Heap

1. 1. ஹீப்: ஒரு விரிவான அறிமுகம்

கிரிப்டோகரன்சி மற்றும் பிளாக்செயின் தொழில்நுட்பங்களின் எதிர்காலம், மேம்பட்ட தரவு கட்டமைப்புகள் மற்றும் அல்காரிதம்களைச் சார்ந்திருக்கிறது. அவற்றில், ஹீப் (Heap) ஒரு முக்கியமான தரவு கட்டமைப்பு ஆகும். இந்த கட்டுரை, ஹீப் என்றால் என்ன, அதன் வகைகள், செயல்பாடுகள், பயன்பாடுகள் மற்றும் கிரிப்டோகரன்சி சூழலில் அதன் முக்கியத்துவம் ஆகியவற்றை விரிவாக விளக்குகிறது.

1. 1. 1. ஹீப் என்றால் என்ன?

ஹீப் என்பது ஒரு சிறப்பு வகையான மரம் அடிப்படையிலான தரவு கட்டமைப்பு ஆகும். இது 'ஹீப் பண்பு' (Heap Property) எனப்படும் ஒரு குறிப்பிட்ட விதியை பூர்த்தி செய்கிறது. ஹீப் பண்பு, ஒரு மரத்தின் ஒவ்வொரு நோடும் (Node) அதன் குழந்தைகளை விட பெரியதாகவோ (Max Heap) அல்லது சிறியதாகவோ (Min Heap) இருக்கும் என்பதை வரையறுக்கிறது.

• **Max Heap:** இங்கு, ஒவ்வொரு நோடும் அதன் குழந்தைகளை விட பெரிய மதிப்பை கொண்டிருக்கும். வேர் நோடு (Root Node) மரத்தில் உள்ள மிகப்பெரிய மதிப்பைக் கொண்டிருக்கும்.
• **Min Heap:** இங்கு, ஒவ்வொரு நோடும் அதன் குழந்தைகளை விட சிறிய மதிப்பை கொண்டிருக்கும். வேர் நோடு மரத்தில் உள்ள மிகச்சிறிய மதிப்பைக் கொண்டிருக்கும்.

ஹீப் ஒரு முழுமையான பைனரி மரம் (Complete Binary Tree) ஆகும். அதாவது, மரத்தின் அனைத்து நிலைகளும் முழுமையாக நிரப்பப்பட்டிருக்கும், கடைசி நிலை தவிர. ஹீப் தரவு கட்டமைப்பானது, தரவுகளை வரிசைப்படுத்தவும், முன்னுரிமை அடிப்படையில் அணுகவும் உதவுகிறது.

1. 1. 1. ஹீப்பின் வகைகள்

ஹீப்பில் முக்கியமாக இரண்டு வகைகள் உள்ளன:

1. **Max Heap:** இந்த ஹீப்பில், வேர் நோடு அதிகபட்ச மதிப்பைக் கொண்டிருக்கும். இது முன்னுரிமை வரிசைகளை (Priority Queues) செயல்படுத்தப் பயன்படுகிறது. 2. **Min Heap:** இந்த ஹீப்பில், வேர் நோடு குறைந்தபட்ச மதிப்பைக் கொண்டிருக்கும். இதுவும் முன்னுரிமை வரிசைகளை செயல்படுத்தப் பயன்படுகிறது, ஆனால் குறைந்தபட்ச மதிப்பு முதலில் தேவைப்படும்போது இது பயனுள்ளதாக இருக்கும்.

மேலும், ஹீப்பின் அடிப்படையில் பல மாறுபட்ட கட்டமைப்புகள் உள்ளன. அவை,

• **Binomial Heap:** இந்த ஹீப், பைனாமியல் மரங்களின் தொகுப்பாகும். இது இணைத்தல் (Merging) மற்றும் குறைந்தபட்ச மதிப்பைக் கண்டுபிடிக்கும் செயல்பாடுகளை திறமையாகச் செய்ய உதவுகிறது.
• **Fibonacci Heap:** இது ஒரு மேம்பட்ட ஹீப் ஆகும். இது இணைத்தல், குறைந்தபட்ச மதிப்பைக் கண்டுபிடிக்கும், மற்றும் குறைக்கும் விசை (Decrease Key) செயல்பாடுகளை மிக விரைவாகச் செய்ய உதவுகிறது.

1. 1. 1. ஹீப்பின் செயல்பாடுகள்

ஹீப்பில் செய்யக்கூடிய முக்கிய செயல்பாடுகள் பின்வருமாறு:

• **Insert (உள்ளீடு):** புதிய தரவை ஹீப்பில் சேர்க்கும் செயல்பாடு. Max Heap-ல், புதிய தரவு வேர் நோடுடன் ஒப்பிடப்பட்டு, பொருத்தமான இடத்தில் சேர்க்கப்படும்.
• **Delete Min/Max (நீக்குதல்):** வேர் நோடை (குறைந்தபட்ச அல்லது அதிகபட்ச மதிப்பு) நீக்கும் செயல்பாடு. நீக்கப்பட்ட நோடுக்கு பதிலாக, கடைசி நோடு வேர் நோடாக மாற்றப்படும், பின்னர் ஹீப் பண்பு சரிசெய்யப்படும்.
• **Peek (பார்வையிடல்):** வேர் நோடில் உள்ள தரவை பார்வையிடும் செயல்பாடு. இது ஹீப்பில் உள்ள குறைந்தபட்ச அல்லது அதிகபட்ச மதிப்பை அறிய உதவுகிறது.
• **Heapify (ஹீப் ஆக்குதல்):** ஒரு வரிசை அல்லது மரத்தை ஹீப்பாக மாற்றும் செயல்பாடு.

1. 1. 1. ஹீப்பின் பயன்பாடுகள்

ஹீப் தரவு கட்டமைப்பிற்கு பல்வேறு பயன்பாடுகள் உள்ளன. அவற்றில் சில முக்கியமானவை:

1. **முன்னுரிமை வரிசைகள் (Priority Queues):** ஹீப், முன்னுரிமை வரிசைகளை திறமையாக செயல்படுத்தப் பயன்படுகிறது. முன்னுரிமை வரிசையில், ஒவ்வொரு தரவுக்கும் ஒரு முன்னுரிமை ஒதுக்கப்படுகிறது. ஹீப், அதிக முன்னுரிமை கொண்ட தரவை விரைவாக அணுக உதவுகிறது. 2. **வரிசைப்படுத்துதல் (Sorting):** ஹீப் வரிசைப்படுத்துதல் (Heap Sort) அல்காரிதம், ஹீப் தரவு கட்டமைப்பைப் பயன்படுத்தி தரவுகளை வரிசைப்படுத்துகிறது. இது ஒரு திறமையான வரிசைப்படுத்தும் அல்காரிதம் ஆகும். 3. **கிராஃப் அல்காரிதம்கள் (Graph Algorithms):** டைக்ஸ்ட்ரா அல்காரிதம் (Dijkstra's Algorithm) மற்றும் ப்ரிம்ஸ் அல்காரிதம் (Prim's Algorithm) போன்ற கிராஃப் அல்காரிதம்களில், ஹீப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. 4. **இயக்க திட்டமிடல் (Operating Systems):** ஹீப், இயக்க திட்டமிடலில் (Operating System Scheduling) முன்னுரிமை அடிப்படையிலான செயல்முறைகளை திட்டமிட பயன்படுகிறது. 5. **தரவு சுருக்கம் (Data Compression):** ஹஃப்மேன் குறியாக்கம் (Huffman Coding) போன்ற தரவு சுருக்க அல்காரிதம்களில் ஹீப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

1. 1. 1. கிரிப்டோகரன்சி சூழலில் ஹீப்பின் முக்கியத்துவம்

கிரிப்டோகரன்சி மற்றும் பிளாக்செயின் தொழில்நுட்பத்தில் ஹீப்பின் பயன்பாடு அதிகரித்து வருகிறது. சில முக்கியமான பயன்பாடுகள்:

1. **பிளாக்செயின் தரவு மேலாண்மை:** பிளாக்செயின் தரவுகளை திறமையாக சேமிக்கவும், அணுகவும் ஹீப் பயன்படுகிறது. குறிப்பாக, பரிவர்த்தனைகளை வரிசைப்படுத்தவும், புதிய தொகுதிகளை உருவாக்கவும் இது உதவுகிறது. 2. **ஒப்புதல் வழிமுறைகள் (Consensus Algorithms):** சில ஒப்புதல் வழிமுறைகளில், ஹீப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. உதாரணமாக, Proof of Stake (PoS) வழிமுறையில், பங்குதாரர்களின் முன்னுரிமையை நிர்ணயிக்க ஹீப் பயன்படுகிறது. 3. **கிரிப்டோகரன்சி பரிமாற்றங்கள் (Cryptocurrency Exchanges):** கிரிப்டோகரன்சி பரிமாற்றங்களில், ஆர்டர் புத்தகத்தை (Order Book) நிர்வகிக்க ஹீப் பயன்படுகிறது. இது வாங்குபவர்கள் மற்றும் விற்பவர்களின் ஆர்டர்களை முன்னுரிமை அடிப்படையில் வரிசைப்படுத்த உதவுகிறது. 4. **ஸ்மார்ட் ஒப்பந்தங்கள் (Smart Contracts):** ஸ்மார்ட் ஒப்பந்தங்களில், ஹீப் தரவு கட்டமைப்பைப் பயன்படுத்தி தரவுகளை சேமிக்கவும், நிர்வகிக்கவும் முடியும். இது ஒப்பந்தங்களின் செயல்திறனை மேம்படுத்தும். 5. **கிரிப்டோகிராபி (Cryptography):** சில கிரிப்டோகிராபி அல்காரிதம்களில், ஹீப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. இது தரவு பாதுகாப்பை உறுதிப்படுத்த உதவுகிறது. 6. **பிளாக்செயின் ஆய்வுகள் (Blockchain Analytics):** ஹீப், பிளாக்செயின் பரிவர்த்தனைகளை பகுப்பாய்வு செய்யவும், மோசடிகளை கண்டறியவும் உதவுகிறது.

1. 1. 1. ஹீப் செயல்படும் விதம் – ஒரு உதாரணம்

ஒரு Max Heap-ஐ உருவாக்குவதைக் கருத்தில் கொள்வோம். பின்வரும் எண்களைக் கொண்டு ஒரு ஹீப்பை உருவாக்குவோம்: [4, 10, 3, 5, 1].

1. முதலில், இந்த எண்களை ஒரு பைனரி மரமாக மாற்றவும். 2. கடைசி உள் நோடில் (Internal Node) இருந்து தொடங்கி, ஒவ்வொரு நோடையும் ஹீப் பண்புக்கு ஏற்ப சரிசெய்யவும். 3. இந்த எடுத்துக்காட்டில், கடைசி உள் நோடு 5 ஆகும். 5-ஐ அதன் குழந்தைகளுடன் ஒப்பிட்டு, பெரிய மதிப்பை மேலே கொண்டு வரவும். 4. இதேபோல், மற்ற உள் நோடுகளையும் சரிசெய்யவும். 5. இறுதியாக, ஹீப் பண்பு பூர்த்தி செய்யப்பட்ட ஒரு Max Heap கிடைக்கும்.

Max Heap உருவாக்கம்

[4, 10, 3, 5, 1]
(விளக்கப்படம் சேர்க்கப்படலாம்)
(விளக்கப்படம் சேர்க்கப்படலாம்)
[10, 5, 3, 4, 1]

1. 1. 1. ஹீப்பின் செயல்திறன் பகுப்பாய்வு

ஹீப்பின் செயல்திறன், அதன் செயல்பாடுகளைப் பொறுத்து மாறுபடும்.

• **Insert:** O(log n)
• **Delete Min/Max:** O(log n)
• **Peek:** O(1)
• **Heapify:** O(n)

இங்கு, n என்பது ஹீப்பில் உள்ள தரவுகளின் எண்ணிக்கை. ஹீப்பின் செயல்திறன், மற்ற தரவு கட்டமைப்புகளுடன் ஒப்பிடும்போது மிகவும் சிறப்பாக உள்ளது.

1. 1. 1. ஹீப்பை செயல்படுத்துவதற்கான நிரலாக்க மொழிகள்

ஹீப்பை செயல்படுத்த பல்வேறு நிரலாக்க மொழிகள் உள்ளன. சில பிரபலமான மொழிகள்:

• **C++:** C++ ஒரு சக்திவாய்ந்த நிரலாக்க மொழி. இது ஹீப்பை திறமையாக செயல்படுத்த உதவுகிறது. STL (Standard Template Library) ஹீப் தரவு கட்டமைப்பை வழங்குகிறது.
• **Java:** ஜாவா ஒரு பரவலாக பயன்படுத்தப்படும் நிரலாக்க மொழி. இதுவும் ஹீப்பை செயல்படுத்த உதவுகிறது. PriorityQueue வகுப்பு ஹீப் தரவு கட்டமைப்பை வழங்குகிறது.
• **Python:** பைதான் ஒரு எளிமையான நிரலாக்க மொழி. இது ஹீப்பை செயல்படுத்த உதவுகிறது. heapq தொகுதி ஹீப் தரவு கட்டமைப்பை வழங்குகிறது.

1. 1. 1. மேம்பட்ட ஹீப் கட்டமைப்புகள்

மேலே குறிப்பிட்ட Binomial Heap மற்றும் Fibonacci Heap தவிர, வேறு சில மேம்பட்ட ஹீப் கட்டமைப்புகளும் உள்ளன. அவை,

• **Pairing Heap:** இது ஒரு எளிய மற்றும் திறமையான ஹீப் கட்டமைப்பு.
• **Skew Heap:** இது ஒரு சுய-சமநிலை ஹீப் கட்டமைப்பு.

இந்த மேம்பட்ட கட்டமைப்புகள், குறிப்பிட்ட பயன்பாடுகளுக்கு ஏற்றவாறு வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளன.

1. 1. 1. எதிர்கால போக்குகள்

கிரிப்டோகரன்சி மற்றும் பிளாக்செயின் தொழில்நுட்பத்தில் ஹீப்பின் பயன்பாடு தொடர்ந்து அதிகரிக்கும் என்று எதிர்பார்க்கப்படுகிறது. குறிப்பாக, புதிய ஒப்புதல் வழிமுறைகள், தரவு மேலாண்மை தொழில்நுட்பங்கள் மற்றும் ஸ்மார்ட் ஒப்பந்தங்களின் வளர்ச்சியில் ஹீப் முக்கிய பங்கு வகிக்கும். மேலும், குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங் (Quantum Computing) துறையில், ஹீப் அடிப்படையிலான அல்காரிதம்கள் கிரிப்டோகிராபி பாதுகாப்பை மேம்படுத்த உதவும்.

1. 1. 1. முடிவுரை

ஹீப் ஒரு முக்கியமான தரவு கட்டமைப்பு ஆகும். இது பல்வேறு பயன்பாடுகளில் திறமையான செயல்திறனை வழங்குகிறது. கிரிப்டோகரன்சி மற்றும் பிளாக்செயின் தொழில்நுட்பத்தில், ஹீப்பின் பங்கு அதிகரித்து வருகிறது. இந்த கட்டுரையின் மூலம், ஹீப்பின் அடிப்படைகள், வகைகள், செயல்பாடுகள் மற்றும் பயன்பாடுகள் குறித்து நீங்கள் அறிந்து கொண்டிருப்பீர்கள் என்று நம்புகிறோம்.

தரவு கட்டமைப்பு அல்காரிதம் கிரிப்டோகரன்சி பிளாக்செயின் முன்னுரிமை வரிசை வரிசைப்படுத்துதல் டைக்ஸ்ட்ரா அல்காரிதம் ப்ரிம்ஸ் அல்காரிதம் Proof of Stake ஸ்மார்ட் ஒப்பந்தங்கள் கிரிப்டோகிராபி ஹஃப்மேன் குறியாக்கம் குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங் இயக்க திட்டம் பைனரி மரம் முழுமையான பைனரி மரம் STL PriorityQueue heapq Binomial Heap Fibonacci Heap

பரிந்துரைக்கப்பட்ட எதிர்கால சந்தை பதிவு தளங்கள்

தளம்	எதிர்கால செயல்பாடுகள்	பதிவு
Binance Futures	125x வரை மூலதனம், USDⓈ-M ஒப்பந்தங்கள்	இங்கு பதிவு செய்யவும்
Bybit Futures	நிரந்தர தலைகீழ் ஒப்பந்தங்கள்	வணிகத்தை தொடங்கு
BingX Futures	நகல் வணிகம்	BingX இல் சேர்
Bitget Futures	USDT உறுதியான ஒப்பந்தங்கள்	கணக்கை திற
BitMEX	கிரிப்டோ சந்தை, 100x வரை மூலதனம்	BitMEX

நமது சமூகத்தில் சேர்க்கை

@strategybin என்ற Telegram சேனலுக்கு குழுசேர்க்கை செய்து மேலும் தகவல்களைப் பெறுங்கள். சிறந்த இலாப தளங்கள் – இங்கு பதிவு செய்யவும்.

நமது சமூகத்தில் பங்கேற்கவும்

@cryptofuturestrading என்ற Telegram சேனலுக்கு குழுசேர்க்கை செய்து பகுப்பாய்வு, இலவச சமிக்ஞைகள் மற்றும் மேலும் தகவல்களைப் பெறுங்கள்!