19. Характеристика основных структур хранения данных: вектор, список, сеть. Линейные структуры данных: способы формирования, основные операции и примеры использования.

Память компьютеров с архитектурой Intel представляет собой упорядоченный набор непосредственно адресуемых машинных ячеек (байтов). Исходя из этого номенклатура структур хранения данных архитектурно ограничена следующим набором: скаляр, вектор, список, сеть.

• Скаляр — поле, содержащее одиночное двоичное значение, размерностью один или несколько байтов. Количество байтов, составляющих скаляр, определяется допустимыми размерами операндов системы команд конкретного процессора.

• Вектор — конечное упорядоченное множество расположенных рядом скаляров одного типа, называемых элементами вектора. По сути дела вектор — это одномерный массив. Что у них общего? Геометрически вектор представляет собой состоящий из точек объект в пространстве, имеющий начальную точку, из которой он выходит, и конечную точку, в которую он приходит. Точки, лежащие в пространстве между начальной и конечной точками (элементы вектора), находятся между собой в единственно возможном отношении — отношении непосредственного следования. Такая строгая упорядоченность элементов вектора позволяет произвести их последовательную нумерацию. Аналогично и одномерный массив имеет началом и концом скаляры, расположенные по определенным адресам памяти. Между этими адресами последовательно расположены скаляры, составляющие элементы массива. Определенность с начальным и конечным адресами массива, а также с размерностью его элементов дает возможность однозначно идентифицировать любой его элемент.

• Список — набор элементов, каждый из которых состоит из двух полей. Одно поле содержит элемент данных или указатель на элемент данных, другое -указатель на следующий элемент списка, который, в свою очередь, тоже может быть начальным или промежуточным элементом другого списка. Наличие явного указания на упорядоченность элементов списка позволяет достаточно легко манипулировать содержимым списка, включая новые и исключая старые элементы списка без их фактического перемещения в памяти. Это свойство позволяет размещать в памяти динамически изменяющиеся структуры данных.

• Сеть — набор элементов, каждый из которых помимо информационного поля содержит несколько полей-указателей на другие элементы сети. С помощью сети удобно представлять такие структуры данных уровня представления, как деревья, ориентированные графы и т. п.

Линейные структуры данных – это структуры данных, в которых переход от одного элемента данных к другому не зависит от каких-либо логических условий, т.е. в линейных структурах используются лишь безусловные связи элементов.

К линейным структурам относятся стеки, очереди и деки. Очереди и стеки — это динамически изменяемые упорядоченные наборы элементов. Новые элементы в очередях и стеках всегда добавляются к одному и тому же концу набора — «входному концу».

Стек функционирует по принципу «последним пришел — первым ушел» , при этом удаление элементов производится с входного конца. При добавлении в стек нового элемента данных все ранее загруженные элементы сдвигаются на одну позицию в глубину стека, а при удалении элемента данных сдвиг производится на одну позицию ко входу в стек. По такому принципу используется, например, стопка бумаги (листы добавляются и удаляются сверху) или магазин автомата (верхний патрон выстреливается первым), поэтому иногда стек называют магазином.

Очереди и стеки обычно организуются аппаратными (схемными) средствами как очень быстрые запоминающие устройства ограниченной емкости с безадресным обращением. Например, очереди могут использоваться для запоминания запросов центрального процессора на обслуживание терминалов, стеки — при трансляции скобочных выражений, обработке вложенных циклов, вычислениях по рекуррентным формулам.