Əsas terminlər və təriflər

3.1 Verilənlər üzərində əməliyyatlar: əlavə etmə, silmə, axtarış

Əlavə etmə (Insert):

Verilənlər quruluşuna yeni elementin əlavə edilməsi əməliyyatı. Əlavə etmə başlanğıcda, sonda və ya istənilən mövqedə edilə bilər.

Silmə (Delete):

Verilənlər quruluşundan elementin silinməsi əməliyyatı. Silmə elementin dəyərinə, indeksinə və ya mövqeyinə görə baş verə bilər.

Axtarış (Search):

Verilənlər quruluşunda elementin tapılması əməliyyatı. Axtarış dəyərə və ya digər ölçütlərə görə edilə bilər.

Əməliyyatların nümunələri:

• Massivlər: Əlavə etmə və silmə elementlərin sürüşdürülməsini tələb edir, bu isə vaxt baxımından baha başa gələ bilər — O(n).
• Bağlı siyahılar: Əlavə etmə və silmə, əgər düyünün mövqeyi məlumdursa, O(1) vaxtda baş verə bilər.
• Hash-cədvəllər: Axtarış, əlavə etmə və silmə adətən orta halda O(1) vaxtda yerinə yetirilir.
• Ağaclar: Axtarış, əlavə etmə və silmə əməliyyatları balanslı ağaclarda O(log n) vaxtda həyata keçirilə bilər.

3.2 Əsas anlayışlar: massiv, siyahı, stack, növbə

Massiv

Massiv — eyni tipdən olan elementlər ardıcıllığıdır, hansı ki, indeks vasitəsilə əldə edilə bilər.

Əməliyyatların mürəkkəbliyi: İndeks üzrə giriş — O(1), əlavə etmək və silmək — O(n).

Nümunə: Massivin yaradılması, elementin dəyişdirilməsi və nəticənin çıxarılması

# Rəqəmlərdən ibarət massiv yaradırıq
arr = [1, 2, 3, 4, 5]

# 2-ci indeksdəki elementi dəyişirik (üçüncü element, çünki indeksləşmə 0-dan başlayır)
arr[2] = 10

# Dəyişdirilmiş massivi çıxarırıq
print(arr)  # Çıxış: [1, 2, 10, 4, 5]

# Massivin sonuna yeni element əlavə edirik
arr.append(6)
print(arr)  # Çıxış: [1, 2, 10, 4, 5, 6]

# İndeks üzrə element silirik
del arr[1]
print(arr)  # Çıxış: [1, 10, 4, 5, 6]

Siyahı

Siyahı — elementlər kolleksiyasıdır, burada hər bir element növbəti elementə (birbağlı siyahı) və ya növbəti və əvvəlki elementə (ikibağlı siyahı) istinad edir.

Əməliyyatların mürəkkəbliyi: Əlavə etmək və silmək — O(1) əgər mövqe bilinir, axtarış — O(n).

Nümunə: Sadə birbağlı siyahının yaradılması və onun dolaşılması

# Siyahı düyününün strukturunu təyin edirik
class Node:
    def __init__(self, data):
        self.data = data
        self.next = None

# Birbağlı siyahı yaradırıq
node1 = Node("101")
node2 = Node("102")
node3 = Node("103")

# Düyünləri əlaqələndiririk
node1.next = node2
node2.next = node3

# Siyahının başlanğıcını təyin edirik
list_head = node1

# Siyahıdan keçirik və verilənləri çıxarırıq
current = list_head
while current:
    print(current.data)
    current = current.next

# Çıxış:
# 101
# 102
# 103

Stack

Stack — elementlər kolleksiyasıdır, LIFO (Last In, First Out): sonuncu əlavə olunan birinci çıxır.

Əməliyyatların mürəkkəbliyi: Əlavə etmək (push) və silmək (pop) — O(1).

Nümunə: Mötərizələrin balanslılığını yoxlamaq üçün stack-in reallaşdırılması və tətbiqi

def is_balanced(expression):
    stack = []
    opening = "({["
    closing = ")}]"
    pairs = {")": "(", "}": "{", "]": "["}
    
    for char in expression:
        if char in opening:
            stack.append(char)
        elif char in closing:
            if not stack or stack.pop() != pairs[char]:
                return False
    
    return len(stack) == 0

# Müxtəlif ifadələri yoxlayırıq
print(is_balanced("({[]})"))  # Çıxış: True
print(is_balanced("([)]"))    # Çıxış: False
print(is_balanced("(("))      # Çıxış: False

Növbə (Queue)

Növbə — elementlər kolleksiyasıdır, FIFO (First In, First Out): birinci əlavə olunan birinci çıxır.

Əməliyyatların mürəkkəbliyi: Əlavə etmək (enqueue) və silmək (dequeue) — O(1).

Nümunə: Tapşırıqların emulyasiyası üçün növbənin reallaşdırılması və istifadəsi

from collections import deque

class TaskQueue:
    def __init__(self):
        self.queue = deque()

    def add_task(self, task):
        self.queue.append(task)
        print(f"Tapşırıq '{task}' növbəyə əlavə edildi")

    def process_task(self):
        if self.queue:
            task = self.queue.popleft()
            print(f"Tapşırığı emal edirik: '{task}'")
        else:
            print("Növbə boşdur")

    def display_queue(self):
        print("Cari tapşırıqlar növbəsi:", list(self.queue))

# Tapşırıqlar növbəsi yaradırıq və istifadə edirik
task_queue = TaskQueue()

task_queue.add_task("Email göndərmək")
task_queue.add_task("Məlumat bazasını yeniləmək")
task_queue.add_task("Hesabat yaratmaq")

task_queue.display_queue()

task_queue.process_task()
task_queue.process_task()

task_queue.display_queue()

# Çıxış:
# Tapşırıq 'Email göndərmək' növbəyə əlavə edildi
# Tapşırıq 'Məlumat bazasını yeniləmək' növbəyə əlavə edildi
# Tapşırıq 'Hesabat yaratmaq' növbəyə əlavə edildi
# Cari tapşırıqlar növbəsi: ['Email göndərmək', 'Məlumat bazasını yeniləmək', 'Hesabat yaratmaq']
# Tapşırığı emal edirik: 'Email göndərmək'
# Tapşırığı emal edirik: 'Məlumat bazasını yeniləmək'
# Cari tapşırıqlar növbəsi: ['Hesabat yaratmaq']

3.3 Məlumat strukturlarının müxtəlif növləri arasındakı fərqlər

Bax bu, müxtəlif növ məlumat strukturlarının əsas fərqləridir:

Massivlər:

• Giriş: İndeks üzrə sürətli giriş — O(1).
• Ölçünün dəyişməsi: Sabit ölçü, artırmaq üçün bütün elementlərin kopyalanması tələb olunur — O(n).
• Uyğunluğu: Elementlərə təsadüfi giriş üçün, məlumatların ölçüsü əvvəlcədən məlumdursa.

Linqed listlər (Linked Lists):

• Giriş: İndeks üzrə yavaş giriş — O(n).
• Ölçünün dəyişməsi: Ölçüsü asanlıqla dəyişdirilir, əlavə etmə və silmə O(1) vaxt alır.
• Uyğunluğu: Elementlərin tez-tez əlavə olunması və silinməsi üçün.

Stack (Yığın):

• İş prinsipi: LIFO.
• Əməliyyatlar: Əlavə etmə və silmə yalnız bir tərəfdən — O(1).
• Uyğunluğu: Tapşırıqların geriyə doğru icrası, funksiya çağırışlarının idarə olunması üçün.

Queue (Növbə):

• İş prinsipi: FIFO.
• Əməliyyatlar: Əlavə etmə və silmə fərqli tərəflərdə həyata keçirilir — O(1).
• Uyğunluğu: Tapşırıqları daxil olma ardıcıllığı ilə idarə etmək üçün.

3.4 Müxtəlif məlumat strukturlarının tətbiqi

Müxtəlif məlumat strukturlarının praktikada istifadəsinə nümunələr:

Massivlər

Həftənin günləri və ya ilin ayları kimi sabit uzunluqlu məlumatların saxlanılması.

Nümunə: Həftənin günləri ilə işləmək üçün massivdən istifadə

# Həftənin günləri olan massiv yaradırıq
days = ["Bazar ertəsi", "Çərşənbə axşamı", "Çərşənbə", "Cümə axşamı", "Cümə", "Şənbə", "Bazar"]

# Günün indeks üzrə əldə olunması (məsələn, üçüncü gün)
print(days[2])  # Çap: Çərşənbə

# Günün adını dəyişdiririk
days[0] = "Bazar ertəsi (həftənin başlanğıcı)"
print(days[0])  # Çap: Bazar ertəsi (həftənin başlanğıcı)

# Həftənin bütün günlərini keçiririk
for day in days:
    print(day)

# Çap:
# Bazar ertəsi (həftənin başlanğıcı)
# Çərşənbə axşamı
# Çərşənbə
# Cümə axşamı
# Cümə
# Şənbə
# Bazar

Bağlı siyahılar

Kolleksiyaların dinamik istifadəsi, harada elementlər kolleksiyanın ortasından əlavə edilə və ya çıxarıla bilər.

Nümunə: İşlər siyahısını saxlamaq üçün bağlı siyahının yaradılması və istifadəsi

class TodoItem:
    def __init__(self, task):
        self.task = task
        self.next = None

class TodoList:
    def __init__(self):
        self.head = None

    def add_task(self, task):
        new_item = TodoItem(task)
        if not self.head:
            self.head = new_item
        else:
            current = self.head
            while current.next:
                current = current.next
            current.next = new_item

    def display_tasks(self):
        current = self.head
        if not current:
            print("İşlər siyahısı boşdur")
        else:
            while current:
                print(f"- {current.task}")
                current = current.next

# İşlər siyahısını yaradırıq və istifadə edirik
todo = TodoList()
todo.add_task("Marketdən ərzaq al")
todo.add_task("Anama zəng et")
todo.add_task("Təqdimata hazırlaş")

print("Mənim işlər siyahım:")
todo.display_tasks()

# Çap:
# Mənim işlər siyahım:
# - Marketdən ərzaq al
# - Anama zəng et
# - Təqdimata hazırlaş

Yığın

Tapşırıqların tərs qaydada icrası, məsələn, rekursiyada funksiya çağırışlarının işlənməsi, əməliyyatların ləğvi (undo).

Nümunə: Yığın istifadə edərək stringi tərsinə çevirmək

def reverse_string(s):
    stack = []
    # Stringin hər bir simvolunu yığına yerləşdiririk
    for char in s:
        stack.append(char)
    
    reversed_s = ''
    # Yığından simvolları çıxararaq tərs string yaradırıq
    while stack:
        reversed_s += stack.pop()
    
    return reversed_s

# İstifadə nümunəsi
original = "Hello, World!"
reversed_str = reverse_string(original)
print(f"Əsas string: {original}")
print(f"Tərsinə çevrilmiş string: {reversed_str}")

# Çap:
# Əsas string: Hello, World!
# Tərsinə çevrilmiş string: !dlroW ,olleH

Növbə

Tapşırıqların daxil olma sırasına uyğun idarə edilməsi, məsələn, printerdəki tapşırıqlar, müştərilərin xidmət növbəsi.

Nümunə: Sənədlərin çap növbəsinin simulyasiyası

from collections import deque

class PrinterQueue:
    def __init__(self):
        self.queue = deque()

    def add_document(self, document):
        self.queue.append(document)
        print(f"Sənəd '{document}' çap növbəsinə əlavə edildi")

    def print_document(self):
        if self.queue:
            document = self.queue.popleft()
            print(f"Sənəd çap olunur: '{document}'")
        else:
            print("Çap növbəsi boşdur")

    def display_queue(self):
        print("Hal-hazırkı çap növbəsi:", list(self.queue))

# Çap növbəsini yaradırıq və istifadə edirik
printer = PrinterQueue()
printer.add_document("Hesabat")
printer.add_document("Təqdimat")
printer.add_document("Müqavilə")
printer.display_queue()
printer.print_document()
printer.print_document()
printer.display_queue()

# Çap:
# Sənəd 'Hesabat' çap növbəsinə əlavə edildi
# Sənəd 'Təqdimat' çap növbəsinə əlavə edildi
# Sənəd 'Müqavilə' çap növbəsinə əlavə edildi
# Hal-hazırkı çap növbəsi: ['Hesabat', 'Təqdimat', 'Müqavilə']
# Sənəd çap olunur: 'Hesabat'
# Sənəd çap olunur: 'Təqdimat'
# Hal-hazırkı çap növbəsi: ['Müqavilə']

Bu nümunədə biz çap növbəsinin sadə simulyasiyasını yaratdıq. Sənədlər növbənin sonuna əlavə edilir və daxil olma sırasına uyğun çap edilir, bu isə FIFO (First In, First Out) prinsipini nümayiş etdirir.