C++ Programlama Dilinde Veri Yapıları kitabı, C++ öğrenenler için temel veri yapıları konusunda kapsamlı bir rehberdir Bu kitapla veri yapıları öğrenip uygulamalarınızda etkin kullanabilirsiniz

C++ programlama dilinin en önemli özelliklerinden biri veri yapılarına verdiği önemdir. Veri yapıları programlama dillerindeki en temel yapı bloklarından biridir ve C++ programlama dilinde farklı türde veri yapıları kullanılarak programlama işlemleri gerçekleştirilebilir.

Veri yapıları, programlama işlemi boyunca kullanılan ve düzenli bir şekilde depolanacak verilerin yapısını tanımlayan özelliklerdir. Bu yapılar önceden tanımlanarak, programlama işlemi boyunca verilerin düzenli bir şekilde depolanması ve istenilen şekilde erişilmesi sağlanır. Bu sayede programlama işlemleri daha hızlı ve kolay bir şekilde gerçekleştirilebilir.

C++ programlama dilinde kullanılabilen veri yapıları arasında diziler, liste yapıları, ağaç yapıları ve graf yapıları yer alır. Bu yapıların her biri farklı özelliklere sahip olup, programlama işlemleri için çeşitli avantajlar sunarlar. Bu nedenle, C++ programlama dilinde veri yapılarını iyi bir şekilde tanımlamak ve kullanmak programlama işlemlerinin başarıya ulaşması için oldukça önemlidir.

C++ programlama dilinde veri yapıları programlama işlemlerinde oldukça önemlidir. Hangi yapıların kullanılacağı işlemlerin yapısal özelliğine göre belirlenir. İşlemlerin daha hızlı ve doğru bir şekilde gerçekleştirilmesi için doğru veri yapıları seçilmelidir.

Veri Yapıları Nedir?

Veri yapıları, programlamada kullanılan verilerin farklı yöntemlerle saklanması ve organize edilmesini sağlayan bir kavramdır. Veri yapılarının amacı, verilerin daha etkili işlenmesi için uygun bir şekle getirilmesidir.

Bir veri yapısının temel özellikleri şunlardır:

• Verilerin saklanması için gerekli bellek alanını belirleme
• Verilerin depolanmasında etkili ve hızlı bir yöntem sağlama
• Verilerin işlenmesinde kolaylık sağlama

Veri yapıları farklı türleriyle birlikte kullanıcıya birçok avantaj sağlamaktadır. Bu yapıların kullanımı programlama diline göre farklılık gösterebilir. C++ programlama dilinde kullanılan veri yapıları şunlardır:

Diziler ve Liste Yapıları

C++ programlama dilinde en yaygın kullanılan veri yapıları arasında diziler ve liste yapıları yer alır. Diziler, aynı veri tipindeki tek boyutlu ya da çok boyutlu elemanların sıralı olarak depolandığı veri yapılarıdır. C++ dilinde dizi boyutu önceden tanımlandığı için, bu boyutlarda değişiklik yapmak mümkün değildir. Diziler, verilerin erişimi ve manipülasyonu açısından kolaylık sağlarlar.

Liste yapıları ise, verilerin parça parça depolanması ve sonraki elemanın bellekteki adresi ile ilişkilendirilmesi ile oluşan yapılar olarak tanımlanabilir. Bu özellikleri sayesinde liste yapıları, dinamik bellek yönetimi açısından önem taşırlar. Liste yapıları, dizilere göre boyutları değişken olan, veri ekleme ve silme işlemlerinde esnekliğe sahip olan veri yapılarıdır.

Dizilerin kullanımı son derece kolaydır. Dizi elemanları, "[]" sembolü ile erişilir ve manipüle edilir. Özellikle çok boyutlu diziler, matrislerin davranışını gösterir ve birden fazla boyutlu problem çözümlerinde sıklıkla kullanılırlar. Diziler, verilerin hızlı ve etkili bir şekilde erişimi ve işlenmesi için ideal bir yapıdır.

Liste yapıları ise, birden fazla veri öğesinden oluşan veri yapılarını kolayca yönetebilmek için kullanılır. Bağlı liste yapıları, elemanlarının ardışık olarak olmadığı ve önceki ve sonraki elemanlarının bellek bağlantıları sayesinde birbirine bağlandığı bir veri yapısıdır. Bu yapı, elemanın konumu değiştirilerek veri manipülasyonu için daha da kullanılabilir hale getirir. Dairesel bağlı liste ve çift bağlı liste yapıları da benzer şekilde çalışır, ancak birkaç farklı yapıya sahiptirler.

Dizilerin Kullanımı ve Özellikleri

C++ programlama dilindeki veri yapılarından biri olan diziler, tek tip veri türünden oluşan ve büyük miktarda veri depolamaya yarayan yapı türüdür. Diziler, aynı türdeki verileri bir arada tutarak, erişimi kolaylaştırır. Diziler kullanılarak, veriler sıralı ve belirli bir şekilde depolanır ve gereksinimler doğrultusunda kolayca erişilebilir.

Bir dizi oluşturulurken, belirli bir boyuta sahip olması gerekir. Bu boyut, dizi tanımlandığında belirtilir ve sonradan değiştirilemez. Diziler, ayırt etme amacıyla indekslenirler. Dizi elemanlarına erişmek için, indeks numarası kullanılır. Dizilerin boyutlandırılması, program gereksinimlerine göre değişebilir.

Dizilerin kullanımı, birçok programlama çalışmasında oldukça faydalıdır. Dizi kullanarak, birden fazla elemanın işlemleri kolayca gerçekleştirilebilir. Diziler, büyük veri hacimlerinin işlenmesinde de önemlidir. Dizilerde yapılan işlemler hızlı bir şekilde gerçekleştirilebilir ve böylece işletme süresi de kısalır.

Dizilerin Avantajları ve Dezavantajları

Diziler, veri yapıları arasında en sık kullanılan yapı tiplerinden biridir. Dizilerin pek çok avantajı bulunmaktadır. Bunlardan en önemlisi, bellekte sürekli olarak yer kaplamayan bir yapı tipi olmalarıdır. Dizi yapıları, bir kez tanımlanarak, bellekte sabit bir yer kaplarlar ve veriler dinamik olarak bu bellek alanına eklenir.

Dizilerin bir diğer avantajı ise, verilere hızlı bir şekilde erişim sağlamalarıdır. Dizi elemanlarının adresleri bellidir ve bu nedenle bir elemana erişmek için, ilgili adresi öğrenmek yeterlidir. Bunun yanı sıra, dizilerle toplu işlemler yapmak da oldukça kolaydır. Örneğin, diziler üzerinde birden çok elemana aynı anda erişim sağlanabilir veya tüm elemanlarını sıralamak mümkündür.

Ancak dizilerin dezavantajları da bulunmaktadır. Dizi yapısı, sabit bir boyuta sahip olduğu için, eleman sayısı azaltılamaz veya arttırılamaz. Ayrıca, dizi yapısının elemanları birbirinden farklı türde olamaz. Bu nedenle, büyük ve karmaşık verileri depolama konusunda sınırlıdırlar.

Dizilerin avantajlarını ve dezavantajlarını görsel olarak daha iyi anlamak için aşağıdaki tabloyu inceleyebilirsiniz:

Çok Boyutlu Dizilerin Kullanımı

C++ programlama dilinde çok boyutlu diziler, birçok farklı boyut ve büyüklükte matrisler oluşturmak için kullanılabilir. Bu matrisler, her boyutta aynı boyutlu eşit elemanlara sahip olabilir. Örneğin, bir iki boyutlu dizi, belirli bir satır ve sütun sayısı olan öğeleri içeren bir matrisdir.

Çok boyutlu dizilerin tanımlanması, tek boyutlu dizilerle benzerdir. Farkları, dizinin boyutunu belirlemek için virgülle ayrılmış ek boyutlar tanılamanız gerektiğidir. Özellikle, bir iki boyutlu dizi için iki boyut belirleyeceğiz; örneğin:

int matris[3][4];

Bu dizi, 3 satır ve 4 sütundan oluşan 12 elemanlı bir matrisdir. Diğer boyutlu diziler de benzer şekilde tanımlanır. Bu matrisleri kullanarak, matematiksel işlemler yapmak, pikselleri işlemek veya daha karmaşık veri yapılarını oluşturmak gibi çeşitli uygulamaları gerçekleştirebilirsiniz.

Çok boyutlu dizilerin kullanımı birçok fırsat sunuyor olmakla birlikte, bu dizilerin aynı zamanda birkaç dezavantajı da vardır. En büyük dezavantajı, veri tahsisinin maliyeti ile ilgilidir. Yüksek boyutlu çok boyutlu diziler, büyük miktarda bellek kullanarak işlem sürelerini yavaşlatabilir. Buna ek olarak, çok boyutlu dizileri doğru işlemek için ekstra programlama bilgisi gerekebilir.

Liste Yapılarının Kullanımı ve Özellikleri

Liste yapıları, verileri düzenli bir şekilde saklamak için yaygın olarak kullanılan veri yapılarından biridir. Liste, verilerin bir araya getirilmesiyle oluşturulur ve her bir eleman diğerine bağlantılarla bağlıdır. Listenin başlangıcına "başlangıç noktası" ve sonuna "sonlandırma noktası" adı verilir. Listelerin iki temel türü vardır: bağlı liste ve dizi listesi.

Bağlı liste, listeye eleman eklendiğinde, önceki elementin bağlantısı yeni elemanın bağlantısı ile değiştirilir. Dizili listeler, elemanlarına dizinlerle erişmek için kullanılır. Bu listede, her eleman önceki bir öğeye dayanarak numaralanır.

Ayrıca, bağlı listeler tek bağlantılı, çift bağlantılı veya çift yönlü bağlantılı olabilirler. Her türün kullanımı, veriyi tutma ve erişme yöntemleri açısından farklılık gösterir.

Listeler, global tanımlama yapılarında ve birçok algoritma ve veri yapıları uygulamasında kullanılır. Örneğin, bir bağlı liste yapısını bir dizi gibi kullanarak program içinde değişiklik yapmak mümkündür.

Tablo: Liste Yapıları Özellikleri

Sonuç olarak, listeler, verileri düzenlemek için kullanışlı bir veri yapısıdır ve bağlı liste ve dizili liste gibi farklı türleri vardır. Listelerin kullanımı, erişim yöntemleri ve özellikleri, programlama dillerinde veri yapıları hakkında bilgi sahibi olan herkes için önemlidir.

Bağlı Liste Yapıları

Bağlı liste yapıları, C++ programlama dilinde kullanılan önemli veri yapıları arasında yer alır. Bunlar, elemanları birbirine bağlı olan liste yapılarıdır. Bağlı liste yapıları, dizilerden farklı olarak elemanların veri belleğinde birbirinin yanında sıralı olarak yer almamasını sağlar. Bu özellik sayesinde liste boyutu dinamik olarak belirlenebilir ve elemanların eklenmesi ya da çıkarılması daha kolay hale gelir.

Tek bağlı liste yapısı, her düğümün sadece bir sonraki düğümle bağlantılı olduğu bir yapıdır. Her bir düğüm, veri ve bir sonraki düğüme işaret eden bir gösterici içerir. Çift bağlı liste yapısı, her düğümün hem bir önceki hem de bir sonraki düğümle bağlantılı olduğu bir yapıdır. Her bir düğüm, veri, bir önceki düğüme işaret eden bir gösterici ve bir sonraki düğüme işaret eden bir gösterici içerir. Dairesel bağlı liste yapısı, son elemanın birinci elemana bağlandığı bir çift bağlı liste yapısıdır.

Bağlı liste yapıları, özellikle büyük veri kümeleri ve veri sıralama işlemleri için sıklıkla tercih edilen veri yapıları arasındadır. Ancak, döngüsel bağlı liste yapısının kullanımı bazı durumlarda kafa karışıklığına ve program hatalarına neden olabilmektedir. Bu nedenle, ilgili yapıların kullanımı konusunda dikkatli olunmalı ve pratik yaparak öğrenilmelidir.

Liste Yapılarının Avantajları ve Dezavantajları

Liste yapıları, birçok programlama işlemi için oldukça yararlıdır. Bazı avantajları arasında:

• Listeler, verilerin açıkça tanımlandığından daha esnek bir şekilde kullanılabilir.
• Listelere veri eklemek veya listeden veri silmek, dizilerle kıyaslandığında daha kolaydır.
• Bağlı liste yapıları, verilerin düzenlenmesi ve çıkartılması konusunda son derece etkilidir.
• Her bir düğüm, ayrı bir nesne olarak göründüğü için, liste yapıları genişletilebilir ve yeniden kullanılabilir.

Bununla birlikte, liste yapıları yapısı itibariyle bazı dezavantajlar da taşımaktadır:

• Listeler, dizilere kıyasla hafıza kullanımı açısından daha maliyetli olabilir.
• Elemanlara erişmek, dizilerin çalışma şekli kadar hızlı değildir ve listelerin arama işlemi daha zaman alıcı olabilir.
• İlk öğeye erişmek, sondaki öğeye göre daha fazla zaman alabilir.

Özet olarak, liste yapıları, bazı durumlarda yararlı olabilirken, diğer durumlarda dezavantajlarının da etkisi olabilir. Bu nedenle, kullanacakları programa ve işleme göre doğru yapıyı seçmek önemlidir.

Ağaç Yapıları

C++ programlama dilinde kullanılan veri yapıları arasında ağaç yapıları oldukça önemli bir yere sahiptir. Ağaç yapıları, düğümler ve bağlantılar ile oluşturulur ve hiyerarşik bir yapıya sahiptir. Ağaç yapısı, verilerin birbirleriyle ilişkilendirilmesi, sınıflandırılması ve depolanmasında kullanılır.

Ağaç yapıları, temel olarak ikili ağaç, soyut ağaç ve yapısal ağaç yapıları olarak üçe ayrılır. İkili ağaç, en fazla iki çocuğa sahip olan düğüm yapıları olarak tanımlanırken, soyut ağaçta herhangi bir düğüm sayısı olabilir. Yapısal ağaç ise farklı tiplerdeki düğümleri barındırabilir ve farklı düğüm yapıları arasında ilişkiler kurabilir.

Ağaç yapıları, genellikle programlama dilinde işlem yapmak için kullanılır. Örneğin, bir dosya sistemindeki klasörler ve alt klasörler, bir ağaç yapısı olarak ifade edilebilir. Ayrıca, bir veritabanında verilerin depolanması ve bağlantılı olması da ağaç yapıları kullanılarak gerçekleştirilebilir.

Ağaç yapıları, genellikle programlama dilleri arasında yer alır ve farklı dillerde kullanılabilir. Ancak, C++ programlama dilinde ağaç yapılarına özel olarak yer verilir ve bu yapılar diğer dillere göre daha önemli bir yere sahiptir. Ağaç yapısı kullanıldığında, veriler daha organize bir şekilde depolanabilir ve daha hızlı işlenebilir.

Temel Ağaç Yapıları

Temel ağaç yapıları, C++ programlama dilinde oldukça sık kullanılan veri yapılarıdır. Bu yapılar, hiyerarşik bir yapıya sahip olan verilerin depolanmasında ve işlenmesinde oldukça etkilidir. Temel ağaç yapıları arasında ikili ağaç, soyut ağaç ve yapısal ağaç yapıları yer almaktadır.

Ikili ağaç yapısı, her düğümün en fazla iki alt düğümü olan bir ağaç yapısıdır. Bu yapıda düğümler, kendi değerlerinin yanı sıra sol ve sağ alt dallarındaki değerleri de içerebilirler. İkili arama ağaçları, bu yapıya özel bir uygulama örneğidir.

Soyut ağaç yapısı, hiyerarşik bir yapısı olan verilerin temsili için kullanılır. Bu yapıda, veriler özellikle veri sıralanmasını veya kategorize etmeyi gerektirdiğinde kullanılır. Özellikle veritabanları ve web arama motorları gibi uygulamalarda sıklıkla kullanılır.

Yapısal ağaç yapısı, tipik olarak programcıların, uygulamalarının veri yapılarının modellenmesine izin veren bir veri yapısıdır. Bu yapıda bulunan düğümler, birbirleriyle farklı şekillerde ilişkilendirilebilirler. Programcılar, temel veri türleri için yapısal ağaç yapıları oluşturabilirler.

Temel ağaç yapıları, programcıların veri yapılarını organize etmek için kullandığı önemli bir araçtır. Programcılar, belirli bir sorunu çözmenin en iyi yolunu belirlemek için bu yapıları kullanarak genellikle daha verimli kod yazabilirler.

Ağaç Gezinme Yöntemleri

Ağaç yapısı, kök düğümden başlayarak dallar boyunca ilerleyerek her bir düğümün alt düğümlerini ziyaret etme mantığına dayalıdır. Ancak, ağaç yapısının büyüklüğü, karmaşıklığı ve dalgalı yapısı, gezinme işlemini yapmayı zorlaştırabilir. Bu nedenle, çeşitli ağaç gezinme yöntemleri kullanılmaktadır.

• Derinlik Öncelikli Gezinme: Bu yöntemde, ağacın kök düğümüne en yakın olan düğümler öncelikli olarak ziyaret edilir. Yani ağacın en alt seviyesindeki düğüme kadar ilerlenir ve bu seviyede gezinme işlemi tamamlanmadan önce bir üst seviye düğüme geçilir. Bu yöntemde, postorder, inorder ve preorder algoritmaları kullanılabilir.
• Genişlik Öncelikli Gezinme: Bu yöntemde, ağacın her seviyesindeki tüm düğümlere sırasıyla ulaşılır. Yani, ağacın en üst düzeyindeki düğümünden başlayarak her bir düğüm ziyaret edilir ve ardından bir sonraki seviyeye geçilir. Bu yöntem, BFS (Breadth-First Search) algoritması ile uygulanır.
• Simetrik Gezinme: Bu yöntemde, ağacın düğümleri sol ve sağ alt ağaçlarına ayrılmadan önce ziyaret edilir. Ağaç yapısına göre farklı şekillerde uygulanabilir. Düğümün sol alt ağacı ziyaret edildikten sonra düğüm ziyaret edilir, ardından sağ alt ağaç ziyaret edilir.

Bu gezinme yöntemlerinden hangisinin kullanılacağı, ağaç yapısının büyüklüğüne, doğasına ve amaçlarına göre değişir. Derinlik öncelikli gezinme, ağacın tüm düğümlerini ziyaret etmek isteyen kullanıcılar için uygundur. Genişlik öncelikli gezinme, ağacın tüm seviyelerine erişmek isteyenler için idealdir. Simetrik gezinme, bir dizi düğüm ziyaret etmek için kullanılabilir ve aynı zamanda ağacın bir dalındaki düğümleri bulmak için de kullanılabilir.

Graf Yapıları

Graf yapıları, matematiksel bir kavramdır ve birbirleriyle ilişkili nesneler arasındaki ilişkileri göstermek için kullanılır. C++ programlama dilinde graf yapılarının kullanımı oldukça yaygındır. Graf yapısı, çeşitli düğümler veya noktalar arasındaki bağlantıları gösteren bir veri yapısıdır.

Graf yapısı, birçok alanda kullanılır ve özellikleri, yapısı, oluşturma ve düzenleme yöntemleri oldukça farklıdır. Graf yapısı birçok farklı çeşide sahiptir ve bunlar, yönlü graf, yönsüz graf, ağırlıklı graf, ağırlıksız graf ve çoklu graf gibi türleri içerir. C++ programlama dili kullanarak, bu graf yapılarına kolaylıkla erişebilirsiniz.

Graf yapısı, bir veya daha fazla noktadan oluşur ve her nokta bir düğüm olarak bilinir. Bu düğümler, noktalar veya diğer nesneler arasındaki ilişkileri gösteren bağlantılarla birbirine bağlanır. Bir graf yapısı, düğümleri ve bu düğümler arasındaki bağlantıları içeren bir matrisle tanımlandığı için graf yaratmak ve kullanmak için matematiksel bir zihniyete sahip olmak gerekir.

Graf yapıları, verileri birbirine bağlamayı kolaylaştırdığı için kullanımı oldukça yaygındır. Graf veri yapısında, bir veya daha fazla nokta veya düğüm bir arada harmanlanabilir ve daha sonra onları bağlamak veya diğer düğümlere bağlamak mümkündür. C++ programlama dili, graf yapısı oluşturma, düzenleme ve silme işlemlerini kolaylaştıran yerleşik işlevleri seçenekleri sunar.

Graf Yapılarının Temel Özellikleri

Graf, matematiksel bir kavram olup, çizge olarak da ifade edilir. Çizge, birbirleriyle ilişkili nesnelerin noktalarının ve bu nesneler arasındaki bağları temsil eden çizgilerin bir araya gelmesiyle oluşan bir yapının adıdır. Graf yapısı, bu çizgelerin programlama dillerinde kullanılabilmesi için temsil edilmesi için bir veri yapısına dönüştürülmesine verilen isimdir.

Graf yapısı iki tip bağlantı içerir: düğümler (noktalar) ve kenarlar (çizgiler). Graf yapısı, düğümleri ve kenarlarını birlikte tutarak kısa yollar ve öncelikler gibi avantajları kullanarak birçok sorunu çözebilir. Ayrıca, graf yapısı, kullanıcıların bir nesnenin ne kadar yakın, ne kadar hızlı veya ne kadar etkili olduğunu anlamalarına yardımcı olmak için kullanılabilir.

Graf yapısının temel özellikleri arasında düğümler, kenarlar, yönlü veya yönsüz yapısı ve ağırlıklı veya ağırlıksız olan yapısı bulunur. Genel olarak, graf yapısı, birçok alanda, özellikle mühendislik, matematik ve bilgisayar bilimleri alanlarında kullanılan önemli bir veri yapısıdır.

Graf Ekleme ve Silme İşlemleri

Graf yapısı içerisinde yeni düğümler eklemek veya mevcut düğümleri silmek, yapının şekillenmesinde önemli bir yere sahiptir. Graf yapısı içerisinde bu işlemleri gerçekleştirmek için farklı yöntemler kullanılabilir.

Yeni bir düğüm ekleme işlemi, graf yapısının şekillenmesinde önemli bir rol oynar. Bu işlemi gerçekleştirmenin farklı yöntemleri mevcuttur.

• Doğrudan Ekleme: Yeni bir düğüm doğrudan graf yapısına eklenir.
• Çift Yönlü Bağlantı Ekleme: İki düğüm arasında yeni bir düğüm eklenerek, graf yapısı genişletilir.
• Köprü Ekleme: Bir düğümün farklı düğümlere bağlanmasını sağlar.

Mevcut bir düğümü silme işlemi de graf yapısı içerisinde önemli bir yere sahiptir. Bu işlemi gerçekleştirmek için farklı yöntemler kullanılabilir.

• Doğrudan Silme: Belirli bir düğüm direkt olarak graf yapısından silinebilir.
• Çift Yönlü Bağlantı Silme: İki düğüm arasından bağlantıyı keserek, ilgili düğümleri silmek mümkündür.
• Köprü Silme: Bir düğümün farklı düğümlere olan bağlantısını keserek düğüm silinir.

Graf yapısı içerisinde gerçekleştirilen ekleme ve silme işlemleri, mevcut işlemlerin yanı sıra popüler graf algoritmaları için de önemli bir rol oynar. Bu nedenle, graf yapısı üzerinde ekleme ve silme işlemlerinin doğru bir şekilde gerçekleştirilmesi önemlidir.