データ構造とは？〜プログラミングで欠かせない基本概念をやさしく解説〜
プログラミングという言葉は、一般的には「コンピュータが理解できるよう、プログラマが命令を与えることによって、コンピュータに特定の処理を行わせること」を指します。その際、プログラマがコンピュータに伝えるデータには、テキスト、数字、画像、音声などが含まれますが、これらのデータをコンピュータが扱えるように、適切な形で整理する必要があります。その整理のために使われるのが、データ構造です。
データ構造とは何か？
言葉の通り、データ構造とはデータを構造化することです。プログラミングにおいて、構造化されたデータを扱うことで、処理がより効率的かつ正確になります。例えば、100個の数字を処理する場合、その数字を単純に並べた場合よりも、配列やリスト、木構造などのようにデータを整理することで、目的の処理をより迅速に実行できるようになります。
データ構造の種類
データ構造には、様々な種類があります。以下では、代表的なデータ構造を紹介します。
- 配列：任意の要素を順序立てて並べたデータ構造です。要素数が固定されており、メモリ上の連続した領域に格納されます。
- リスト：データを順序づけた上で格納するデータ構造です。配列と異なり、要素数が可変です。一方、要素の挿入や削除が配列よりも高速に処理できます。
- スタック：データを一時的に蓄積するために用いられるデータ構造で、最後に入ったデータが最初に出てくる「後入れ先出し（LIFO）」の形式をとります。
- キュー：スタックとは逆に、最初に入ったデータが最初に出てくる「先入れ先出し（FIFO）」の形式をとるデータ構造です。
- 木構造：データの階層構造を表現するために用いられるデータ構造です。親子関係があるデータを木のような形状で表現できます。
- グラフ：ノード（頂点）とエッジ（枝）を組み合わせたデータ構造で、あるノードから別のノードまでのパスを表現できます。
まとめ
データ構造は、プログラミングにおいて欠かせない基本的な概念です。適切なデータ構造を使うことで、処理の効率化や正確性の向上が期待できます。配列、リスト、スタック、キュー、木構造、グラフなど、様々なデータ構造がありますので、それぞれの特徴を理解し、適切に使い分けることが大切です。