Uma árvore é uma estrutura de dados não linear composta de nós interconectados por arestas, que suporta modelos hierárquicos de tomada de decisão.
- A estrutura de árvore usa relações mais complexas e não sequenciais para a busca de informações ou conexões hierárquicas ou de rede.
- Uma árvore é um subconjunto de um grafo conexo (todo os nós são interconectados) e e acíclico (sem ciclos).
- A árvore pode representar graficamente um algoritmo, uma sequência de instruções ou comandos realizados de maneira sistemática com o objetivo de resolver um problema ou executar uma tarefa.
A estrutura de dados do tipo árvore é especialmente útil para definir e traçar caminhos, fazer escolhas, descrever a execução de tarefas, tomar decisões e representar redes.
- Possibilita adquirir, armazenar e recuperar, de forma estruturada e sistematizada e repetitiva, qualquer conjunto de dados ou atividades hierarquizadas.
- Cada nó de uma árvore pode representar uma outra árvore e assim por diante e formar floresta de árvores.
- É uma forma de representar graficamente a natureza hierárquica da estrutura de qualquer coisa, um objeto, atividade, modelo de funcionamento.
- É chamada de “estrutura de árvore” porque a representação clássica se assemelha a uma árvore, embora o gráfico geralmente esteja de cabeça para baixo em comparação com uma árvore biológica, com o “caule” no topo e as “folhas” na parte inferior.
- Uma estrutura de árvore é conceitual (abstrata) e aparece em várias formas e é representada matematicamente em computador.
- É uma ferramenta de comunicação homem máquina.
- Árvore é um tipo especial de grafo sem “loop” (ciclo) … só existe um caminho de um ponto a outro.
- A estrutura de árvores é muito usada em ciência da computação e inteligência artificial, para modelar processos.
- Permite ordenar um conjunto de decisões (nós) e caminhos (relações) via perguntas e respostas, representar um contexto de decisões, modelar, simular e resolver problemas nos vários domínios … cognição, omunicação, aprendizagem, transporte, automação, etc.
Aplicações da Estrutura de Árvore.
- Algoritmo … a árvore pode representar graficamente um algoritmo, agrupar um conjunto de regras finitas e necessárias para resolução de um problema específico, cálculo ou tarefa, via processo computacional.
- Aprendizado … a árvore é muito usada para definir estratégias e caminhos de aprendizagem proximal para contruir inteligências e conhecimentos, para atingir metas.
- Aprendizado de Máquina … algoritmos de aprendizagem usam a estrutura de árvore para criar um modelo hierárquico de regras de decisão, permite, funcionam dividindo recursivamente um conjunto de dados em subconjuntos menores com base em uma série de “perguntas” ou condições sobre os atributos dos dados.
- Arquitetura e Protocolos … a estrutura de árvore é usada para construir modelos, controles, regras, normas e decisões definidas, segundo preceitos e acordos.
- Árvore de Decisão … um diagrama hierárquico que representa uma sequência de escolhas e seus possíveis resultados, sendo usada tanto para tomada de decisões em negócios quanto em aprendizado de máquina para classificação e previsão de dados … funciona como um fluxograma, onde cada nó representa uma decisão ou evento e os ramos indicam as possíveis saídas. Os resultados finais são os “nós folha” que indicam as consequências de uma série de escolhas.
- Estrutura … descrever estruturas, como os formatos de dados serão agrupados e construídos, organizados e dispostos … ou outras estruturas … gramatical, rede física, internet, conhecimento na empresa, etc.
- Conceituação … a árvore é um método de criar e significar um conceitos com outros conceitos, de forma hieráquica e/ou gráfica.
- Controle … é uma maneira de exibir instruções de controle condicional, que permite que blocos de dados, comandos ou ações sejam executados, dependendo do resultado de expressões lógicas, cujo resultado é verdadeiro ou falso.
- Gestão de Processo … a árvore facilita a gestão da relação entre insumos, atividades, produtos, serviços, recursos, pessoas, sistemas e ferramentas.
- Gestão de Projeto … descrição de projeto, conexão das suas partes, estágios e focos de gestão.
- Gestão da Empresa … organograma empresariais, modelo de negócio, modelo operacional, KPIs, etc.
- Modelagem … resumir teorias e modelos, simular, conceituar, relacionar coisas, traçar caminhos, mapas.
- Metodologia … tornar o processo mais inteligente, sistematizar, grupar recursos, ferramentas, funções, algoritmizar.
- Navegação na Web … organização de páginas, links, conexões de recursos, movimentação em websites, etc.
- Pesquisa … árvore de pesquisa é uma estrutura de dados muito eficiente para armazenar informação.devido às seguintes características: 1) acesso direto e seqüencial eficientes, 2) facilidade de inserção e retirada de registros, 3) boa taxa de utilização de memória, 4) fácil recuperação de dados.
- Teoria de Conjuntos … árvores são usadas para representar as relações e operações entre conjuntos … pertencimento, união, intersecção, e assim por diante.
- Taxonomia … categorizar, classificar, agrupar organismos biológicos, com base em características comuns.
- Solução de Problemas ... gravar instruções para tomar uma sequência de decisões e resolver problemas previamente formulados e resolvidos.
Conclusão.
- A estrutura de árvore é um tipo especial de grafo … um sub-grafo, que conecta todos nós desse grafo, sem formar loop e só admite um só caminho entre dois nós.
- Árvores são muito usadas como modelo hierárquico de suporte à decisão com formato semelhante a uma “árvore física”, com raiz (nível mais alto), tronco, ramos e folhas (nível mais baixo).
- Árvores de decisão são ferramentas populares para aprendizado de máquina e de humanos.
- Funcionam como um check list hieráquico, gráfico e mnemônico, para identificar causas raízes de um problema e conectar com a sua solução, de forma específica ( não ambígua ).
- A estrutura de árvore provê escalabilidade em redes hierárquicas na medida que a rede cresce.
- A forma de pensar e “computacionar” hieráquica, traduzida pela estrutura de árvore, reduz tempo de acesso, facilita a navegação, através de tomadas de decisão e caminhos predefinidos.
- Uma vantagem significativa de uma árvore de decisão é que ela força a consideração de todos os resultados possíveis de uma decisão e traça cada caminho para uma conclusão.
- Cria uma análise abrangente das consequências ao longo de cada ramificação e caminho.
- Identifica os nós de decisão que precisam de uma análise mais aprofundada.
- Descreve todos os possíveis caminhos para a conclusão.
- Enumera decisões a serem tomadas.
- Pode atribuir valores específicos para cada problema, caminho de decisão e resultado.
- O uso de valores ou pesos torna custos e benefícios explícitos.
- Identifica caminhos de decisão relevantes.
- Reduz a incerteza.
- Facilita o uso de probabilidades para manter as escolhas frente a poucas informações.
