Алгоритмы и структуры данных С. Объясняем сложное простыми словами

Алгоритм — это точная «инструкция», которая может определить весь вычисляемый процесс от получаемых данных и до получения нужного результата программы.

Структура данных — это определенная организация последовательности получаемой информации в виде множества различных компонентов, которая объединяется в единый «элемент» и позволяет работать со всеми компонентами как по отдельности, так и со всеми сразу.

Алгоритмы и структуры данных С встречаются на пути у каждого разработчика на этом языке. Они достаточно сложны в изучении, но их понимание существенно разграничит ваши возможности креатива на этом языке. Это как «кирпичики» в строительстве, но только они решают ваши задачи в программировании.

Алгоритмы и структуры данных Си нужно уметь оценивать и определять их сложность, чтобы вообще пришло понимание, что это. Вот и получается: чтобы пришло понимание — нужны обучение и практика.

Алгоритмы Си

Алгоритмы в структуре данных бывают следующих категорий:

• Для поиска. Ищет нужный элемент в структуре данных.
• Для сортировки. Сортирует компоненты в нужном нам порядке.
• Для вставки. Вставляет нужный нам элемент в структуру данных.
• Для обновления. Обновляет нужный элемент в структуре.
• Для удаления. Удаляет необходимый компонент из системы.

Как характеризуются алгоритмы в Си

Для того, чтобы охарактеризовать алгоритм, а не какую-то другую процедуру, он обязан обладать следующими характеристиками:

• Однозначность. Его структура должна быть понятной, четкой и однозначной, а также обязательно проводить к единственному значению.
• Вход данных. Алгоритмы содержат четко определяемые входные данные, равные 0 или больше.
• Выход данных. Алгоритмы содержат четко определяемые выходные данные со значением 1 или более.
• Завершение. Алгоритмы в Си завершаются после окончательного шага.
• Осуществляемость. Обязана быть возможность осуществить алгоритм без дополнительных требований.
• Независимость. Алгоритм имеет собственные инструкции, они не должны быть зависимыми от того, на чем он запрограммирован.

Как пишется алгоритм в Си

Четкого стандарта для создания алгоритма в Си не существует. Вы уже отталкиваетесь от:

• ресурсозависимости,
• конструкции самого языка,
• управления потоком,
• поставленной задачи.

Невозможно определить шаги в написании алгоритмов на Си, потому что это целый процесс, разрабатываемый непосредственно для проблематичной области, где мы будем примерять этот самый алгоритм. Поэтому все индивидуально, и как минимум нужно иметь представление, что за задачу вам нужно будет решать.

Структура данных в С — что это

Мы уже разобрали, что структура данных в С — это определенная последовательность организованных компонентов. Любая структура на С имеет 2 базовые составляющие:

1. Интерфейс. Это совокупность всех операций, возможных в данной структуре данных.
2. Реализация. Она отвечает за внутреннее состояние структуры данных, а также определяет алгоритмы, которые, возможно, будут использованы.

Как характеризуется структура данных в Си

Есть ряд характеристик, определяющих структуру данных в Си:

1. Правильность. Структура должна быть реализована таким образом, чтобы она могла корректно использовать свой интерфейс.
2. Наименьшее время. У структуры данных в С должно уходить минимальное количество времени на выполнение различных операций.
3. Наименьшее пространство. Любая операция в структуре должна использовать наименьший объем памяти.

Так как современные приложения чаще всего являются очень сложными и с большим количеством данных, то их преследуют определенные проблемы с:

• поиском нужных данных;
• со скоростью процессора;
• множественными запросами к серверу от множества пользователей одновременно.

Именно правильная организация структуры данных обеспечивает решение описанных проблем, а точнее, увеличивает скорость поиска нужной информации до «мгновенно».

Что нужно, чтобы понять, что такое алгоритмы и структуры данных С

Почему алгоритм со структурой всегда идут вместе и рядом? Потому что сами по себе алгоритмы и структуры данных Си очень тесно взаимосвязаны между собой. Усложненность написанных алгоритмов будет также «утяжелять» структуру и наоборот. Поэтому правильное умение ими манипулировать и сделает из вас первоклассного программиста.

Чтобы научиться правильно манипулировать структурами и алгоритмами в Си, нужно:

1. Много читать. Теория и практика тесно связаны. Одно без другого не может давать хороших результатов. Поэтому нужно постоянно читать теоретическую литературу по использованию алгоритмов и структур данных в языке Си. Изучая новые алгоритмы и структуры данных в теории, у вас в первую очередь начнет развиваться понимание — что и для чего нужно. Но в то же время вас не будет покидать такое чувство, что, чем больше вы изучаете, тем больше вам еще нужно изучать, потому что открываются пробелы в знаниях.
2. Много практиковать. Как мы уже писали, теория и практика идут вместе. Поэтому, изучая в теории, как работают алгоритмы и структуры данных в С, не забывайте применять свои знания на практике. Во-первых, это закрепит ваши знания, а во-вторых, даст повысить градус умения правильно манипулировать алгоритмами и структурами данных в зависимости от поставленной задачи. Для практики можно использовать онлайн-площадки: CodeForces, HackerRank, CodeChef, Spoj, TopCoder и другие.
3. Приступать к реализации. Нужно уметь писать с нуля готовую структуру данных и алгоритмы любой сложности. Поэтому часто молодым программистам рекомендуют сразу в процессе изучения приступать к разработке собственного небольшого проекта, плюс практика на онлайн-платформах. Это, опять же, развивает ваше понимание и банальное умение быстро писать код.
4. Не останавливаться, когда будет сложно. Сложно будет в любом случае. Не надейтесь, что в вашем случае алгоритмы и структуры данных Си дадутся вам легко. Но главное — это не потерять силу воли и не сдаться. Поэтому, когда будет тяжело и непонятно, — заставьте себя продолжить. Непонятно, что и как происходит? Читайте книги и код других программистов, у которых все налажено. Только не копируйте их решения, а пытайтесь понять, как они решили ту задачу, которая вас поставила в тупик.
5. Научиться наслаждаться результатом. Суть в том, что, даже когда вы напишите первый в жизни простенький алгоритм и у вас начнет получаться что-то в программировании — научитесь этому радоваться. Потому что только те действия, которые вас по-настоящему радуют, принесут вам успех.

Алгоритмы и структура данных в С — это сложные, но интересные штуки. Именно их изучение и понимание даст вам возможность назвать себя программистом на Си.