Datenstrukturtyp

Ein Datenstrukturtyp ist eine abstrakte Beschreibung der Art, wie Daten organisiert und manipuliert werden, unabhängig von einer konkreten Implementierung. Er definiert die zulässigen Operationen (zum Beispiel Einfügen, Entfernen, Suchen, Durchlaufen) sowie charakteristische Eigenschaften wie Reihenfolge, Duplizierbarkeit und Zugriffsmuster. Datenstrukturtypen dienen dazu, bestimmte Anforderungen an Effizienz und Verhalten zu erfüllen, etwa in Bezug auf Speicherverbrauch oder die Zeitkomplexität von Operationen.

Typische Kategorien umfassen lineare Strukturen wie Arrays, verkettete Listen, Stapel (Stacks) und Warteschlangen (Queues) sowie nichtlineare Strukturen wie Bäume, Graphen, Mengen (Sets) und Wörterbücher/Maps. Innerhalb dieser Kategorien gibt es Varianten: Arrays ermöglichen schnellen zufälligen Zugriff, aber teure Einfügungen am Anfang; verkettete Listen ermöglichen effizientes Einfügen/Entfernen, haben aber langsamen Zugriff. Stapel definieren das LIFO-Verhalten, Warteschlangen das FIFO-Verhalten. Mengen sichern die Einzigartigkeit der Elemente, Maps speichern Schlüssel-Wert-Paare. Bäume ermöglichen sortierte Speicherung und effiziente Suche; Heaps sind spezialisierte Baumstrukturen für Prioritätsreihenfolgen; Graphen modellieren Beziehungsstrukturen.

Der Begriff betont die Abstraktion: Ein Datenstrukturtyp beschreibt, welche Operationen garantiert werden, während die konkrete Implementierung in einer Programmiersprache variieren kann. Die Wahl eines Typs beeinflusst Leistungskennzahlen wie Zeitkomplexität der Operationen (Suchen, Einfügen, Entfernen) und den Speicherbedarf. In der Praxis wählt man den Typ basierend auf dem Zugriffsmuster, dem verfügbaren Speicher, der Häufigkeit von Aktualisierungen und dem benötigten Sortierverhalten. Datenstrukturtypen sind zentrale Bausteine von Algorithmen und Softwarearchitektur.