Nắm vững kiến thức về cấu trúc dữ liệu (Data Structure) là một trong những yếu tố quan trọng giúp bạn trở thành một lập trình viên chuyên nghiệp. Nếu bạn đang băn khoăn không biết nên bắt đầu với loại cấu trúc nào thì hãy tham khảo bài viết sau đây!
Mục lục
1. Cấu trúc dữ liệu là gì?
Cấu trúc dữ liệu (CTDL) là cách lưu trữ hoặc tổ chức dữ liệu có hệ thống và theo một thứ tự nhất định để chúng có thể được sử dụng một cách hiệu quả. Chúng được hình thành bởi hai khái niệm nền tảng là Interface (giao diện) và Implementation (sự triển khai). Mỗi CTDL sẽ có một Interface. Interface thể hiện một tập hợp các phép tính mà CTDL hỗ trợ.
Interface chỉ cung cấp danh sách các phép tính được hỗ trợ và các loại tham số mà nó có thể chấp nhận của các phép tính ấy. Trong khi đó, Implementation cung cấp sự biểu diễn nội bộ của một CTDL. Ngoài ra, nó cũng cung cấp phần định nghĩa của giải thuật được sử dụng trong các phép tính của CTDL.
2. Tầm quan trọng của cấu trúc dữ liệu trong lập trình
Ngày nay, để phục vụ nhiều nhu cầu khác nhau và ngày càng phức tạp của con người thì các ứng dụng cũng theo đó phức tạp theo. Chính điều này đã khiến lượng dữ liệu ngày càng lớn và đa dạng. Nó gây nhiều bất lợi cho các lập trình viên như:
- Việc tìm kiếm dữ liệu trở nên khó khăn hơn do số lượng dữ liệu tăng. Việc tìm kiếm một dữ liệu nhỏ trong hàng triệu, thậm chí hàng trăm triệu dữ liệu sẽ mất rất nhiều thời gian và công sức.
- Mặc dù bộ vi xử lý có tốc độ rất lớn nhưng nó cũng gặp trở ngại khi lượng dữ liệu lên tới hàng tỷ bản ghi. Khi đó, tốc độ xử lý cũng không còn nhanh nữa.
- Việc hàng nghìn người dùng cùng lúc thực hiện một phép tính tìm kiếm trên một Web Server thì dù Web Server đó nhanh đến mấy, việc xử lý hàng nghìn phép tính này là rất khó.
Những vấn đề bên trên sẽ được giải quyết dễ dàng bởi các cấu trúc dữ liệu. Với việc các dữ liệu được tổ chức có hệ thống, có thứ tự sẽ giúp chúng ta nhanh chóng tìm thấy ngay lập tức một phần tử nào đó khi thực hiện tìm kiếm chúng.
3. Các loại cấu trúc dữ liệu lập trình viên phải biết
Một lập trình viên cần rất nhiều kiến thức và kỹ năng. Trong đó, bạn nên chú trọng đặc biệt 6 loại sau đây để làm việc hiệu quả và chuẩn xác nhất.
3.1. Array
Array (hay Mảng) là dạng cấu trúc dữ liệu mà các lập trình viên thường xuyên sử dụng nhất. Chúng có dạng giống như danh sách và cho phép bạn lưu trữ nhiều phần tử, nhiều loại trong một biến. Các phần tử này có thể là các kiểu tham chiếu như đối tượng, các kiểu dữ liệu nguyên thủy, các mảng khác,…
3.2. Linked list
Linked list (hay Danh sách liên kết) là một tập hợp tuyến tính các phần tử. Trong đó, mỗi phần tử sẽ chỉ đến phần tử kế tiếp. Nó là một tập hợp các nút, trong đó chứa dữ liệu và một tham chiếu đến nút kế tiếp trong dãy.
Linked list không cần lưu trữ liên tục trong bộ nhớ nên nó có thể dễ dàng bị chèn hoặc xóa mà không phải sắp xếp lại toàn bộ cấu trúc. Cấu trúc Linked list tuân theo nguyên tắc LIFO (Last-in-first-out), nghĩa là vào sau thì ra trước.
3.3. Stack
Stack (hay Ngăn xếp, Bộ xếp chồng) chính là một dạng cấu trúc dữ liệu ngăn xếp. Chúng tuân theo nguyên tắc LIFO. Stack cho phép thêm và xóa một cách liên tục một mục nhưng chúng lại không cung cấp quyền truy cập liên tục vào mục thứ n trong ngăn xếp.
3.4. Queues
Queues (hay Hàng đợi) là một loại cấu trúc dữ liệu dạng hàng đợi. Mỗi hàng đợi tương tự như một Stack, nhưng chúng lại sử dụng phương thức FIFO (first-in-first-out), hoặc phương thức nhập trước xuất trước.
3.5. Binary Trees
Binary Trees (hay Cây nhị phân) bao gồm một loạt các nút. Trong đó, mỗi nút có một giá trị và có thể có tối đa hai nút con. Root là nút trên cùng trong cấu trúc Binary Trees, nó không có nút cha. Binary Search Tree là một loại cây nhị phân khác. Nó có tất cả các giá trị nút là khác nhau, mỗi nút cha có 2 nút con. Nút con bên trái có giá trị nhỏ hơn nút cha. Nút con bên phải thì lại có giá trị lớn hơn nút cha.
3.6. Graphs
Graphs (hay Đồ thị) là một cấu trúc dữ liệu gồm các nút có các cạnh. Nếu biểu đồ được định hướng, mỗi cạnh sẽ có một hướng được liên kết với nó. Ngược lại, biểu đồ vô hướng thì không có hướng cạnh liên quan.
Hy vọng, với những thông tin mà bài viết đã chia sẻ, bạn đã biết nên trang bị cho mình những kiến thức về loại cấu trúc dữ liệu nào để làm việc hiệu quả hơn. Đừng quên theo dõi những bài viết sắp tới của Got It để có thêm nhiều thông tin hữu ích khác bạn nhé!
