Estruturas de Dados e Algoritmos

• Estrutura de Dados … é o método de organizar de froma abstrata as partes que compõem a estrutura dos dados, possibilitar maior desempenho para os processos cognitivos e computacionais em todas as suas etapas … construir, formatar, armazenar, recuperar e manipular informações de forma eficiente, para resolver problemas, usar a ciência da computação, psicologia cognitiva e inteligência artificial … descrever o modelo conceitual … estrutura de dados e algoritmos como pilares da ciência da computação.
• String … estrutura de dados que armazena uma sequência de caracteres alfanuméricos, como letras, números e símbolos; fundamental para o processamento de textos por computadores, está sempre presente nas linguagens de programação, como demais estruturas aqui descritas.
• Lista … estrutura de dados que armazena uma coleção ordenada de valores (ou nós das lista), simplifica o agrupamento de dados, formação de conjuntos, lista de adjacências em grafos de rede, e assim por diante.
• Pilha … um tipo de liosta … estrutura de dados linear que segue o princípio LIFO (Last In, First Out, ou “o último a entrar é o primeiro a sair”). Elementos são adicionados (push) e removidos (pop) no mesmo ponto, chamado de “topo” da pilha, de forma semelhante a uma pilha de pratos. As pilhas são usadas em aplicações como o mecanismo de desfazer/refazer.
• Fila … é uma estrutura de dados linear que segue o princípio FIFO (First-In, First-Out), ou “primeiro a entrar, primeiro a sair”. Isso significa que o primeiro elemento inserido na fila é o primeiro a ser removido. Os elementos são adicionados em uma extremidade (o fim) e removidos na outra (o início).
• Matriz … ou Array, estrutura de dados representada por Matriz (Linhas, Colunas), semelhante a uma tabela, para lidar com estruturas de dados mais complexas, cada elemento da matriz é identificado por um índice (linha,coluna), permite armazenamento, processamento e recupaeração de grandes volumes de informação.
• Grafo … estrutura de dados formada por conjunto de vértices (nós) interconectados por arestas (relações), permite construir redes de computadores, redes sociais e interações entre grupos, de forma flexível e dinâmica, usa listas ou matrizes de adjacêncis, para a formação e exploração de “indicadores de rede”, tais como quantidade de nós, relacionamentos, concentrações, caminhos mínimos e máximos, controles e serviços de rede e assim por diante.
• Árvore … armazenar e recuperar dados de forma eficiente  através de chaves … estrutura de dados não-linear que organiza dados de forma hierárquica, usando nós conectados por arestas … é composta por uma raiz, nós internos e folhas, sendo útil para representar relacionamentos pai-filho e para realizar buscas eficientes em aplicações como sistemas de arquivos e bancos de dados.
• Tabela Hash … ou tabela de dispersão, associa chave de pesquisa a valores, armazenar e recuperar dados de forma eficiente  através de chaves … usa uma função hash (função de dispersão) para calcular um índice em um array onde o valor pode ser rapidamente armazenado ou recuperado. … objetivo principal é permitir operações de inserção, busca e exclusão de dados de forma muito eficiente, sendo comum em dicionários, mapas e sistemas de autenticação.

1. Sequenciação … instruções são executadas uma após a outra, em uma ordem linear, do início ao fim, em uma ordem pré-estabelecida, sem desvios ou repetições, a execucão de um comando só ocorre após a conclusão do anterior … segue uma ordem lógica, uma sequência finita de passos lógicos para resolver um problema ou realizar uma tarefa, a estrutura sequencial garante que esses passos sejam seguidos na ordem correta …
2. Condicionalidade … selecionar caminhos com teste de controle … um algoritmo condicional é um conjunto de instruções que toma decisões com base em uma condição lógica (verdadeira ou falsa) para executar diferentes blocos de código., para permitir que o programa reaja a diferentes situações, sendo fundamental para criar lógicas como controle de senhas, logins, cálculos de impostos ou descontos ou verificação de limites ou faixas de operação … as principais estruturas são a condicional simples (executa apenas se a condição for verdadeira … “se então”) e a composta (executa um bloco se verdadeira e outro se falsa … se então, senão” ou caso 1, caso 2, etc … então faz isso).
3. Repetição: executar um conjunto de instruções múltiplas vezes, até que uma condição seja satisfeita, a repetição pode ser determinada (não condicional) ou condicional (enquanto existir uma condição pré-determinada).
4. Busca … conjugar instruções para encontrar informação específica dentro de um conjunto maior de dado com vários tipos … a busca linear (ou sequencial), percorre os itens um por um, e a busca binária, funciona em listas ordenadas e divide o espaço de busca pela metade a cada passo … toma um problema como entrada e retorna a solução para o problema, após resolver um número possível de soluções … a maioria dos algoritmos estudados por cientistas da computação que resolvem problemas são algoritmos de busca … são a base de mptores de buisca na internet … busca para satisfazer restrições descritas em equações e inequações matemáticas … encontrar uma atribuição de variável que maximize ou minimize uma função específica dessas variáveis … base para algoritmos de força bruta (busca desinformada), heurístas (busca de conhecimento espacial sobre a estrutura do espaço, visibiliza elementos do espaço de busca como os vértices de um grafo, com arestas definidas por um conjunto de heurísticas aplicáveis ao caso … uma subclasse importante e extensivamente estudados são os algoritmos de grafos, em particular algoritmos de travessia de grafo, para encontrar determinada sub-estruturas em um dado grafo – como subgrafos, caminhos, circuitos, e assim por diante.
5. Ordenação … organizar elementos em estruturas de dados do tipo lista, pilha, fila, matriz, grafo, árvore, registro … é um algoritmo projetado para encontrar um item com propriedades especificadas em uma coleção de itens … os itens podem ser armazenadas individualmente, como registros em um banco de dados
6. Rede … configurar redes, representar elementos (pessoas, computadores, genes, etc.), como nós e as interações ou relações entre eles como arestas, conectar nós, definir ou encontrar caminhos mínimos e máximos (tempo e custo, por exemplo) entre dois nós numa rede, otimizar fluxos de dados, tornar processos e tarefas mais rápidos, mostrar conteúdos relevantes para navegação em redes sociais, analisar comportamento de busca de informações para diferentes tipos de usuários da rede, selecionar e priorizar conteúdos e exibição de anúncios … tornar trabalhos em rede mais rápidos, escaláveis, eliminar gargalos, garantir redundância, melhorar a coleta, armazenamento, processamento e apresdentação de dados e informação.
7. Recursividade … quebrar um problema complexo em instâncias menores e idênticas do mesmo problema … um método que resolve um problema chamando a si mesmo com versões mais simples do mesmo problema, até atingir um caso base, que é a condição de parada … para funcionar corretamente, todo algoritmo recursivo deve ter duas partes principais: o caso base (ou condição de saída) e o passo recursivo (onde a função se chama novamente, mas com um problema reduzido
8. Probabilidade … os algoritmos aleatórios, randomizados, ou probabilísticos, utilizam a teoria da probabilidade, e fazem escolhas aleatórias em algum pontos da sua lógicamedir e utilizar a aleatoriedade para analisar e para tomar decisões … diferente dos algoritmos determinísticos, que sempre produzem o mesmo resultado para a mesma entrada, e.incorporam elementos de aleatoriedade, o que pode levar a resultados ligeiramente diferentes em execuções distintas, mas que geralmente se aproximam da solução correta com alta probabilidade.

Conclusão.

• São apresentadas as estruturas de dados e algoritmos fundamentais.
• Estruturas de dados organizam e armazenam dados de forma eficiente, enquanto algoritmos são as instruções passo a passo para processar esses dados.
• Ambos são cruciais em programação porque a escolha correta da estrutura e do algoritmo afeta diretamente o desempenho, a eficiência e a capacidade de resolver problemas de forma otimizada.
• Uma estrutura de dados sem um algoritmo adequado pode ser inútil, e um algoritmo ineficiente torna a melhor estrutura de dados lenta.
• A estrutura de dados, modelo conceitual e modelo lógico são etapas do processo de modelagem de solução de problemas e banco de dados.
• O modelo conceitual é uma visão de alto nível que define as entidades e relacionamentos do negócio, sem se preocupar com a tecnologia.
• O modelo lógico detalha essa visão, especificando a estrutura técnica das entidades e relacionamentos, como os atributos e seus tipos de dados (ex: string, número), … é independente de um Sistema de Gerenciamento de Banco de Dados (SGBD) específico.
• Desenvolver boas estruturas de dados e algoritmos envolve “compreensão profunda do problema a ser resolvido e a seleção da estrutura mais adequada” com base em critérios de eficiência de tempo e memória.
• Compreender profundamente o problema significa entender: 1) quais as operações mais frequentes que serão mais usadas – inserção, remoção, busca, ordenação, travessia em rede, 2) quantificação do volume de dados, 3) tipos de dados, se homogêneos ou heterogênios, se devem serb usadas estrutura s lineares cimo listas concatenadas, matrizes ou tabelas hash (dicionários e mapas)., vetores ou matrizes.
• Estruturas de dados lineares organizam os elementos em uma sequência única, como listas e filas, onde cada elemento tem um predecessor e um sucessor definidos … já as estruturas não lineares, como árvores e grafos, possuem relacionamentos complexos entre os elementos, não seguindo uma ordem linear … a principal diferença está na forma de conexão: linear é em “linha reta”, enquanto não linear é em “árvore” ou “rede”.
• A “melhor” estrutura de dados não é universal; é a melhor para um problema específico. A eficiência refere-se ao tempo de execução do programa e à quantidade de recursos (memória) utilizados.
• Estruturas de dados e algoritmos são fundamentais para a psicologia cognitiva que busca compreender como a mente humana processa informações, como funciona o sustema cognitivo e sduas principais funções, como a atenção, pensamento, percepção, memória, linguagem e pensamento … como as pessoas adquirem, armazenam, recuperam e utilizam informações para interagir com o mundo ao seu redor.
• A estruturação de dados e seus algoritmos, fornecem modelos de processamento de informação que inspiram o desenvolvimento de sistemas computacionais, Inteligência artificial, e a ciência da computação.