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Chapter 1 डाटा स्ट्रक्चर का परिचय

डाटा किसे कहते हे?

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डाटा स्ट्रक्चर किसे कहते हे

Data structure किसी कंप्यूटर सिस्टम में डेटा को स्टोर तथा व्यवस्थित(organize) करने का एक तरीका होता है। जिससे कि हम डेटा का आसानी से इस्तेमाल कर सकें।

अर्थात डेटा को इस प्रकार स्टोर तथा organize किया जाता है कि उसको बाद में किसी भी समय आसानी से access किया जा सकें।

Data structure दो प्रकार के होते है:-

1 Primitive डेटा स्ट्रक्चर
2 Non-primitive डेटा स्ट्रक्चर

1 Primitive डेटा स्ट्रक्चर:- primitive डेटा स्ट्रक्चर वह डेटा स्ट्रक्चर होता है जिसे direct ही मशीन instructions से operate किया जा सकता है।
अर्थात यह सिस्टम तथा compiler के द्वारा डिफाइन होता है।

एक data type किसी specific type के data को store करने के लिए structure provide करता है। इसलिए programming languages द्वारा provided primitive data types को भी data structures ही माना जाता है। ये data structures primitive data structures कहलाते है। 

DATA TYPES

int – Integer data store करने के लिए। 

float – Floating point data store करने के लिए। 

double – यह data float की तरह ही होता है। इसे दशमलव के बाद 7 से अधिक values store करने के लिए प्रयोग किया जाता है। 

character – शब्द store करने के लिए। 

boolean – True और false values store करने के लिए। 

Non-primitive डेटा स्ट्रक्चर:- Non-primitive डेटा स्ट्रक्चर वह डेटा स्ट्रक्चर होता है जिसे direct मशीन instructions से operate नही किया जा सकता है। ये डेटा स्ट्रक्चर primitive डेटा स्ट्रक्चर से derived होते है।

Non-primitive डेटा स्ट्रक्चर दो प्रकार का होता है:-
1:-Linear डेटा स्ट्रक्चर
2:-Non-linear स्ट्रक्चर

1:-Linear data structure:-

linear एक ऐसा डेटा स्ट्रक्चर है जिसमें डेटा items को linear (रेखीय) रूप में संग्रहित तथा व्यवस्थित किया जाता है, जिसमें एक डेटा item दूसरे से एक रेखा के रूप में जुड़ा होता है।
ex:- array, linked list, queue, stack.

Arrays 

एक array सबसे simple non primitive linear data structure होता है। Array में elements contiguous memory locations में store किये जाते है। एक array same (data) type के variables का collection होता है जिसे एक common नाम के द्वारा present किया जाता है।

Stacks 

Stack एक linear data structure है जिसमें elements एक ही तरफ से (top) add और remove किये जाते है। Stack में elements उसी प्रकार organize किये जाते है जिस प्रकार किसी restaurant में plates को (एक के ऊपर एक) organize किया जाता है। 

जिस प्रकार सबसे आखिर में रखी गयी plate सबसे पहले उठाई जाती है। उसी प्रकार किसी stack में सबसे आखिर में insert किया गया element सबसे पहले access होता है और सबसे पहले insert किया गया element सबसे आखिर में access होता है।

Queues 

एक queue ऐसा data structure होता है जिसमे elements को एक तरफ से (पीछे की तरफ से) insert किया जाता है और दूसरी तरफ से (आगे की तरफ से) remove किया जाता है। 

जिस प्रकार आप किसी line में खड़े होते समय सबसे आखिर में खड़े होते है और service पाने के बाद सबसे आगे से जाते है। उसी प्रकार एक queue data structure भी First In First Out order में काम करता है जिसमे elements एक side से insert किये जाते है और दूसरी side से remove किये जाते है। 

Singly Linked Lists 

एक linked list data structure elements का linear collection होता है। Linked list data structure में एक element दूसरे element को point करता है। हर element के साथ एक Next pointer या link node जुडी हुई होती है जो list के अगले element को memory में point करती है।

Linked list के द्वारा आप arrays की drawbacks को overcome कर पाते है और एक ऐसा data structure उपयोग कर पाते है जो memory का सही utilization करता है और जिसमे operations आसानी से perform किये जा सकते है।

2:-Non-linear data structure:-

Non-linear एक ऐसा डेटा स्ट्रक्चर है, जिसमें डेटा items को क्रमबद्ध (sequential) तरीके से व्यवस्थित नही किया जाता है।

जिसमें एक डेटा item किसी भी अन्य डेटा items के साथ जुड़ा हुआ हो सकता है। ex: tree, graph

Non-linear data structures ऐसे data structures होते है जिनमें elements linear sequence में नहीं store होते है। उदाहरण के लिए एक tree data structure में elements को linear sequence में नहीं store किया जाता है इसलिए tree एक non-linear data structure होता है।

Trees

Tree data structures का प्रयोग ऐसे data को represent करने के लिए किया जाता है जिसमें किसी entity और उसके attributes में hierarchical relationship होती है। Tree data structure में data और उसकी entities parent nodes और child nodes के रूप में represent की जाती है। 

एक linked list में एक node किसी दूसरी एक ही node को point करती है लेकिन एक tree data structure में एक node कई nodes को point कर सकती है। Tree data structure में child nodes की भी child nodes हो सकती है। 

Graphs 

Graphs non-linear data structures होते है जिनका प्रयोग कई प्रकार से किया जाता है। Graphs का प्रयोग electrical circuits के analysis के लिए, shortest routes ढूँढने के लिए, project planning के लिए, highway, landlines और railway lines आदि को represent करने के लिए भी graphs का प्रयोग किया जाता है।

What is Complexity

Programming के संदर्भ में एक algorithm का काम सिर्फ problem solve करना ही नहीं होता है बल्कि problem को उसे कम से कम memory का प्रयोग करते हुए कम से कम CPU time में solve करना होता है। केवल तब ही उस algorithm को problem के best solution के रूप में accept किया जाता है।

एक ही problem को solve करने के लिए कई algorithms हो सकती है जो अलग अलग तरह से problem को solve करती है। लेकिन यदि आप उनमें से सबसे अच्छी algorithm चुनना चाहते है तो इसके लिए आपको उनके compile time और memory space के सन्दर्भ में उनकी performance का analysis करना होगा।

Space Complexity

Space complexity एक function होता है जो यह दर्शाता है की कोई algorithm उसे pass किये गए input के अनुपात में problem को solve करने के लिए कितना memory space प्रयोग करती है। किसी algorithm को pass किया गया input भी उसी space complexity का हिस्सा होता है। 

Time complexity

Time complexity एक function होता है जो यह दर्शाता है की कोई algorithm उसे pass किये गए input के अनुपात में problem को solve करने के लिए कितना computer time प्रयोग करती है।

यदि किसी program के सन्दर्भ में देखें तो time complexity compile time और run time का sum मानी जाती है।

किसी algorithm कि time complexity को numerical form में represent करने के लिए कुछ notations यूज़ की जाती है जिन्हें asymptotic notation कहा जाता है। इन notations के बारे में आगे बताया जा रहा है। 

1. Theta Notation (θ) – Asymptotic tight bound को denote करने के लिए इस notation का प्रयोग किया जाता है। 
2. Big Oh Notation (O) – Asymptotic upper bound denote करने के लिए इस notation का प्रयोग किया जाता है। 
3. Omega Notation (Ω) – Asymptotic lower bound denote करने के लिए इस notation का प्रयोग किया जाता। है।