بدون هيكلة البيانات، يصبح تخزين المعلومات واستخدامها أمرًا مستحيلًا ؛ تعتمد جميع العمليات التي تقوم بها على أجهزة الكمبيوتر على هيكلة أنواع مختلفة من البيانات، على سبيل المثال تختلف بنية ملفات Word عن الجداول، لذلك من الأفضل الحصول على فكرة عن هيكلة البيانات وأنواعها وأنواعها مزايا وعيوب كذلك.
تحديد هيكلة البيانات
هذه طريقة متخصصة للحفاظ على البيانات وتنظيمها ومعالجتها واستعادتها، والتي قد تختلف عن بعضها بناءً على البيانات التي تقوم بمعالجتها، حيث تقدم بعض طرق هيكلة البيانات ميزة كبيرة لأشياء بسيطة مثل استرداد البيانات المسجلة باستخدام معرف معين، على سبيل المثال، يمكن هيكلة أحد القواميس على الإنترنت بحيث يمكن للمستخدم الحصول عليها. من ناحية أخرى، يمكن للطرق الأخرى التعامل مع مواضيع أكثر تعقيدًا، لا سيما تلك المتعلقة بالبحث.
أبسط شكل من أشكال هيكلة البيانات هو المصفوفة الخطية أو البسيطة. عندما يتم ترقيم البيانات المخزنة فيه باستخدام أعداد صحيحة متتالية يسهل من خلالها الوصول إلى المحتوى، ظهرت خوارزميات أو خوارزميات لاحقة كما يسميها البعض، مما ساعد على تخزين البيانات بكفاءة عالية. §
أنواعهم
تختلف أنواع هياكل البيانات حسب نوع العمليات والخوارزميات المستخدمة للوصول إلى البيانات المخزنة، اعتمادًا على ما يلي
- المصفوفات تحتوي المصفوفات على عناصر في أقبية متجاورة. عندما تكون متشابهة، يتم تخزينها معًا، مما يسهل حساب موقعها واستعادتها بسهولة. يمكن أن يكون طول المصفوفة ثابتًا أو متغيرًا.
- الحزم تخزن الحزم مجموعة من العناصر بترتيب خطي يعتمد على طريقة الحصول عليها، ويمكن أن يكون التخطيط إما آخر ما يرد، أو يصرف أولاً (Lifo)، أو أول ما يرد، يصرف أولاً (Fifo) طريقة.
- القوائم تقوم القوائم بتخزين مجموعة من العناصر المشابهة لطريقة تخزين الحزمة، ولكن تتم العملية على أساس الوارد أولاً يصرف أولاً.
- القوائم المرتبطة تخزن هذه القوائم مجموعة العناصر بترتيب خطي، لأن كل عنصر في قائمة مرتبطة يتضمن عنصر بيانات ودليلًا أو مرجعًا أو ارتباطًا مرتبطًا بالعناصر اللاحقة في القائمة نفسها.
- طريقة الأشجار تخزن الأشجار جميع العناصر وفق أسلوب هرمي نظري، حيث ترتبط كل عقدة ببقية العقد بالإضافة إلى إمكانية وجود عدة قيم فرعية تسمى أبناء الشجرة.
- الرسومات تخزن الرسومات أيضًا جميع العناصر بطريقة غير خطية، حيث تتكون هذه الرسومات من مجموعة محددة من العقد تسمى الرؤوس أو الرؤوس، والحواف، وهي الخطوط التي تربط العقد ببعضها البعض.
- الشجرة الرقمية تُعرف أيضًا باسم شجرة البذور، وهي أحد أنواع هيكلة البيانات التي تخزن السلاسل كرموز بيانات يمكن تنظيمها في رسم تخطيطي مرئي.
- جداول التجزئة تُعرف أيضًا بجداول التجزئة أو خرائط التجزئة، والتي تخزن جميع العناصر في مصفوفة متسقة ترسم مفاتيح القيم، وباستخدام وظيفة التقطيع أو التجزئة، يمكن لجداول التجزئة تحويل القائمة أو الفهرس إلى مصفوفة من المجموعات حيث يقع العنصر المطلوب. §
الحاجة إلى استخدام البيانات المنظمة
يتزايد حجم البيانات المستخدمة باستمرار مع زيادة تعقيد الخوارزميات المستخدمة، ويمكن أن يؤثر ذلك على أداء التطبيقات، لذلك من الأفضل الاعتماد على هيكلة البيانات لعدة أسباب
- سرعة المعالجة تعد سرعة معالجة البيانات عاملاً مهمًا وضروريًا لتسهيل معالجة البيانات الكبيرة جدًا التي قد لا يتمكن المعالج من مطابقتها.
- البحث عن البيانات من خلال هيكلة البيانات، يمكن الحصول بسرعة على سجل خاص من قاعدة البيانات ومن خلال المصادر.
- استعلامات متعددة تتيح لك معالجة استعلامات متعددة من مستخدمين متعددين. §
مزايا وعيوب هيكلة البيانات
للعملية برمتها العديد من المزايا التي يمكن تحقيقها باستخدامها
- من خلال الهيكلة، يمكن تخزين المعلومات بشكل آمن، لأن معظم أساليبها تتطلب جزءًا صغيرًا من الذاكرة، ويصبح تخزين المعلومات أمرًا سهلاً للغاية ويسمح بالوصول في أي وقت ومعها لا يوجد مجال للضياع أو الضياع. من المعلومات كما لو كانت مكتوبة على الورق.
- من خلال هيكلة البيانات، يتمتع المستخدم بالقدرة على استخدام ومعالجة بياناته في نظام المستخدم، على سبيل المثال، يمكن تسجيل ساعات العمل وإعداد تقرير عنها من خلال عملية آلية تستخدم بشكل كبير هيكلة.
- تجعل هيكلة مجموعة البيانات جميع العمليات التي تحتوي عليها أسهل وأسرع في الأداء.
أما بالنسبة لعيوب هيكلة البيانات، فيمكن أن يكون ذلك من خلال
- لا يمكن لأي شخص تغيير هيكل البيانات، حيث يتطلب متخصصين ذوي خبرة واسعة في هذا المجال، لذلك من المستحيل تغيير معظم هياكل البيانات.
- إذا واجهت مشكلة في هيكلة بياناتك، فسيكون من الصعب حلها دون الاستعانة بخبرات المتخصصين والمحترفين في هذا المجال. §