PANDUAN STRUKTUR DATA: MENINGKATKAN EFISIENSI KODE DENGAN ARRAY, STACK, DAN QUEUE DENGAN PYTHON
Struktur data adalah konsep penting dalam pemrograman yang memungkinkan kita untuk menyimpan dan mengelola data secara efisien. Menguasai beberapa struktur data dasar, seperti Array, Stack, dan queue, bisa membantu programmer membuat kode yang lebih cepat dan efisien. Setiap struktur data memiliki cara kerja dan kegunaan yang unik. Artikel ini akan membahas penggunaan dan manfaat dari masing-masing struktur data tersebut, lengkap dengan contoh penerapannya.
1. Array (Menyimpan Data dalam Urutan Tertentu)
Array adalah struktur data dasar yang menyimpan sejumlah elemen dengan tipe yang sama dalam urutan tertentu. Array berguna ketika kita tahu jumlah data yang akan disimpan, dan data tersebut perlu diakses berurutan. Sebagai contoh, jika kita ingin menyimpan data angka dari hasil ujian siswa, array bisa menjadi pilihan yang ideal. Python sendiri sebenarnya tidak menyediakan dukungan bawaan untuk array, tetapi kita bisa menggunakan modul seperti "arrays" dan "NumPy". Modul "arrays" menyediakan berbagai metode yang memudahkan dalam memanipulasi array, seperti menambahkan, menghapus, atau mencari elemen.
Efisiensi Penggunaan Array di Python
Contoh Efisien:
Contoh Tidak Efisien :
Efisiensi Array:
Array lebih efisien dalam penggunaan memori, terutama untuk data numerik. Karena kita menggunakan array bertipe i (integer), yang hanya menyimpan data integer dalam format biner.
Operasi seperti akses elemen dan penambahan elemen di array sangat efisien (O(1)).
Dengan menggunakan metode append() juga membuat array lebih efisien, dengan waktu O(1).
2. Stack: Mengelola Data dengan Prinsip LIFO (Last In, First Out)
Stack adalah struktur data yang bekerja dengan prinsip Last In, First Out (LIFO), di mana elemen terakhir yang ditambahkan akan menjadi elemen pertama yang diambil. Stack sering digunakan untuk proses sementara, seperti menyimpan data dalam rekursi, melakukan operasi undo-redo, atau dalam proses pengecekan pola (seperti validasi kurung dalam ekspresi matematika).
Efisiensi Penggunaan Stack dengan Python
berikut adalah contoh kode efisien dan tidak efisien menggunakan list dan deque :
List
contoh kode efisien dengan list :
Append() dan pop() adalah operasi efisien dengan kompleksitas O(1) karena dilakukan di ujung stack (bagian akhir list.
Contoh kode tidak efisien dengan list :
Jika kita ingin mengakses atau memanipulasi elemen di tengah stack, ini menjadi tidak efisien karena membutuhkan waktu O(n). Misalnya, jika kita ingin mengubah elemen di tengah list, Python harus menggeser elemen lainnya.
Deque
Contoh kode efisien dengan deque :
Deque dari modul collections adalah pilihan yang lebih baik jika ingin memerlukan operasi stack di kedua ujung (depan dan belakang). Operasi push dan pop pada deque sangat efisien dan memiliki waktu O(1).
Contoh kode tidak efisien dengan deque :
Walaupun deque lebih efisien untuk operasi di kedua ujung stack, namun mengakses dan memanipulasi elemen di tengah deque tetap memiliki kompleksitas waktu O(n).
Jadi, Untuk penggunaan stack sederhana yang hanya berurusan dengan operasi LIFO, list sudah cukup efisien. Namun, jika Anda membutuhkan operasi stack yang lebih fleksibel di kedua ujung, deque lebih disarankan.
3. Queue: Mengelola Data dengan Prinsip FIFO (First In, First Out)
Queue adalah struktur data yang bekerja dengan prinsip First In, First Out (FIFO), di mana elemen pertama yang masuk akan menjadi elemen pertama yang keluar. Queue digunakan dalam berbagai kasus yang membutuhkan antrean atau antrian, seperti sistem antrean pada layanan pelanggan atau pemrosesan tugas secara berurutan.
Berikut adalah contoh penggunaan kode efisien dan tidak efisien di Python untuk mengelola data dengan prinsip FIFO (First In, First Out)
Contoh code efisien :
Untuk implementasi Queue yang lebih efisien, kita dapat menggunakan deque dari modul collections. deque memungkinkan operasi enqueue dan dequeue dilakukan di kedua ujung struktur data dengan waktu konstan (O(1)).
Contoh kode Tidak Efisien :
Pada kode di atas, queue.pop(0) untuk dequeue akan mempengaruhi performa seiring bertambahnya jumlah elemen, karena setiap kali kita menghapus elemen pertama dari list, semua elemen setelahnya harus digeser
Mengapa Memilih Struktur Data yang Tepat?
Setiap struktur data memiliki karakteristik unik yang membuatnya lebih cocok untuk situasi tertentu. Memilih struktur data yang tepat memungkinkan program berjalan lebih cepat dan menggunakan memori lebih efisien. Misalnya:
Gunakan Array jika kamu membutuhkan akses cepat ke data menggunakan indeks dan tidak sering menambah atau menghapus data di tengah array.
Gunakan Stack jika kamu perlu mengelola data dengan urutan LIFO, seperti pada fungsi rekursif atau operasi sementara.
Gunakan Queue jika kamu memerlukan proses antrian FIFO, seperti manajemen tugas atau pemrosesan data berurutan.
Kesimpulan
Struktur data adalah alat penting dalam pemrograman yang memungkinkan kita mengelola dan mengakses data secara efisien. Dengan memahami karakteristik dan penggunaan array, stack, dan queue, kita bisa memilih struktur data yang tepat sesuai kebutuhan dan meningkatkan performa kode secara signifikan. Bagi seorang programmer, menguasai struktur data ini adalah langkah penting untuk menjadi lebih mahir dalam menyelesaikan masalah pemrograman.
(Author : EKA RIZQI ROMADHON )
