ما هي هيكلية البيانات، لا يمكننا تخزين أي معلومات واستخدامها بدون بنية البيانات فهذا الأمر مستحيلاً، وتعتمد البيانات التي تقوم بها على أجهزة الكمبيوتر على بنية أنواع البيانات المختلفة، فتختلف بنية ملفات الجداول عن بنية Word، وأيضاً تختلف حسب نوع العمليات والخوارزميات المستخدمة للوصل إلى البيانات المخزنة، لذلك من الأفضل أن نكون لدينا فكرة عن هيكل البيانات وأنواعها ومزاياها وعيوبها، وفي هذا المقال سنتعرف ما هي هيكلية البيانات؟ وأنواع هياكل البيانات، واستخدام بنية البيانات،وغيرها من المعلومات التي سنتعرف عليها، ابقوا معنا.

تحديد هيكل البيانات

هي طريقة متخصصة في تخزين وتنظيم ومعالجة واسترجاع البيانات، والتي قد تختلف باختلاف البيانات التي تتعامل معها، حيث توفر بعض طرق بنية البيانات فائدة كبيرة لأشياء بسيطة مثل استعادة البيانات المخزنة باستخدام معرف معين، على سبيل المثال، يمكن هيكلة أحد القواميس عبر الإنترنت بحيث يمكن للمستخدم تلقيها. من ناحية أخرى، يمكن لبعض الأسباب معالجة المشكلات الأكثر تعقيدًا، خاصة تلك المتعلقة بعمليات البحث.

هياكل بيانات المصفوفات

أبسط شكل من أشكال بنية البيانات هو المصفوفة الأحادية أو الخطية. حيث يتم ترقيم البيانات المخزنة عليها باستخدام أعداد صحيحة متتالية يمكن من خلالها الوصول إلى المحتوى بسهولة، لذلك ظهرت خوارزميات أو خوارزميات لاحقة، كما يسميها البعض، والتي ساعدت في تخزين بيانات عالية الأداء.

أنواع هياكل البيانات

تختلف أنواع هياكل البيانات حسب نوع العمليات والخوارزميات المستخدمة للوصول إلى البيانات المخزنة، وفقًا لما يلي:

  • الجداول: تحتوي الجداول على الأشياء في تخزين مستمر. عندما يكونان متماثلين، يتم تخزينهما معًا، مما يجعل من السهل حساب واسترداد موقعهما بسهولة. يمكن أن يكون طول الجدول ثابتًا أو متغيرًا.
  • الحزم: تخزن الحزم مجموعة من العناصر بترتيب خطي يعتمد على اكتسابها، ويمكن أن يكون الترتيب وفقًا لطريقة الإدخال الأخير، أو طريقة الإخراج الأول (Lifo)، أو طريقة الإدخال الأول، الإخراج الأول (Fifo).
  • القوائم: تقوم القوائم بتخزين مجموعة من العناصر المشابهة لكيفية تخزين الحزم، ولكن تتم العملية بطريقة من الأول إلى الأول.
  • القوائم المرتبطة: تخزن هذه القوائم جميع العناصر بترتيب خطي، حيث يحتوي كل عنصر في قائمة مرتبطة على عنصر بيانات أو دليل أو مرجع أو ارتباط متعلق بالعناصر التالية في نفس القائمة.
  • طريقة الشجرة: تخزن الأشجار جميع البيانات وفقًا لطريقة هرمية نظرية، حيث ترتبط كل عقدة بالعقد الأخرى، باستثناء إمكانية وجود قيم فرعية متعددة تسمى أبناء الشجرة.
  • الرسوم البيانية: تخزن الرسوم البيانية أيضًا مجموعة من العناصر بطريقة غير خطية، حيث تتكون هذه الرسوم البيانية من مجموعة محددة من العقد تسمى الرؤوس أو الرؤوس والحواف، وهي الخطوط التي تربط العقد معًا.
  • الشجرة الرقمية: تسمى أيضًا البادئة، وهي نوع من بنية البيانات التي تخزن السلاسل كرموز بيانات يمكن تنظيمها في رسم بياني مرئي.

جداول التجزئة في هيكلية البيانات

جداول التجزئة، تسمى أيضًا جداول التجزئة أو خرائط التجزئة، والتي تخزن مجموعة من العناصر في جدول مرتبط يرسم مفاتيح القيمة. باستخدام دالة التجزئة أو التجزئة، يمكن لجداول التجزئة تحويل القائمة أو الفهرس إلى جدول مجموعة يوجد فيه العنصر المطلوب.

ضرورة استخدام بنية البيانات

يتزايد حجم البيانات المستخدمة باستمرار مع زيادة تعقيد الخوارزميات المستخدمة ويمكن أن يؤثر ذلك على أداء التطبيقات، لذلك من الأفضل الاعتماد على بنية البيانات لعدة أسباب:

  • سرعة المعالجة: تعد سرعة معالجة البيانات عاملاً مهمًا وضروريًا في تسهيل معالجة البيانات الكبيرة جدًا التي قد لا يتمكن المعالج من مواكبة ذلك.
  • استرجاع البيانات: باستخدام بنية البيانات، يمكن استرجاع سجل خاص من قاعدة البيانات بسرعة ومن خلال المصادر.
  • طلبات متعددة: السماح بمعالجة طلبات متعددة من قبل أكثر من مستخدم واحد.

مزايا وعيوب بنية البيانات

لهيكلية بنية البيانات العديد من المزايا التي يمكن تحقيقها عند استخدامها والتي يبحث عنها جميع مستخدمين هياكل بنية البيانات لتسهيل العديد من الأمور ومن هذه الامور:

  • من خلال الهيكل يمكن تخزين المعلومات بشكل آمن، حيث تتطلب معظم أساليبها قدرًا صغيرًا من الذاكرة، ويصبح تخزين المعلومات أمرًا سهلاً للغاية ويسمح بالوصول إليها في أي وقت ومعها لا يوجد مجال لفقد أو ضياع المعلومات كما لو كانت مكتوبة على الورق.
  • باستخدام بنية البيانات، يتمتع المستخدم بالقدرة على استخدام ومعالجة بياناته داخل النظام المستخدم، على سبيل المثال، يمكن تسجيل ساعات العمل وإعداد تقرير من خلال عملية آلية تستخدم بشكل مكثف الهيكل.
  • تسهل بنية مجموعة البيانات التنفيذ السريع لجميع الوظائف داخلها.

مشاكل هيكلية البيانات

وهناك أيضاً عيوب يشتكي منها مستخدمي هياكل بنية البيانات التي تصعب على الأشخاص العادين استخدام هذه الهياكل ومن هذه العيوب:

  • لا أحد يستطيع تعديل هيكل البيانات، فهم بحاجة إلى خبراء يتمتعون بخبرة كبيرة في هذا المجال، لذلك من المستحيل تغيير معظم هياكل البيانات.
  • إذا واجهت مشكلة في بنية بياناتك، فمن الصعب حلها دون استشارة الخبراء والمتخصصين في هذا المجال.

وإلى هنا توصلنا إلى نهاية هذا المقال الذي تعرفنا فيه على العديد من المعلومات وعلى هيكلية بنية البيانات التي يحتاج العديد من الناس معرفتها عند استخدامهم هياكل البيانات، لذلك علينا أن نكون على معرفة مسبقة عند استخدامنا مثل هذه البيانات، وتعرفنا في هذا المقال عن هذه المعلومات ومنها ما هي هيكلية البيانات، وما هي مزايا وعيوب هذه الهياكل، وتحديد هيكلية البيانات، وغيرها من المعلومات التي ذكرناها لكم.