Иерархическая организация данных

Стек

Очередь

Более сложной, чем рассмотренные выше из предусмотренных в современных системах программирования структур данных, является очередь (файл).

Понятие «файл» при всей своей привычности употребляется в информатике в нескольких не совсем совпадающих смыслах. Здесь мы остановимся лишь на представлении о файле как однородной упорядоченной динамической структуре последовательного доступа - очереди.

Очередь есть линейно упорядоченный набор следующих друг за другом компонент, доступ к которым происходит по следующим правилам:

1) новые компоненты могут добавляться лишь в хвост очереди;

2) значения компонент могут читаться (извлекаться) лишь в порядке следования компонент от головы к хвосту очереди.

Размер очереди заранее не оговаривается и теоретически может считаться бесконечным. Для запоминания (хранения) компонент очереди часто используют внешние запоминающие устройства большой емкости - магнитные диски и ленты. Отсюда другое название очереди - файл (на английском это слово имеет ряд значений, в том числе «картотека», «шеренга», «очередь»).

Исторически слово «файл» стало впервые применяться в информатике для обозначения последовательного набора каких-либо данных или команд (программа), хранящихся на внешнем запоминающем устройстве. Несколько позже были осознаны абстрактные, не зависящие от магнитных дисков и лент, свойства очереди как структуры данных, полезные при решении многих задач обработки - информации. Такой принцип извлечения и добавления компонент к очереди часто; называется «первым вошел - первым вышел» (английская аббревиатура - «FIFO»).

Рисунок 3. Иллюстрация «очереди»

[21 cлайд]

Существует (и часто используется) и другая структура данных, в которой тот элемент, который первый в нее помещался, выходит последним и, наоборот, тот, который последним входит, выходит первым (английская аббревиатура «LIFO»). Такая структура получила названиестек (или магазин - по сходству с магазином стрелкового оружия).

Рисунок 4. Иллюстрация «стека»

Стеки и принцип LIFO находят очень широкое применение в информатике.

[22 cлайд]

Во всех рассмотренных выше структурах отдельные элементы (компоненты, поля, составляющие) структуры были формально равноправны. Существует, однако, широкий круг задач, в которых одни данные естественным образом «подвязаны» к другим. В этом случае возникает соподчиненная (иерархическая) структура данных. Ограничимся конкретным примером. Представим себе генеалогическое дерево, корень которого - имя человека, на следующем уровне - имена его родителей, еще на следующем - имена родителей родителей и т.д. Такая структура называется двоичным деревом.

Рисунок 5. Структура типа «двоичное дерево»;
пара ближайших по горизонтали кружков - мужское и женское имя

Как структурировать эти данные (имена)? Для помещения их в текстовый массив и запись трудно придумать логически оправданный порядок следования. Самое разумное - создать динамическую структуру, современные языки программирования позволяют это делать и обрабатывать такие структуры с высокой эффективностью.

[23 cлайд]

5.2. Понятие «файл» и «файловая система».