Apa Itu Struktur Data dan Kegunaannya dalam Pemrograman?

 

Struktur data mendapatkan peran bagian yang penting dan dapat menjadi wajib dipahami oleh para programmer. 

Hal ini dikarenakan struktur ini mampu memberikan kemudahan bagi pengguna dalam mengakses data yang dibutuhkan secara tepat dan cepat. Ditambah lagi, adanya struktur data yang mempunyai format khusus mampu memberikan kemudahan dalam mengatur, memproses, mengambil, dan menyimpan data.

Apa itu Struktur Data?

Struktur data yaitu cara menyimpan dan mengatur data dengan menyusunnya secara terstruktur pada sistem komputer atau database yang memudahkan dalam akses. Secara teknis, data yang berupa angka, huruf, simbol, dan lainnya ini ditempatkan pada kolom-kolom dan susunan tertentu. 

Dalam menyusun data, masih ada beberapa istilah yang harus dipahami, yaitu node dan indeks. Berikut mengenai penjelasan tentang kedua istilah tersebut.

• Node, merupakan elemen yang berada pada struktur data. Setiap node mengandung pointer ke node selanjutnya.
• Indeks, merupakan objek pada sistem database yang dapat mempercepat proses pencarian data. 

Struktur data dapat digunakan sebagai pengelolaan database, melakukan kompres file, sampai mengolah data lainnya. Praktis, struktur ini menjadi hal yang perlu untuk dipelajari karena bisa membantu dalam menyatukan berbagai elemen data yang lebih efektif. Ditambah lagi, struktur data juga dapat mempengaruhi ketepatan algoritma suatu program.

Tipe Struktur Data

Array

Tipe Array memiliki kumpulan elemen yang berjarak saling berdekatan. Array bisa membantu seseorang dalam melakukan pencarian data secara acak dengan menggunakan indeksnya. 

Kapasitas elemen yang bisa dialokasikan pada tipe array ini bersifat statis. Jika ingin menambahkan elemen baru ke array, maka perlu membuat array baru dengan ukuran yang lebih besar. Sebaliknya, jika ingin menghapus elemen tertentu, maka perlu untuk membuat array baru dengan ukuran yang lebih kecil.

Selain itu, array juga memberikan peluang dalam menyimpan beberapa data dengan jenis yang sama pada satu nama. Tipe array biasa dapat digunakan dalam membangun struktur data, seperti vektor dan matriks.

Keunggulan tipe array:

• Dapat digunakan untuk implementasi tipe lainnya, seperti queue dan stack.
• Proses pencarian data dapat dilakukan lebih cepat.

Kekurangan tipe array:

• Penambahan dan pengurangan data ini memerlukan waktu yang lebih lama karena tipe array dapat menampung data secara berurutan.

Linked List

Linked list merupakan struktur data yang terdiri dari urutan data linier yang dapat dihubungkan satu sama lain. Saat menggunakan tipe linked list, maka perlu untuk mengakses data secara manual. Hal ini dikarenakan tidak dapat mencari data dengan sistem acak.

Tipe linked list ini dipisahkan menjadi tiga jenis, yaitu singly linked list, doubly linked list, dan circular linked list. Ketiganya bisa dibedakan melalui proses traversal atau proses kunjungan ke setiap node pada satu waktu. 

Keunggulan tipe linked list:

• Ukuran lebih dinamis.
• Alokasi pada penggunaan memori dapat disesuaikan dengan kebutuhan.
• Penambahan atau pengurangan data menjadi lebih cepat.

Kekurangan tipe linked list:

• Menghabiskan memori yang lebih besar.
• Tidak dapat kembali ke node sebelumnya (reverse traversal), kecuali pada jenis doubly linked list.
• Proses traversal menjadi lebih panjang karena tidak langsung dapat mengakses data dengan indeks.

Stack

Stack merupakan tipe struktur data yang linier dan mengikuti urutan yang tertentu. Urutan tersebut yang digunakan yaitu LIFO (Last In First Out) atau FILO (First In Last Out). Kedua istilah tersebut memiliki sama, yaitu data yang terakhir masuk akan menjadi data yang keluar pada pertama kali. 

Sebaliknya, data yang pertama masuk bisa menjadi data yang keluar terakhir.

Keunggulan tipe stack:

• Bisa mengelola data yang lebih efisien.
• Dapat membersihkan objek dengan cara otomatis.
• Bisa mengatur memori secara lebih mandiri.

Kekurangan tipe stack:

• Kapasitas memori yang tersedia sangat terbatas.
• Memiliki potensi terjadi overflow saat jumlah objek terlalu banyak.
• Tidak bisa mengakses data secara acak.

Queue

Queue yaitu tipe struktur data linear yang dapat mengikuti urutan tertentu, yaitu FIFO (First In First Out). Jadi, data yang masuk pertama kali merupakan data yang pertama kali diambil. 

Gambaran sederhana yang menjabarkan tipe ini adalah ketika orang yang sedang mengantri. Siapa yang datang pertama, orang itulah yang akan dilayani terlebih dulu.

Keunggulan tipe queue:

• Data yang masuk dapat dilayani sesuai urutannya.
• Proses antrian data menjadi lebih cepat dan optimal.
• Menghandle beberapa tipe data sekaligus.

Kekurangan tipe queue:

• Ketika waktu pelayanan habis, maka data yang terakhir masuk tidak dapat dilayani.
• Proses yang rumit ketika perlu dalam menambah atau menghapus elemen dari tengah.
• Membutuhkan waktu yang lama saat mencari antrian.

Tree

Tree merupakan tipe struktur data yang mempunyai bentuk seperti pohon. Tipe tree efisien dalam menyimpan data secara hierarkis dikarenakan dapat disusun dalam berbagai level. Jadi, tipe ini sering dianggap sebagai kumpulan node yang saling dihubungkan.

Setiap node dapat berisi beberapa data atau link yang bersumber pada node lainnya. Beberapa istilah yang ada pada tipe tree yaitu:

• Root: node terdapat pada tingkat paling atas..
• Child node: Turunan pada setiap node.
• Parent node: node yang mengandung sub-node.
• Siblings: node yang bersumber dari parent node yang sama.
• Leaf node: node yang tidak mempunyai turunan lagi. 

Keunggulan tipe tree:

• Proses mencari data dapat dilakukan dengan cepat.

Kekurangan tipe tree:

• Membutuhkan waktu yang lebih lama saat memasukkan data dikarenakan harus menyesuaikan dengan urutan nilainya.

Graph

Graph merupakan tipe yang mengandung beberapa node yang saling terhubung. Node pada tipe graph juga dikenal sebagai simpul. Jadi, setiap garis dapat saling menghubungkan dua simpul. Biasanya tipe ini diperlukan sebagai cara dalam menunjukkan jaringan tertentu. Misalnya seperti jaringan telepon.

Tipe graph ini dibedakan dua jenis jenis, yaitu directed graph dan undirected graph. Directed graph yaitu setiap garis dapat terhubung ke semua simpul. Sedangkan undirected graph yaitu tidak semua simpul akan terhubung dengan garis. Jika sebuah simpul tidak dapat terhubung dengan simpul lainnya, maka disebut dengan isolated vertex. 

Keunggulan tipe graph:

• Bisa membantu memeriksa hubungan antar node dengan cepat.
• Cocok digunakan dalam bentuk grafik yang tidak mengandung banyak node.

Kekurangan tipe graph:

• Membutuhkan waktu lama dalam memodifikasi data.

Hash Table

Hash table merupakan tipe yang digunakan dalam menyimpan data secara asosiatif. Tipe ini dapat menyimpan data dalam bentuk array. Hal ini dapat memungkinkan dalam mengakses data secara lebih cepat karena cukup menggunakan indeksnya saja.

Operasi utama yang dapat digunakan dalam hash table yaitu search (untuk mencari elemen), insert (untuk menyisipkan elemen), dan delete (untuk menghapus elemen). Contoh penggunaan tipe hash table yaitu untuk mencari data nama dan nomor telepon.

Keunggulan tipe hash table:

• Dibandingkan dengan tipe lainnya, kadang penggunaan hash table lebih efisien dalam mencari data sehingga sering dipakai pada software untuk pengindeksan basis data.
• Mudah dalam melakukan sinkronisasi.

Kekurangan tipe hash table:

• Kemungkinan bentrokan data (collision) menjadi sangat besar sehingga menjadi tidak efisien.

Kegunaan Struktur Data

Dalam pemrograman, struktur data memiliki banyak kegunaan. Hal inilah yang membuat banyak orang tertarik untuk belajar pemrograman. Simak ulasan tentang kegunaan struktur data berikut ini.

• Membuat proses pemrograman yang mudah. Struktur data bisa digunakan untuk membuat perintah dengan bahasa pemrograman dengan lebih mudah. 
• Menyimpan dan mengatur data. Mudah menyimpan dan mengatur data secara efisien, rapi, dan terorganisir.
• Pertukaran data. Dapat membagikan informasi dengan cepat dan mudah walaupun dilakukan antar aplikasi.
• Meningkatkan kualitas algoritma. Struktur data bisa berpengaruh ke tingkat efektivitas  algoritma.
• Mengantisipasi Masalah Coding. Masalah ketika coding bisa selesai lebih cepat dengan menggunakan struktur data. Hal ini karena kesalahan atau error bisa segera ditemukan.
• Mengelola sumber daya dan layanan. Sumber daya dan layanan dalam sistem operasi bisa diatur melalui struktur data. Struktur data dalam konteks ini biasanya memuat manajemen direktori file, alokasi memori, dsb.
• Pengindeksan. Struktur data bisa digunakan untuk mengindeks objek yang disimpan dalam database.
• Searching. Indeks yang terdapat pada struktur data akan mempercepat proses pencarian data tertentu.
• Skalabilitas. Struktur data dipakai untuk mengalokasikan dan mengelola penyimpanan data di seluruh lokasi penyimpanan. Dengan begitu, suatu aplikasi big data bisa terjamin performa dan kemampuan upgrade-nya.