Desde a invenção dos computadores, as pessoas têm usado o termo ' Dados 'para se referir a informações do computador, transmitidas ou armazenadas. No entanto, também existem dados em tipos de pedidos. Os dados podem ser números ou textos escritos em um pedaço de papel, na forma de bits e bytes armazenados na memória de dispositivos eletrônicos, ou fatos armazenados na mente de uma pessoa. À medida que o mundo começou a modernizar-se, estes dados tornaram-se um aspecto significativo da vida quotidiana de todos, e várias implementações permitiram armazená-los de forma diferente.

Dados é uma coleção de fatos e números ou um conjunto de valores ou valores de um formato específico que se refere a um único conjunto de valores de item. Os itens de dados são então classificados em subitens, que é o grupo de itens que não são conhecidos como a forma primária simples do item.

Vamos considerar um exemplo em que o nome de um funcionário pode ser dividido em três subitens: Primeiro, Meio e Último. No entanto, um ID atribuído a um funcionário geralmente será considerado um único item.

Figura 1: Representação de itens de dados

No exemplo mencionado acima, itens como ID, Idade, Gênero, Primeiro, Meio, Último, Rua, Localidade, etc., são itens de dados elementares. Por outro lado, o Nome e o Endereço são itens de dados de grupo.

O que é estrutura de dados?

Estrutura de dados é um ramo da Ciência da Computação. O estudo da estrutura de dados permite-nos compreender a organização dos dados e a gestão do fluxo de dados de forma a aumentar a eficiência de qualquer processo ou programa. Estrutura de dados é uma forma particular de armazenar e organizar dados na memória do computador para que esses dados possam ser facilmente recuperados e utilizados com eficiência no futuro, quando necessário. Os dados podem ser gerenciados de várias maneiras, como o modelo lógico ou matemático para uma organização específica de dados é conhecido como estrutura de dados.

O escopo de um modelo de dados específico depende de dois fatores:

1. Primeiro, ele deve ser carregado o suficiente na estrutura para refletir a correlação definida dos dados com um objeto do mundo real.
2. Em segundo lugar, a formação deve ser tão simples que se possa adaptar para processar os dados de forma eficiente sempre que necessário.

Alguns exemplos de estruturas de dados são matrizes, listas vinculadas, pilha, fila, árvores, etc. As estruturas de dados são amplamente utilizadas em quase todos os aspectos da ciência da computação, ou seja, design de compiladores, sistemas operacionais, gráficos, inteligência artificial e muito mais.

As estruturas de dados são a parte principal de muitos algoritmos de ciência da computação, pois permitem aos programadores gerenciar os dados de forma eficaz. Desempenha um papel crucial na melhoria do desempenho de um programa ou software, pois o objetivo principal do software é armazenar e recuperar os dados do usuário o mais rápido possível.

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Terminologias básicas relacionadas a estruturas de dados

Estruturas de dados são os blocos de construção de qualquer software ou programa. Selecionar a estrutura de dados adequada para um programa é uma tarefa extremamente desafiadora para um programador.

A seguir estão algumas terminologias fundamentais usadas sempre que as estruturas de dados estão envolvidas:

Dados:Podemos definir dados como um valor elementar ou uma coleção de valores. Por exemplo, o nome e ID do Funcionário são os dados relacionados ao Funcionário.Itens de dados:Uma única unidade de valor é conhecida como item de dados.Itens de grupo:Os itens de dados que possuem itens de dados subordinados são conhecidos como itens de grupo. Por exemplo, o nome de um funcionário pode ter nome, nome do meio e sobrenome.Itens Elementares:Os itens de dados que não podem ser divididos em subitens são conhecidos como itens elementares. Por exemplo, o ID de um Funcionário.Entidade e Atributo:Uma classe de certos objetos é representada por uma Entidade. Consiste em diferentes atributos. Cada Atributo simboliza a propriedade específica daquela Entidade. Por exemplo,

Entidades com atributos semelhantes formam um Conjunto de entidades . Cada atributo de um conjunto de entidades possui um intervalo de valores, o conjunto de todos os valores possíveis que podem ser atribuídos ao atributo específico.

O termo 'informação' é por vezes utilizado para dados com determinados atributos de dados significativos ou processados.

Campo:Uma única unidade elementar de informação que simboliza o Atributo de uma Entidade é conhecida como Campo.Registro:Uma coleção de diferentes itens de dados é conhecida como Registro. Por exemplo, se falarmos sobre a entidade funcionário, então seu nome, id, endereço e cargo podem ser agrupados para formar o registro do funcionário.Arquivo:Uma coleção de diferentes registros de um tipo de entidade é conhecida como Arquivo. Por exemplo, se houver 100 funcionários, haverá 25 registros no arquivo relacionado contendo dados de cada funcionário.

Compreendendo a necessidade de estruturas de dados

À medida que os aplicativos se tornam mais complexos e a quantidade de dados aumenta a cada dia, o que pode levar a problemas com pesquisa de dados, velocidade de processamento, tratamento de múltiplas solicitações e muito mais. As estruturas de dados oferecem suporte a diferentes métodos para organizar, gerenciar e armazenar dados com eficiência. Com a ajuda de estruturas de dados, podemos percorrer facilmente os itens de dados. Estruturas de dados fornecem eficiência, reutilização e abstração.

Por que devemos aprender estruturas de dados?

1. Estruturas de dados e algoritmos são dois dos aspectos-chave da Ciência da Computação.
2. As estruturas de dados nos permitem organizar e armazenar dados, enquanto os algoritmos nos permitem processar esses dados de forma significativa.
3. Aprender estruturas de dados e algoritmos nos ajudará a nos tornarmos melhores programadores.
4. Seremos capazes de escrever códigos mais eficazes e confiáveis.
5. Também seremos capazes de resolver problemas com mais rapidez e eficiência.

Compreendendo os objetivos das estruturas de dados

As Estruturas de Dados satisfazem dois objetivos complementares:

Correção:As estruturas de dados são projetadas para operar corretamente para todos os tipos de entradas com base no domínio de interesse. Em outras palavras, a correção constitui o objetivo principal da Estrutura de Dados, que sempre depende dos problemas que a Estrutura de Dados pretende resolver.Eficiência:As estruturas de dados também precisam ser eficientes. Deve processar os dados rapidamente sem utilizar muitos recursos do computador, como espaço de memória. Em tempo real, a eficiência de uma estrutura de dados é um fator chave para determinar o sucesso e o fracasso do processo.

Compreendendo alguns recursos principais das estruturas de dados

Alguns dos recursos significativos das estruturas de dados são:

Robustez:Geralmente, todos os programadores de computador visam produzir software que produza resultados corretos para todas as entradas possíveis, juntamente com uma execução eficiente em todas as plataformas de hardware. Este tipo de software robusto deve gerenciar entradas válidas e inválidas.Adaptabilidade:A construção de aplicativos de software como navegadores da Web, processadores de texto e mecanismos de pesquisa na Internet inclui enormes sistemas de software que exigem funcionamento ou execução correta e eficiente por muitos anos. Além disso, o software evolui devido a tecnologias emergentes ou a condições de mercado em constante mudança.Reutilização:Recursos como Reutilização e Adaptabilidade andam de mãos dadas. Sabe-se que o programador necessita de muitos recursos para construir qualquer software, tornando-o um empreendimento custoso. No entanto, se o software for desenvolvido de forma reutilizável e adaptável, então poderá ser aplicado na maioria das aplicações futuras. Assim, ao executar estruturas de dados de qualidade, é possível construir software reutilizável, que parece ser econômico e economizador de tempo.

Classificação de Estruturas de Dados

Uma estrutura de dados fornece um conjunto estruturado de variáveis ​​relacionadas entre si de várias maneiras. Ele forma a base de uma ferramenta de programação que representa o relacionamento entre os elementos de dados e permite que os programadores processem os dados de forma eficiente.

Podemos classificar as Estruturas de Dados em duas categorias:

1. Estrutura de dados primitiva
2. Estrutura de dados não primitiva

A figura a seguir mostra as diferentes classificações de estruturas de dados.

Figura 2: Classificações de estruturas de dados

classificação de lista de arrays

Estruturas de dados primitivas

Estruturas de dados primitivassão as estruturas de dados que consistem em números e caracteres que vêm embutido em programas.
1. Essas estruturas de dados podem ser manipuladas ou operadas diretamente por instruções em nível de máquina.
2. Tipos de dados básicos como Inteiro, flutuante, caractere , e boleano vêm sob as Estruturas de Dados Primitivas.
3. Esses tipos de dados também são chamados Tipos de dados simples , pois contêm caracteres que não podem ser mais divididos

Estruturas de dados não primitivas

Estruturas de dados não primitivassão aquelas estruturas de dados derivadas de estruturas de dados primitivas.
1. Estas estruturas de dados não podem ser manipuladas ou operadas diretamente por instruções em nível de máquina.
2. O foco dessas estruturas de dados está na formação de um conjunto de elementos de dados que seja homogêneo (mesmo tipo de dados) ou heterogêneo (diferentes tipos de dados).
3. Com base na estrutura e organização dos dados, podemos dividir essas estruturas de dados em duas subcategorias -
   1. Estruturas de dados lineares
   2. Estruturas de dados não lineares

Estruturas de dados lineares

Uma estrutura de dados que preserva uma conexão linear entre seus elementos de dados é conhecida como Estrutura de Dados Linear. A organização dos dados é feita linearmente, onde cada elemento consiste nos sucessores e antecessores, exceto o primeiro e o último elemento de dados. Contudo, isso não é necessariamente verdade no caso da memória, pois o arranjo pode não ser sequencial.

Com base na alocação de memória, as Estruturas de Dados Lineares são ainda classificadas em dois tipos:

Estruturas de dados estáticos:As estruturas de dados com tamanho fixo são conhecidas como estruturas de dados estáticas. A memória para essas estruturas de dados é alocada no momento do compilador e seu tamanho não pode ser alterado pelo usuário após a compilação; no entanto, os dados armazenados neles podem ser alterados.
O Variedade é o melhor exemplo de Estrutura de Dados Estática, pois possui tamanho fixo e seus dados podem ser modificados posteriormente.Estruturas de dados dinâmicas:As estruturas de dados com tamanho dinâmico são conhecidas como Estruturas de Dados Dinâmicas. A memória dessas estruturas de dados é alocada em tempo de execução e seu tamanho varia durante o tempo de execução do código. Além disso, o usuário pode alterar o tamanho e também os elementos de dados armazenados nessas estruturas de dados no tempo de execução do código.
Listas vinculadas, pilhas , e Caudas são exemplos comuns de estruturas de dados dinâmicas

Tipos de estruturas de dados lineares

A seguir está a lista de estruturas de dados lineares que geralmente usamos:

1. Matrizes

Um Variedade é uma estrutura de dados usada para coletar vários elementos de dados do mesmo tipo de dados em uma variável. Em vez de armazenar vários valores dos mesmos tipos de dados em nomes de variáveis ​​separados, poderíamos armazenar todos eles juntos em uma variável. Esta afirmação não implica que teremos que unir todos os valores do mesmo tipo de dados em qualquer programa em um array desse tipo de dados. Mas muitas vezes haverá momentos em que algumas variáveis ​​específicas dos mesmos tipos de dados estarão todas relacionadas entre si de uma forma apropriada para um array.

Um Array é uma lista de elementos onde cada elemento ocupa um lugar único na lista. Os elementos de dados do array compartilham o mesmo nome de variável; no entanto, cada um carrega um número de índice diferente chamado subscrito. Podemos acessar qualquer elemento de dados da lista com a ajuda de sua localização na lista. Assim, a principal característica dos arrays a ser entendida é que os dados são armazenados em locais de memória contíguos, possibilitando aos usuários percorrer os elementos de dados do array usando seus respectivos índices.

Figura 3. Uma matriz

As matrizes podem ser classificadas em diferentes tipos:

Matriz unidimensional:Um array com apenas uma linha de elementos de dados é conhecido como array unidimensional. Ele é armazenado em local de armazenamento ascendente.Matriz bidimensional:Uma matriz que consiste em várias linhas e colunas de elementos de dados é chamada de matriz bidimensional. Também é conhecida como Matriz.Matriz Multidimensional:Podemos definir Matriz Multidimensional como uma Matriz de Matrizes. Matrizes multidimensionais não estão limitadas a dois índices ou duas dimensões, pois podem incluir quantos índices forem necessários.

Algumas aplicações de array:

1. Podemos armazenar uma lista de elementos de dados pertencentes ao mesmo tipo de dados.
2. Array atua como armazenamento auxiliar para outras estruturas de dados.
3. A matriz também ajuda a armazenar elementos de dados de uma árvore binária de contagem fixa.
4. Array também atua como um armazenamento de matrizes.

2. Listas vinculadas

A Lista vinculada é outro exemplo de estrutura de dados linear usada para armazenar dinamicamente uma coleção de elementos de dados. Os elementos de dados nesta estrutura de dados são representados pelos nós, conectados por meio de links ou ponteiros. Cada nó contém dois campos, o campo de informações consiste nos dados reais e o campo de ponteiro consiste no endereço dos nós subsequentes na lista. O ponteiro do último nó da lista vinculada consiste em um ponteiro nulo, pois aponta para nada. Ao contrário dos Arrays, o usuário pode ajustar dinamicamente o tamanho de uma Lista Vinculada de acordo com os requisitos.

Figura 4. Uma lista vinculada

As listas vinculadas podem ser classificadas em diferentes tipos:

codificação java instrução if else

Lista vinculada individualmente:Uma lista vinculada individualmente é o tipo mais comum de lista vinculada. Cada nó possui dados e um campo ponteiro contendo um endereço para o próximo nó.Lista duplamente vinculada:Uma lista duplamente vinculada consiste em um campo de informações e dois campos de ponteiro. O campo de informações contém os dados. O primeiro campo de ponteiro contém um endereço do nó anterior, enquanto outro campo de ponteiro contém uma referência ao próximo nó. Assim, podemos ir em ambas as direções (para trás e para frente).Lista vinculada circular:A lista vinculada circular é semelhante à lista vinculada individualmente. A única diferença importante é que o último nó contém o endereço do primeiro nó, formando um loop circular na Lista Vinculada Circular.

Algumas aplicações de listas vinculadas:

1. As Listas Vinculadas nos ajudam a implementar pilhas, filas, árvores binárias e gráficos de tamanho predefinido.
2. Também podemos implementar a função do sistema operacional para gerenciamento dinâmico de memória.
3. Listas vinculadas também permitem implementação polinomial para operações matemáticas.
4. Podemos usar a lista vinculada circular para implementar sistemas operacionais ou funções de aplicativo que executam tarefas Round Robin.
5. A lista vinculada circular também é útil em uma apresentação de slides em que o usuário precisa voltar ao primeiro slide após a apresentação do último slide.
6. A Lista Duplamente Vinculada é utilizada para implementar botões de avançar e retroceder em um navegador para avançar e retroceder nas páginas abertas de um site.

3. Pilhas

A Pilha é uma estrutura de dados linear que segue o LIFO Princípio (Last In, First Out) que permite operações como inserção e exclusão de uma extremidade da pilha, ou seja, Topo. As pilhas podem ser implementadas com a ajuda de memória contígua, um Array, e memória não contígua, uma Lista Vinculada. Exemplos reais de pilhas são pilhas de livros, um baralho de cartas, pilhas de dinheiro e muito mais.

Figura 5. Um exemplo de pilha da vida real

A figura acima representa o exemplo real de uma Pilha onde as operações são realizadas apenas em uma extremidade, como a inserção e remoção de novos livros do topo da Pilha. Isso implica que a inserção e exclusão na pilha só podem ser feitas a partir do topo da pilha. Podemos acessar apenas os topos da pilha a qualquer momento.

As operações primárias na pilha são as seguintes:

Empurrar:A operação para inserir um novo elemento na pilha é denominada Operação Push.Pop:A operação para remover ou excluir elementos da pilha é denominada operação pop.

Figura 6. Uma pilha

Algumas aplicações de pilhas:

1. A pilha é usada como estrutura de armazenamento temporário para operações recursivas.
2. Stack também é utilizado como estrutura de armazenamento auxiliar para chamadas de função, operações aninhadas e funções adiadas/adiadas.
3. Podemos gerenciar chamadas de função usando Stacks.
4. As pilhas também são utilizadas para avaliar as expressões aritméticas em diferentes linguagens de programação.
5. As pilhas também são úteis na conversão de expressões infixas em expressões pós-fixadas.
6. As pilhas nos permitem verificar a sintaxe da expressão no ambiente de programação.
7. Podemos combinar parênteses usando Stacks.
8. Pilhas podem ser usadas para reverter uma String.
9. As pilhas são úteis na resolução de problemas com base no retrocesso.
10. Podemos usar Stacks em pesquisa em profundidade no gráfico e na travessia de árvore.
11. As pilhas também são usadas em funções do sistema operacional.
12. As pilhas também são usadas nas funções UNDO e REDO em uma edição.

4. Caudas

A Fila é uma estrutura de dados linear semelhante a uma pilha com algumas limitações na inserção e exclusão dos elementos. A inserção de um elemento em uma Queue é feita em uma extremidade, e a remoção é feita em outra extremidade ou oposta. Assim, podemos concluir que a estrutura de dados da Fila segue o princípio FIFO (First In, First Out) para manipular os elementos de dados. A implementação de filas pode ser feita usando arrays, listas vinculadas ou pilhas. Alguns exemplos reais de filas são uma fila no balcão de passagens, uma escada rolante, um lava-jato e muito mais.

Figura 7. Um exemplo de fila na vida real

A imagem acima é uma ilustração real de um balcão de ingressos de cinema que pode nos ajudar a entender a fila onde o cliente que chega primeiro é sempre atendido primeiro. O cliente que chegar por último será, sem dúvida, atendido por último. Ambas as extremidades da fila estão abertas e podem executar operações diferentes. Outro exemplo é uma fila de praça de alimentação onde o cliente é inserido pela retaguarda enquanto o cliente é retirado pela frente após prestar o serviço solicitado.

A seguir estão as operações principais da fila:

Enfileirar:A inserção ou adição de alguns elementos de dados à fila é chamada de Enqueue. A inserção do elemento é sempre feita com o auxílio do ponteiro traseiro.Desenfileirar:Excluir ou remover elementos de dados da fila é denominado Dequeue. A exclusão do elemento é sempre feita com o auxílio do ponteiro frontal.

Figura 8. Fila

Algumas aplicações de filas:

1. As filas geralmente são usadas na operação de pesquisa ampla em gráficos.
2. As filas também são usadas nas operações do Job Scheduler de sistemas operacionais, como uma fila de buffer de teclado para armazenar as teclas pressionadas pelos usuários e uma fila de buffer de impressão para armazenar os documentos impressos pela impressora.
3. As filas são responsáveis ​​pelo agendamento da CPU, agendamento de tarefas e agendamento de disco.
4. As filas prioritárias são utilizadas em operações de download de arquivos em um navegador.
5. As filas também são usadas para transferir dados entre dispositivos periféricos e a CPU.
6. As filas também são responsáveis ​​por tratar interrupções geradas pelas Aplicações de Usuário para a CPU.

Estruturas de dados não lineares

Estruturas de dados não lineares são estruturas de dados em que os elementos de dados não são organizados em ordem sequencial. Aqui, a inserção e remoção de dados não são viáveis ​​de forma linear. Existe um relacionamento hierárquico entre os itens de dados individuais.

Tipos de estruturas de dados não lineares

A seguir está a lista de estruturas de dados não lineares que geralmente usamos:

1. Árvores

Uma árvore é uma estrutura de dados não linear e uma hierarquia contendo uma coleção de nós de forma que cada nó da árvore armazene um valor e uma lista de referências a outros nós (os 'filhos').

A estrutura de dados em árvore é um método especializado para organizar e coletar dados no computador para serem utilizados de forma mais eficaz. Ele contém um nó central, nós estruturais e subnós conectados por meio de arestas. Também podemos dizer que a estrutura de dados em árvore consiste em raízes, galhos e folhas conectadas.

Figura 9. Uma árvore

As árvores podem ser classificadas em diferentes tipos:

Árvore binária:Uma estrutura de dados em árvore onde cada nó pai pode ter no máximo dois filhos é chamada de árvore binária.Árvore de pesquisa binária:Uma árvore de pesquisa binária é uma estrutura de dados em árvore onde podemos facilmente manter uma lista ordenada de números.Árvore AVL:Uma Árvore AVL é uma Árvore de Pesquisa Binária com autoequilíbrio onde cada nó mantém informações extras conhecidas como Fator de Equilíbrio cujo valor é -1, 0 ou +1.Árvore B:Uma árvore B é um tipo especial de árvore de pesquisa binária com autoequilíbrio, onde cada nó consiste em várias chaves e pode ter mais de dois filhos.

Algumas aplicações de árvores:

lista de arrays em java

1. As árvores implementam estruturas hierárquicas em sistemas de computador, como diretórios e sistemas de arquivos.
2. As árvores também são usadas para implementar a estrutura de navegação de um site.
3. Podemos gerar código como o código de Huffman usando Árvores.
4. As árvores também são úteis na tomada de decisões em aplicações de jogos.
5. As árvores são responsáveis ​​por implementar filas de prioridade para funções de agendamento de sistema operacional baseadas em prioridade.
6. As árvores também são responsáveis ​​por analisar expressões e instruções nos compiladores de diferentes linguagens de programação.
7. Podemos usar Árvores para armazenar chaves de dados para indexação para Sistema de Gerenciamento de Banco de Dados (SGBD).
8. Spanning Trees nos permite encaminhar decisões em redes de computadores e comunicações.
9. As árvores também são usadas no algoritmo de localização de caminhos implementado em aplicações de inteligência artificial (IA), robótica e videogames.

2. Gráficos

corda muito longa

Um gráfico é outro exemplo de estrutura de dados não linear que compreende um número finito de nós ou vértices e as arestas que os conectam. Os gráficos são utilizados para resolver problemas do mundo real, nos quais denota a área problemática como uma rede, como redes sociais, redes de circuitos e redes telefônicas. Por exemplo, os nós ou vértices de um grafo podem representar um único usuário em uma rede telefônica, enquanto as arestas representam a ligação entre eles via telefone.

A estrutura de dados do gráfico, G, é considerada uma estrutura matemática composta por um conjunto de vértices, V e um conjunto de arestas, E conforme mostrado abaixo:

G = (V,E)

Figura 10. Um gráfico

A figura acima representa um gráfico com sete vértices A, B, C, D, E, F, G e dez arestas [A, B], [A, C], [B, C], [B, D], [B, E], [C, D], [D, E], [D, F], [E, F] e [E, G].

Dependendo da posição dos vértices e arestas, os gráficos podem ser classificados em diferentes tipos:

Gráfico Nulo:Um gráfico com um conjunto vazio de arestas é denominado gráfico nulo.Gráfico trivial:Um gráfico com apenas um vértice é denominado gráfico trivial.Gráfico Simples:Um gráfico sem auto-loops nem múltiplas arestas é conhecido como gráfico simples.Multigráfico:Um gráfico é considerado Multi se consiste em múltiplas arestas, mas sem auto-loops.Pseudográfico:Um gráfico com auto-loops e múltiplas arestas é denominado Pseudo Gráfico.Gráfico não direcionado:Um gráfico que consiste em arestas não direcionadas é conhecido como gráfico não direcionado.Gráfico direcionado:Um gráfico que consiste nas arestas direcionadas entre os vértices é conhecido como gráfico direcionado.Gráfico Conectado:Um gráfico com pelo menos um único caminho entre cada par de vértices é denominado gráfico conectado.Gráfico desconectado:Um grafo onde não existe nenhum caminho entre pelo menos um par de vértices é denominado grafo desconectado.Gráfico regular:Um gráfico onde todos os vértices têm o mesmo grau é denominado gráfico regular.Gráfico completo:Um gráfico em que todos os vértices têm uma aresta entre cada par de vértices é conhecido como gráfico completo.Gráfico de ciclo:Um gráfico é considerado um ciclo se tiver pelo menos três vértices e arestas que formam um ciclo.Gráfico Cíclico:Um gráfico é considerado cíclico se e somente se existir pelo menos um ciclo.Gráfico Acíclico:Um gráfico com zero ciclos é denominado gráfico acíclico.Gráfico Finito:Um grafo com um número finito de vértices e arestas é conhecido como grafo finito.Gráfico infinito:Um gráfico com um número infinito de vértices e arestas é conhecido como gráfico infinito.Gráfico Bipartido:Um grafo onde os vértices podem ser divididos em conjuntos independentes A e B, e todos os vértices do conjunto A só devem ser conectados aos vértices presentes no conjunto B com algumas arestas é denominado grafo bipartido.Gráfico Planar:Um gráfico é considerado planar se pudermos desenhá-lo em um único plano com duas arestas se cruzando.Gráfico de Euler:Um grafo é dito Euler se e somente se todos os vértices são graus pares.Gráfico hamiltoniano:Um grafo conectado que consiste em um circuito hamiltoniano é conhecido como grafo hamiltoniano.

Algumas aplicações de gráficos:

1. Os gráficos nos ajudam a representar rotas e redes em aplicações de transporte, viagens e comunicação.
2. Os gráficos são usados ​​para exibir rotas no GPS.
3. Os gráficos também nos ajudam a representar as interconexões em redes sociais e outras aplicações baseadas em redes.
4. Os gráficos são utilizados em aplicativos de mapeamento.
5. Os gráficos são responsáveis ​​pela representação da preferência do usuário em aplicações de e-commerce.
6. Os gráficos também são utilizados em redes de serviços públicos para identificar os problemas colocados às empresas locais ou municipais.
7. Os gráficos também ajudam a gerenciar a utilização e disponibilidade de recursos em uma organização.
8. Os gráficos também são utilizados para fazer mapas de links de documentos dos sites, a fim de exibir a conectividade entre as páginas por meio de hiperlinks.
9. Os gráficos também são usados ​​em movimentos robóticos e redes neurais.

Operações Básicas de Estruturas de Dados

Na seção a seguir, discutiremos os diferentes tipos de operações que podemos realizar para manipular dados em cada estrutura de dados:

Travessia:Atravessar uma estrutura de dados significa acessar cada elemento de dados exatamente uma vez para que possa ser administrado. Por exemplo, o deslocamento é necessário ao imprimir os nomes de todos os funcionários de um departamento.Procurar:A pesquisa é outra operação de estrutura de dados que significa encontrar a localização de um ou mais elementos de dados que atendam a certas restrições. Tal elemento de dados pode ou não estar presente num determinado conjunto de elementos de dados. Por exemplo, podemos utilizar a operação de pesquisa para encontrar os nomes de todos os funcionários com mais de 5 anos de experiência.Inserção:Inserção significa inserir ou adicionar novos elementos de dados à coleção. Por exemplo, podemos usar a operação de inserção para adicionar os dados de um novo funcionário que a empresa contratou recentemente.Eliminação:Exclusão significa remover ou excluir um elemento de dados específico de uma determinada lista de elementos de dados. Por exemplo, podemos usar a operação de exclusão para excluir o nome de um funcionário que deixou o emprego.Ordenação:Classificar significa organizar os elementos de dados em ordem crescente ou decrescente, dependendo do tipo de aplicativo. Por exemplo, podemos usar a operação de classificação para organizar os nomes dos funcionários de um departamento em ordem alfabética ou estimar os três melhores desempenhos do mês, organizando o desempenho dos funcionários em ordem decrescente e extraindo os detalhes dos três primeiros.Mesclar:Mesclar significa combinar elementos de dados de duas listas classificadas para formar uma única lista de elementos de dados classificados.Criar:Criar é uma operação usada para reservar memória para os elementos de dados do programa. Podemos realizar esta operação usando uma instrução de declaração. A criação da estrutura de dados pode ocorrer durante o seguinte:
1. Tempo de compilação
2. Tempo de execução
   Por exemplo, o Malloc() A função é usada na linguagem C para criar estrutura de dados.
Seleção:Seleção significa selecionar um dado específico a partir dos dados disponíveis. Podemos selecionar qualquer dado específico especificando condições dentro do loop.Atualizar:A operação Update nos permite atualizar ou modificar os dados na estrutura de dados. Também podemos atualizar quaisquer dados específicos especificando algumas condições dentro do loop, como a operação Selection.Divisão:A operação de divisão nos permite dividir os dados em várias subpartes, diminuindo o tempo geral de conclusão do processo.

Compreendendo o tipo de dados abstrato

Conforme Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST) , uma estrutura de dados é um arranjo de informações, geralmente na memória, para melhor eficiência do algoritmo. As estruturas de dados incluem listas vinculadas, pilhas, filas, árvores e dicionários. Também poderiam ser uma entidade teórica, como o nome e endereço de uma pessoa.

Da definição mencionada acima, podemos concluir que as operações na estrutura de dados incluem:

1. Um alto nível de abstrações, como adição ou exclusão de um item de uma lista.
2. Pesquisando e classificando um item em uma lista.
3. Acessando o item de maior prioridade em uma lista.

Sempre que a estrutura de dados realiza tais operações, ela é conhecida como Tipo de dados abstrato (ADT) .

Podemos defini-lo como um conjunto de elementos de dados junto com as operações nos dados. O termo 'abstrato' refere-se ao fato de que os dados e as operações fundamentais neles definidos estão sendo estudados independentemente de sua implementação. Inclui o que podemos fazer com os dados, não como podemos fazê-lo.

Uma implementação ADI contém uma estrutura de armazenamento para armazenar os elementos de dados e algoritmos para operação fundamental. Todas as estruturas de dados, como array, lista vinculada, fila, pilha, etc., são exemplos de ADT.

Compreendendo as vantagens de usar ADTs

No mundo real, os programas evoluem como consequência de novas restrições ou requisitos, pelo que a modificação de um programa geralmente requer uma alteração numa ou múltiplas estruturas de dados. Por exemplo, suponha que queiramos inserir um novo campo no registro de um funcionário para acompanhar mais detalhes sobre cada funcionário. Nesse caso, podemos melhorar a eficiência do programa substituindo um Array por uma estrutura Linked. Em tal situação, reescrever todos os procedimentos que utilizam a estrutura modificada é inadequado. Conseqüentemente, uma alternativa melhor é separar uma estrutura de dados de suas informações de implementação. Este é o princípio por trás do uso de tipos de dados abstratos (ADT).

Algumas aplicações de estruturas de dados

A seguir estão algumas aplicações de estruturas de dados:

1. Estruturas de dados auxiliam na organização dos dados na memória de um computador.
2. As Estruturas de Dados também auxiliam na representação das informações nos bancos de dados.
3. Estruturas de dados permitem a implementação de algoritmos para pesquisar dados (por exemplo, mecanismo de pesquisa).
4. Podemos usar as Estruturas de Dados para implementar os algoritmos de manipulação de dados (por exemplo, processadores de texto).
5. Também podemos implementar algoritmos para analisar dados usando estruturas de dados (por exemplo, mineradores de dados).
6. Estruturas de dados suportam algoritmos para gerar os dados (por exemplo, um gerador de números aleatórios).
7. As estruturas de dados também oferecem suporte a algoritmos para compactar e descompactar os dados (por exemplo, um utilitário zip).
8. Também podemos usar estruturas de dados para implementar algoritmos para criptografar e descriptografar os dados (por exemplo, um sistema de segurança).
9. Com a ajuda de estruturas de dados, podemos construir software que possa gerenciar arquivos e diretórios (por exemplo, um gerenciador de arquivos).
10. Também podemos desenvolver software que pode renderizar gráficos usando estruturas de dados. (Por exemplo, um navegador da web ou software de renderização 3D).

Além dessas, conforme mencionado anteriormente, existem muitas outras aplicações de Estruturas de Dados que podem nos ajudar a construir qualquer software desejado.