زندگی در دنیای مدرن به توانمندی ما در حوزه ارتباطات و فناوری اطلاعات وابسته است. به همین دلیل، تولید و توسعه نرم‌افزار‌های مختلف نقش کلیدی در بهبود کارایی و افزایش بهره وری مشاغل مختلف بازی می‌کنند. مفاهیم مختلفی مانند الگوریتم و ساختار داده به‌عنوان زیرساخت‌های علوم کامپیوتر نیز اهمیت بیشتری پیدا کرده‌اند. استفاده هدفمند از این مفاهیم به بهبود توانایی حل مسأله، عملکرد مطلوب نرم‌افزار‌ها، تفکر منطقی و اگوریتمی کمک می‌کند. اما نکته کلیدی این است که به اصول کلیدی برای پیاده‌سازی مؤثر الگوریتم های C++ و در ساختار‌های داده در زبان‌های مختلف برنامه‌نویسی مانند انجام پروژه های C++ آشنا باشید.
چرا استفاده از ساختار داده و الگوریتم های C++ مهم است؟
برای نوشتن نرم‌افزار‌ها به استفاده از زبان‌های مختلف برنامه‌نویسی نیاز داریم. این زبان‌ها از طریق ارائه قواعد و دستورالعمل‌های محتلف امکان ایجاد، تشکیل و پیاده‌سازی منطق و ایده‌های مختلف روی کامپیوتر را فراهم می‌کند. ساختار داده و الگوریتم دو نمونه از مفاهیم بنیادی در علوم کامپیوتر هستند که به توسعه نرم‌افزار کمک می‌کنند. ساختار داده به شما اجازه می‌دهد که سازماندهی و ذخیره داده‌های با به‌صورت کارآمد طراحی کنید. الگوریتم نیز مجموعه‌ای از فرمول‌های است که بری جل مرحله به مرحله مسائل خاص بکار می‌رود.
این دو مفهوم در کنار هم به بهبود کارایی، حل مسئه و مقیاس‌پذیری کمک می‌کنند. استفاده از ساختار داده روشی است برای سازماندهی، تنظیم و ذخیره اطلاعات به‌گونه‌ای که بتوان به‌راحتی به داده‌ها دسترسی پیدا کرد یا آن‌ها را بازیابی کرد؛ همچنین می‌توان برخی از عملیات‌ها را به شیوه‌ای کارآمد انجام داد. استفاده از ساختار داده صحیح برای انجام مجموعه‌ای از عملیات بسیار مهم است.
حالا بیایید در مورد اینکه الگوریتم دقیقاً چیست صحبت کنیم؛ حل گام به گام مسأله‌ای که مراحل مشخصی دارد یک الگوریتم به حساب می‌آید. الگوریتم به حل مشکل در زمان کوتاه کمک می‌کند. یک الگوریتم زمانی عملکرد خوبی دارد که در اجرا سریع بوده و بازده ذخیره‌سازی بالایی داشته باشد. اغلب مسائل را می‌توان با یک الگوریتم خوب در میلی ثانیه اجرا کرد.
انواع ساختار داده
در حالت کلی، دو نوع ساختار داده وجود دارد:
- ساختار داده اولیه
ساختار‌های داده اولیه خالص و یکپارچه هستند. این‌ها برای تشکیل ساختار‌های داده غیر ابتدایی استفاده می‌شوند. این‌ها در سطح ماشین پشتیبانی می‌شوند. ساختار داده اولیه شامل موارد زیر است:
- عدد صحیح
- شخصیت
- شناور و غیره
- ساختار داده غیر ابتدایی
ساختار‌های داده غیر ابتدایی، ساختار‌های داده مشتق‌شده هستند و این ساختار‌ها بدون ساختار داده اولیه قابل‌اجرا نیستند. این ساختار‌های داده با استفاده از ساختار‌های داده اولیه به‌دست آمده‌اند. ساختار‌های داده غیر ابتدایی شامل ساختار‌های داده زیر است:
- آرایه‌ها
- لیست پیوند شده
- پشته
- صف
- درخت
- نمودار
- HashMap و غیره
پیاده‌سازی ساختار داده در C++
مجموعه در c++ در یک محفظه STL است که برای ذخیره عناصر منحصربهفرد استفاده می‌شود که این عناصر باید به ترتیب خاص (افزایش یا کاهش) ذخیره شوند. عناصر مجموعه منحصربهفرد هستند، یعنی هیچ مقدار تکراری را نمی‌توان در مجموعه ذخیره کرد؛ زیرا هر مقدار در مجموعه یک کلید است و مجموعه از نمایه‌سازی پشتیبانی نمی‌کند. بنابراین، عناصر/مقدار‌ها (کلیدها) در حقیقت ایندکس‌های ما هستند و بیش از یک شاخص وجود ندارد. همچنین، مقادیر موجود در مجموعه باید فقط با استفاده از کلیدها/مقدار‌ها قابل دسترسی باشند.
عناصر هر مجموعه با ترتیب خاصی ذخیره می‌شوند. می‌توانیم با تغییر Syntax در طول اعلان مجموعه مشخص کنیم که عناصر به ترتیب صعودی یا نزولی مرتب می‌شوند. عنصر موجود در مجموعه را می‌توان در پیچیدگی زمانی لگاریتمی وارد، حذف و جستجو کرد. هنگامی که یک عنصر در مجموعه درج می‌شود، آن‌ها ثابت می‌شوند و قابل تغییر نیستند (مقدار را نمی‌توان تغییر داد). عناصر داخل مجموعه STL در C++ توسط درخت جستجوی باینری (درخت قرمز-سیاه) پیاده‌سازی می‌شود.
نکته: برای استفاده از set در C++ باید از فایل هدر و #include استفاده کنیم.
Syntax
در انجام پروژه های برنامه نویسی برای تعریف مجموعه ابتدا باید از مجموعه STL استفاده کنیم و سپس در براکت‌های زاویه < > نوع داده عناصر مجموعه و پس از آن نام مجموعه را مشخص کنیم. به طور پیش‌فرض، مجموعه عناصر را به ترتیب صعودی ذخیره می‌کند، اما اگر میخواهید عناصر به ترتیب نزولی مرتب شوند، باید بزرگ‌تر را همراه با نوع داده بنویسید.
Declaration
مجموعه‌ها را می‌توان با روش‌های مختلفی اعلام کرد که به‌صورت جداگانه مورد بحث قرار می‌گیرد. اول، مجموعه را می‌توان بدون هیچ مقدار مشخص و تعیین‌شده آماده کرد. مجموعه s با یک نوع داده از int ایجاد می‌شود و عناصر به ترتیب افزایشی مرتب می‌شوند. همچنین می‌توان مقادیر را در حین مقداردهی اولیه به مجموعه نسبت داد، تنها کاری که باید انجام دهیم این است که مقادیر را در پرانتز‌های پس از Syntax مجموعه بدهیم.
Insertion یا درج
ما در C++ برای درج عناصر در مجموعه از تابع insert() استفاده می‌کنیم. باید نام مجموعه را مشخص کرده و سپس از insert استفاده کنیم. در داخل پرانتز، مقداری را که باید درج شود، قرار می‌گیرد. تابع insert یک جفت را برمی‌گرداند و با یک تکرارکننده به عنصر جدید درج شده در مجموعه اشاره می‌کند. عنصر دوم جفت یک مقدار بولی را نشان می‌دهد.
حذف یا Deletion
ما در C++ برای حذف عناصر از مجموعه از تابع ()erase استفاده می‌کنیم. باید نام مجموعه را مشخص کرده؛ سپس از erase و براکت استفاده کنیم تا موقعیت عنصر را به‌صورت تکرارکننده پاک کنیم. و اگر بخواهیم چندین عنصر را از مجموعه حذف کنیم، باید محدوده را با استفاده از تکرارکننده شروع و پایان مشخص کنیم.
پیمایش یا Traversal
روش‌های مختلفی برای تکرار روی یک مجموعه وجود دارد. ما در مورد دو مورد از پرکاربردترین روش‌ها بحث خواهیم کرد. ابتدا از یک تکرارکننده استفاده می‌کنیم که روی مجموعه تکرار می‌شود. اما قبل از آن، باید دو عملکرد را درک کنیم
- Begin(): تکرارکننده را با اشاره به اولین عنصر مجموعه برمی گرداند.
- end(): تکرارکننده را با اشاره به مکان کنار آخرین عنصر مجموعه برمی گرداند.
حال با استفاده از این دو تابع مجموعه را تکرار می‌کنیم و با استفاده از تکرارکننده به مقادیر دسترسی پیدا می‌کنیم.
تکرارکننده از اولین عنصر مجموعه با کمک start() شروع می‌کند و با بررسی عنصر با کمک end() تا آخرین عنصر بالا می‌رود. با استفاده از عملگر dereference(*) به مقادیر دسترسی پیدا خواهیم کرد.
خروجی
از یک حلقه for مبتنی بر محدوده استفاده می‌کنیم که روی عناصر مجموعه تکرار می‌شود. برای پارامتر‌های حلقه for، یک عنصر/ تکرارکننده از همان نوع داده موجود در مجموعه با استفاده از مشخص‌کننده خودکار تعیین می‌کنیم. سپس، یک کولون (: ) و نام مجموعه می‌دهیم. پس از آن، می‌توانیم مستقیماً با استفاده از نام تکرارکننده به عناصر دسترسی پیدا کنیم.
نتیجه گیری درمورد الگوریتم های C++
Set یک محفظه کتابخانه‌ای دارای قالب استاندارد STL در C++ است. عناصر ذخیره شده در مجموعه منحصربهفرد، مرتب شده و غیرقابل‌تغییر هستند. برای تعریف یک مجموعه ابتدا از مجموعه STL استفاده کنید و سپس در براکت‌های زاویه < > نوع داده عناصر مجموعه و پس از آن نام مجموعه را مشخص کنید. به طور پیش‌فرض، مجموعه عناصر را به ترتیب صعودی ذخیره می‌کند. از بزرگ‌تر به همراه نوع داده برای ترتیب نزولی استفاده کنید. در داخل، مجموعه STL در C++ توسط درخت جستجوی باینری پیاده‌سازی می‌شود. برای درج، از تابع insert با نام مجموعه استفاده کنید. برای حذف، از تابع erase با نام مجموعه استفاده کنید و مکان(ها) را به‌صورت تکرارکننده(ها) قرار دهید. عملیاتی مانند شروع، پایان، اندازه و خالی در مجموعه زمان ثابتی را می‌طلبد. عملیات‌هایی مانند insert، find، count، upper_bound و low_bound در مجموعه، زمان لگاریتمی دارند.
لطفا برای مشاهده ادامه آموزش های به به صفحه آموزش سی پلاس پلاس مراجعه نمایید.
فریلنسر هستید و مهارت انجام پروژه ای را دارید؟
اگر شما فریلنسر هستید و توانایی انجام پروژه ای را در یک رشته یا حوزه ای خاص دارید برای فعالیت در سایت کافه پروژه و کسب درآمد می توانید در سایت ثبت نام کنید و پروژه هایی با مهارت انتخاب خود را مشاهده کنید.
نحوه سفارش پروژه در سایت کافه پروژه :
اگر پروژه ای دارید که میخواهید آن را برون سپاری کنید کافی است در سایت کافه پروژه ثبت نام کنید و پروژه خود را ثبت نمایید.پروژه شما هر چه که باشد حتما مجری برای آن وجود دارد.جهت ثبت نام و ثبت سفارش پروژه خود برروی دکمه زیر کلیک نمایید.
بدون دیدگاه