بنية البيانات

بنية البيانات عبارة عن مجموعة منظمة من عناصر البيانات المخزنة في ذاكرة الكمبيوتر، خاصة في شكل سجلات للعناصر المرتبطة المخزنة معًا. تُستخدم هياكل البيانات بشكل شائع في برمجة الكمبيوتر، خاصة لإنشاء عناصر البيانات التي يمكن معالجتها والوصول إليها بسهولة بواسطة برنامج كمبيوتر، وهي أساسية للعديد من الخوارزميات وأنظمة تخزين البيانات.

تنقسم هياكل البيانات عادة إلى فئتين رئيسيتين: هياكل البيانات الخطية وهياكل البيانات غير الخطية. تقوم هياكل البيانات الخطية، مثل المصفوفات والقوائم المرتبطة، بتخزين العناصر بترتيب خطي، مما يعني أن كل عنصر له سلف وخلف في التسلسل. تسمح هياكل البيانات غير الخطية، مثل أشجار البحث الثنائية، بتخزين العناصر بعدة طرق يمكن اجتيازها بطريقة غير خطية.

غالبًا ما ترتبط هياكل البيانات بأنواع البيانات المجردة (ADTs)، وهي نماذج رياضية لهياكل البيانات. تُستخدم أدوات ADT لتخزين المعلومات، مثل درجات الطلاب أو سجلات الموظفين، وتوفير العمليات التي يمكن استخدامها لمعالجة بنية البيانات.

يتم استخدام العديد من هياكل البيانات شائعة الاستخدام، مثل الأكوام وقوائم الانتظار وجداول التجزئة وأشجار البحث الثنائية، لتخزين البيانات والوصول إليها بطريقة فعالة. يمكن أيضًا استخدام هياكل البيانات لتطوير خوارزميات فعالة. على سبيل المثال، يمكن استخدام بعض هياكل البيانات، مثل القوائم المرتبطة، لتنفيذ خوارزميات البحث، بينما يمكن استخدام البعض الآخر، مثل أشجار البحث الثنائية، لتحسين خوارزميات الفرز.

بالإضافة إلى كونها لبنة بناء مهمة في برمجة الكمبيوتر، فإن هياكل البيانات ضرورية أيضًا لتطوير التطبيقات الآمنة. من خلال فهم كيفية تخزين البيانات والوصول إليها بواسطة البرنامج، يمكن للمطورين التأكد من عدم إدخال الثغرات الأمنية في تطبيقاتهم.