukaan lukien:
- Tehtävien ajoitus : Käyttöjärjestelmät käyttävät jonoja tehtävien ja prosessien hallintaan.
- Breadth-First Search (BFS) : Kuvaajan läpikulkualgoritmeissa jonot auttavat solmujen tutkimisessa taso kerrallaan.
- Puskurointi : Käytetään tilanteissa, joissa tietoja siirretään asynkronisesti, kuten IO-puskureissa ja tulostuksen taustatulostuksessa.
Tärkeimmät erot pinon ja jonon välillä
Tässä on taulukko, joka korostaa pino- ja jonotietorakenteiden tärkeimmät erot:
| Ominaisuus | Pino | Jonottaa |
|---|---|---|
| Määritelmä | Lineaarinen tietorakenne, joka noudattaa Last In First Out (LIFO) periaate. | Lineaarinen tietorakenne, joka noudattaa FIFO (First In First Out) periaate. |
| Ensisijaiset toiminnot | Työnnä (lisää kohde), Pop (poista kohde), Kurkista (katso ylin kohde) | Jono (lisää kohde), Poista jonosta (poista kohde), Etu (katso ensimmäinen kohde), Taka (katso viimeinen kohde) |
| Asennus/poisto | Elementit lisätään ja poistetaan samasta päästä (ylhäältä). | Elementit on lisätty taakse ja poistettu edestä. |
| Käytä koteloita | Toimintokutsujen hallinta (puhelupino), lausekkeiden arviointi ja syntaksin jäsentäminen, kumoamismekanismit tekstieditoreissa. | Prosessien ajoitus käyttöjärjestelmissä, pyyntöjen hallinta tulostinjonossa, leveyshaku kaavioista. |
| Esimerkkejä | Selainhistoria (takaisin-painike), sanan kääntäminen. | Asiakaspalvelulinjat, suorittimen tehtävien ajoitus. |
| Tosimaailman analogia | Pino lautasia: lisäät ja poistat lautasia ylhäältä. | Jono lipputiskillä: jonossa olevaa palvellaan ensimmäisenä. |
| Monimutkaisuus (poisto) | Työntää: O(1), Pop: O(1), Kurkistaa: O(1) | Jono: O(1), Asianmukaisesti: O(1), Edessä: O(1), Takaosa: O(1) |
| Muistin rakenne | Käyttää yleensä vierekkäistä muistilohkoa tai linkitettyä luetteloa. | Tyypillisesti käyttää pyöreää puskuria tai linkitettyä luetteloa. |
| Toteutus | Voidaan toteuttaa käyttämällä taulukoita tai linkitettyjä listoja. | Voidaan toteuttaa käyttämällä taulukoita, linkitettyjä listoja tai pyöreitä puskureita. |
Johtopäätös
Pinot ja jonot ovat perustietorakenteita, jotka palvelevat erilaisia tarkoituksia ainutlaatuisten ominaisuuksiensa ja toimintojensa perusteella. Pinot noudattavat LIFO-periaatetta, ja niitä käytetään taaksepäin, funktiokutsujen hallintaan ja lausekkeiden arviointiin. Jonot noudattavat FIFO-periaatetta, ja niitä käytetään tehtävien ajoitukseen, resurssien hallintaan ja leveysensimmäisen hakualgoritmeihin. Näiden kahden tietorakenteen välisten erojen ymmärtäminen auttaa valitsemaan sopivan tietyille sovelluksille, mikä johtaa tehokkaampiin ohjelmointiratkaisuihin.