เรื่องที่ Software Engineer ควรรู้ - โครงสร้างข้อมูล (Data Structures)

การเป็น Software Engineer ที่เชี่ยวชาญไม่ได้หมายถึงเพียงแค่การเขียนโปรแกรมให้ทำงานได้เท่านั้น แต่ยังเกี่ยวข้องกับการเขียนโปรแกรมที่มีประสิทธิภาพและสามารถจัดการกับข้อมูลจำนวนมากได้อย่างเหมาะสม หนึ่งในหัวข้อพื้นฐานที่สำคัญที่สุดในสาขานี้คือ "โครงสร้างข้อมูล" หรือ Data Structures ซึ่งมีบทบาทสำคัญในการออกแบบและพัฒนาโซลูชั่นในซอฟต์แวร์

โครงสร้างข้อมูลคืออะไร?

โครงสร้างข้อมูลคือวิธีการจัดเก็บและจัดการข้อมูลเพื่อให้ง่ายต่อการเข้าถึงและแก้ไข โดยมีหลายแบบให้เลือกใช้ตามความต้องการและลักษณะของปัญหาที่ต้องการแก้ไข โครงสร้างข้อมูลที่ดีจะช่วยให้การทำงานของโปรแกรมรวดเร็วและใช้ทรัพยากรได้อย่างมีประสิทธิภาพ

โครงสร้างข้อมูลพื้นฐานที่ Software Engineer ควรรู้

1. Array

Array เป็นโครงสร้างข้อมูลแบบลำดับที่เก็บข้อมูล แล้วแต่ประเภทในรูปแบบเป็นแถวเดี่ยวหรือหลายมิติ ข้อดีคือการเข้าถึงข้อมูลทำได้ในเวลา O(1) แต่ข้อเสียคือการเพิ่มหรือลบข้อมูลต้องทำการย้ายข้อมูลทั้งหมด

# การใช้งาน Array
numbers = [1, 2, 3, 4, 5]
print(numbers[2]) # Output: 3

2. Linked List

Linked List เป็นโครงสร้างข้อมูลที่มีการเชื่อมโยงระหว่างจุดข้อมูลแต่ละตัว ข้อมูลภายใน node สามารถชี้ไปยัง node ถัดไปได้ ทำให้ง่ายต่อการเพิ่มหรือลบข้อมูล แต่การเข้าถึงข้อมูลใช้เวลา O(n)

# การใช้งาน Linked List เบื้องต้น
class Node:
    def __init__(self, data):
        self.data = data
        self.next = None

head = Node(1)
second = Node(2)
third = Node(3)
head.next = second
second.next = third

# การ traversal
current = head
while current:
    print(current.data)
    current = current.next
# Output: 1 2 3

3. Stack

Stack เป็นโครงสร้างข้อมูลแบบ LIFO (Last-In, First-Out) ซึ่งการเพิ่มและการเข้าถึงข้อมูลจะเกิดขึ้นที่ด้านบนสุดของ stack เท่านั้น ตัวอย่างของการใช้งาน stack คือฟังก์ชั่น call stack ในโปรแกรม

# การใช้งาน Stack
stack = []
stack.append(1)
stack.append(2)
print(stack.pop()) # Output: 2

4. Queue

Queue คือโครงสร้างข้อมูลแบบ FIFO (First-In, First-Out) ที่เหมาะสำหรับการจัดการคิวข้อมูล เช่น การบริการลูกค้าหรือการจัดคิวของงาน

# การใช้งาน Queue
from collections import deque
queue = deque()
queue.append(1)
queue.append(2)
print(queue.popleft()) # Output: 1

5. Tree

Tree เป็นโครงสร้างข้อมูลลำดับชั้นที่ประกอบด้วย node และ child node ซึ่งเหมาะสำหรับข้อมูลที่มีโครงสร้างต้นไม้ เช่น ไฟล์ระบบ เรามักใช้ Binary Tree เป็นพื้นฐาน

# การใช้งาน Binary Tree เบื้องต้น
class TreeNode:
    def __init__(self, data):
        self.data = data
        self.left = None
        self.right = None

root = TreeNode(1)
root.left = TreeNode(2)
root.right = TreeNode(3)

6. Hash Table

Hash Table เป็นโครงสร้างข้อมูลที่จัดเก็บข้อมูลแบบคู่ของคีย์และค่า โดยมีประสิทธิภาพในการเข้าถึงในเวลาเฉลี่ย O(1) อย่างไรก็ตามควรระวังการเกิด collision

# การใช้งาน Hash Table
hash_table = {}
hash_table["name"] = "Jane"
print(hash_table.get("name")) # Output: Jane

ความสำคัญของโครงสร้างข้อมูล

การเลือกใช้โครงสร้างข้อมูลที่เหมาะสมเป็นสิ่งสำคัญในการพัฒนาซอฟต์แวร์ เนื่องจากส่งผลต่อประสิทธิภาพของโปรแกรมโดยตรง นักพัฒนาจำเป็นต้องทำความเข้าใจถึงข้อดีและข้อเสียของโครงสร้างข้อมูลแต่ละชนิด รวมถึงการใช้งานในสถานการณ์จริง

เมื่อ Software Engineers มีความรู้ความเข้าใจในโครงสร้างข้อมูลที่ถูกต้องแล้ว จะสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพของโปรแกรมได้อย่างมหาศาล ไม่ว่าจะเป็นการลดเวลาการประมวลผลหรือการใช้ทรัพยากรระบบอย่างรู้คุณค่า

Conclusion

โครงสร้างข้อมูลเป็นหัวใจสำคัญในการพัฒนาซอฟต์แวร์ที่มีประสิทธิภาพ การเรียนรู้และทำความเข้าใจเกี่ยวกับประเภทต่างๆ เช่น Arrays, Linked Lists, Stacks, Queues, Trees, และ Hash Tables จะช่วยให้ Software Engineers สามารถสร้างและปรับปรุงโซลูชั่นที่ซับซ้อนได้อย่างมั่นใจ

หากคุณสนใจในการศึกษาความซับซ้อนและความงดงามของโครงสร้างข้อมูลไปอีกขั้น และพัฒนาทักษะการเขียนโปรแกรมให้ก้าวหน้า ลองมาค้นพบกับเราที่ Expert-Programming-Tutor ซึ่งเรามีหลักสูตรที่ครอบคลุมทุกแง่มุมในการปูพื้นฐานและพัฒนาเส้นทางสู่การเป็นนักพัฒนาซอฟต์แวร์มืออาชีพค่ะ

หมายเหตุ: ข้อมูลในบทความนี้อาจจะผิด โปรดตรวจสอบความถูกต้องของบทความอีกครั้งหนึ่ง บทความนี้ไม่สามารถนำไปใช้อ้างอิงใด ๆ ได้ ทาง EPT ไม่ขอยืนยันความถูกต้อง และไม่ขอรับผิดชอบต่อความเสียหายใดที่เกิดจากบทความชุดนี้ทั้งทางทรัพย์สิน ร่างกาย หรือจิตใจของผู้อ่านและผู้เกี่ยวข้อง

หากเจอข้อผิดพลาด หรือต้องการพูดคุย ติดต่อได้ที่ https://m.me/expert.Programming.Tutor/