1. Линейные структуры данных

Элемент линейной структуры характеризуется порядковым номером или индексом в линейной последовательности элементов.

Массив – это в статическая линейная структура однотипных данных, оптимизированная для операций поиска элемента по его индексу. Однозначное местоположение элемента в памяти обеспечивается именно однотипностью элементов в массиве и определяется произведением его индекса на размер памяти, занимаемой одним элементом.

Линейный массив. Адрес (элемент(index)) = размер_ячейки * index.

Список – это динамическая линейная структура данных, в которой каждый элемент ссылается

1. только на следующий (однонаправленный линейный список),

2. либо на предыдущий и следующий за ним (двунаправленный линейный список).

Достоинством этой структуры данных является простота реализации. Кроме того, благодаря наличию ссылок, каждый элемент в списке, в отличие от массива, может занимать разный объем памяти. Адрес первого элемента в линейном списке однозначно определяется адресом самого списка.

Список.

Двунаправленный список.

Связанный список – это вариант обычного линейного списка, оптимизированный для операций добавления и удаления элементов. Оптимизация заключается в том, что элементы связанного списка не обязаны в памяти располагаться друг за другом. Порядок элементов определяется ссылкой на первый элемент (который не обязан быть в самом начале выделенной для списка памяти) и последовательностью ссылок на остальные элементы списка.

Связанный список.

Стек – это динамическая линейная структура данных, для которой определены всего две операции: добавление элемента в конец и удаление последнего элемента. Еще говорят, что стек реализует очередь LIFO (Last in, First Out) – последним пришел, первым вышел. Например, при выполнении программы, компьютер в случае необходимости вызвать некоторую функцию или метод сначала заносит указатель на место ее вызова в стек. Этот подход обеспечивает корректный возврат после завершения метода к инструкции, следующей после точки вызова. Такая структура данных н азывается стеком вызовов подпрограмм.

Стек.

О чередь – очень похожая на стек, динамическая структура данных. Она реализует дисциплину FIFO (First in, First out) – первым пришел, первым вышел. В программировании с помощью очередей, например, обрабатывают события пользовательского интерфейса, обращения клиентов к веб - сервисам и прочие информационные запросы.

Очередь.

2. Иерархические структуры данных

Элемент в иерархической структуре данных характеризуется ссылкой на вышестоящий в иерархии элемент (или ссылками на нижестоящие элементы) и (необязательно) порядковым номером в линейной последовательности своего уровня (иерархические списки).

Дерево – динамическая иерархическая структура данных, представленная единственным корневым узлом и его потомками. Максимальное количество потомков каждого узла определяет размерность (степень) дерева.

Выделяют двоичные или бинарные деревья, поскольку они используются в алгоритмах сортировки и поиска. Каждый узел двоичного дерева поиска соответствует элементу из некоторого отсортированного набора. Все его «левые» потомки являются меньшими элементами, а «правые» – большими. Каждый узел в дереве однозначно идентифицируется последовательностью неповторяющихся узлов от корня и до него, которую называют путем.

Иерархический список представляет собой комбинацию линейного списка и дерева. Каждый элемент такого списка может быть началом списка следующего подуровня иерархии. Пример иерархического списка – структура интернет форумов: последовательность сообщений образует линейный список, в то время как сообщения, являющиеся ответами на другие сообщения, порождают новые потоки обсуждения.