การเขียนโปรแกรมนั้นไม่ได้เป็นเพียงแค่การเรียนรู้ภาษา แต่ยังรวมถึงการเข้าใจหลักการทำงานของโครงสร้างข้อมูลต่างๆ ด้วย Heap หรือที่เรียกเต็มๆ ว่า binary heap เป็นโครงสร้างข้อมูลประเภทหนึ่งที่มีลักษณะเป็นต้นไม้ที่สมบูรณ์ (complete tree) และมักถูกใช้เป็นส่วนประกอบหลักในการสร้าง priority queue ซึ่งเป็นที่นิยมในแอปพลิเคชั่นหลากหลายด้าน เช่น การจัดการคิวในงานประมวลผล, อัลกอริทึมสำหรับกราฟ เป็นต้น ในบทความนี้ เราจะมาดูวิธีการสร้าง Heap ด้วยภาษา Rust ซึ่งเป็นภาษาที่ได้รับความนิยมจากผู้พัฒนาที่ต้องการระบบที่ปลอดภัยและมีประสิทธิภาพสูง
ก่อนที่เราจะลงมือเขียนโค้ด มาทำความเข้าใจกันก่อนว่า Heap คืออะไร และทำงานอย่างไร โดยส่วนมากแล้ว Heap จะมีสองประเภท คือ max-heap และ min-heap ซึ่ง max-heap จะมีคุณสมบัติคือ สมาชิกที่เป็นพ่อแม่ (parent) จะต้องมีค่ามากกว่าสมาชิกลูก (children) ทุกตัว ส่วน min-heap ก็ใกล้เคียงกัน แต่พ่อแม่จะมีค่าน้อยกว่าลูกทุกตัว
Rust เป็นภาษาที่มีการจัดการหน่วยความจำที่ละเอียดอ่อน สามารถช่วยให้คุณสร้างความปลอดภัยในโปรแกรมได้ดีเยี่ยม ในตัวอย่างนี้ เราจะสร้าง min-heap เพื่อความเข้าใจที่ดี
ในตัวอย่างนี้ เราได้สร้างโครงสร้างเบื้องต้นของ Heap ซึ่งใช้ `Vec
ฟังก์ชัน `bubble_up` ใช้สำหรับการจัดเรียงข้อมูลภายใน heap ให้มีลักษณะของ min-heap หากพบว่าข้อมูลของลูกน้อยกว่าพ่อแม่ แต่หากไม่เป็นเช่นนั้นก็จะหยุดลูป
ในฟังก์ชัน `pop` เราจะนำสมาชิกที่มีค่าต่ำสุดออกจาก heap ตามลักษณะของ min-heap และจากนั้นเรียกใช้ `bubble_down` เพื่อจัดเรียง heap ใหม่
Heap สามารถนำไปใช้ในหลายที่ ไม่ว่าจะเป็นงานที่ต้องมีการจัดการกับข้อมูลที่มีลำดับความสำคัญ เช่น การจัดลำดับงานให้กับผู้ปฏิบัติงาน (job scheduling), การพัฒนาอัลกอริทึมสำหรับค้นหาเส้นทางในกราฟ (graph traversal algorithms อย่าง Dijkstra's algorithm หรือ A* search), ระบบจัดการข้อมูลการจราจร เป็นต้น
การที่เราเข้าใจปฏิบัติการเหล่านี้จะช่วยให้เราสามารถพัฒนาโปรแกรมที่มีประสิทธิภาพและเชื่อถือได้ ที่ Expert-Programming-Tutor (EPT) เราให้ความสำคัญกับการสอนให้นักเรียนเข้าใจหลักการพื้นฐานเช่นนี้ เพื่อพัฒนารากฐานที่แข็งแกร่งในการเป็นนักพัฒนาซอฟต์แวร์ที่ดี เรียนรู้การใช้งานและการสร้างโครงสร้างข้อมูลที่ซับซ้อนด้วยตนเองเป็นสิ่งสำคัญที่จะช่วยยกระดับความสามารถในการเขียนโปรแกรมของคุณ
อย่าลืมว่าการเขียนโปรแกรมไม่ใช่เพียงการเรียนรู้วิธีใช้งานไลบรารี แต่ยังรวมถึงการสร้างไลบรารีด้วยมือของคุณเอง ที่ EPT เรายินดีช่วยเหลือคุณเพื่อให้คุณก้าวทันโลกการเขียนโปรแกรมในปัจจุบันและอนาคต ถ้าคุณสนใจรับความรู้ที่ไม่มีที่สิ้นสุดในเส้นทางการเป็นนักพัฒนาซอฟต์แวร์ มาร่วมศึกษากับเราที่ EPT วันนี้!
หมายเหตุ: ข้อมูลในบทความนี้อาจจะผิด โปรดตรวจสอบความถูกต้องของบทความอีกครั้งหนึ่ง บทความนี้ไม่สามารถนำไปใช้อ้างอิงใด ๆ ได้ ทาง EPT ไม่ขอยืนยันความถูกต้อง และไม่ขอรับผิดชอบต่อความเสียหายใดที่เกิดจากบทความชุดนี้ทั้งทางทรัพย์สิน ร่างกาย หรือจิตใจของผู้อ่านและผู้เกี่ยวข้อง
หากมีข้อผิดพลาด/ต้องการพูดคุยเพิ่มเติมเกี่ยวกับบทความนี้ กรุณาแจ้งที่ http://m.me/Expert.Programming.Tutor
085-350-7540 (DTAC)
084-88-00-255 (AIS)
026-111-618
หรือทาง EMAIL: NTPRINTF@GMAIL.COM