انتخاب ساختار دادهٔ مناسب

مقایسه و انتخاب ساختار داده

در فصل «مجموعه‌های داده» با چهار ساختار اصلی آشنا شدید:

• لیست‌ها (list)
• تاپل‌ها (tuple)
• دیکشنری‌ها (dict)
• مجموعه‌ها (set)

در این بخش، تمرکز ما روی این است که در هر مسئله کدام‌یک را انتخاب کنیم و چرا؛ نه روی نحو (syntax) و جزئیات که قبلاً دیده‌اید.

چند سؤال کلیدی برای انتخاب ساختار داده

پیش از انتخاب ساختار، این سؤال‌ها را از خود بپرسید:

1. آیا ترتیب (order) عناصر برای من مهم است؟
• بله → معمولاً list یا tuple
• نه → می‌توان set یا dict را هم در نظر گرفت
2. آیا داده‌ها قرار است بعداً تغییر کنند؟ (افزودن، حذف، ویرایش)
• بله → ساختار قابل‌تغییر (mutable) مثل list, dict, set
• نه → ساختار ثابت مثل tuple (برای امنیت و جلوگیری از تغییر ناخواسته)
3. چگونه قرار است به داده‌ها دسترسی پیدا کنم؟
• با شمارهٔ موقعیت (۰، ۱، ۲، …) → list یا tuple
• با یک کلید معنادار (مثل name, age, id) → dict
• بیشتر می‌خواهم بدانم «آیا این عضو هست یا نه؟» → set (و تا حدی dict)
4. آیا عناصر می‌توانند تکراری باشند؟
• بله → list, tuple, dict (کلیدها تکراری نیستند، ولی مقدارها می‌توانند باشند)
• نه → set (به‌صورت خودکار تکراری‌ها را حذف می‌کند)

با همین چهار سؤال، در اکثر موقعیت‌های ساده می‌توانید ساختار مناسب را انتخاب کنید.

لیست (`list`) را چه زمانی انتخاب کنیم؟

ویژگی مهم: قابل‌تغییر، مرتب، پشتیبانی از عناصر تکراری، دسترسی با اندیس.

لیست معمولاً اولین انتخاب برای داده‌های «چندتایی» است؛ مثل:

• فهرست دانش‌آموزان یک کلاس
• قیمت‌های روزانهٔ یک سهم
• شماره‌های یک قرعه‌کشی

مناسب است وقتی:

• ترتیب وارد کردن داده‌ها مهم است (مثلاً ترتیب ثبت سفارش‌ها).
• باید بتوانید عناصر را اضافه یا حذف کنید.
• می‌خواهید روی همهٔ عناصر به ترتیب حلقه بزنید (for x in my_list:).
• می‌خواهید با اندیس کار کنید: my_list[0], my_list[-1].

مثال‌های رایج استفاده از لیست:

• صف انتظار مشتری‌ها
• فهرست کارها (To-Do List)
• تاریخچهٔ دستورات کاربر در یک برنامه

---

تاپل (`tuple`) را چه زمانی انتخاب کنیم؟

ویژگی مهم: مرتب، اما غیرقابل‌تغییر (immutable).

تاپل را زمانی استفاده کنید که:

• می‌خواهید چند مقدار را به‌صورت یک واحد ثابت نگه دارید.
• این داده‌ها ماهیت «رکورد» دارند و قرار نیست بعداً تغییر کنند.

نمونهٔ متعارف:

• مختصات یک نقطه روی صفحه: (x, y)
• تاریخ تولد: (سال، ماه، روز)
• اطلاعات ثابت پیکربندی: (server, port)

person = ("Ali", 25, "Tehran")

در این‌جا person یک «رکورد» است؛ نام، سن و شهر با هم معنی پیدا می‌کنند و قرار نیست مدام عناصر این رکورد را حذف/اضافه کنیم.

چرا تاپل وقتی داده تغییر نمی‌کند بهتر است؟

• امنیت بیشتر: خودِ شما یا فانکشن‌های دیگر نمی‌توانند به‌اشتباه آن را تغییر دهند.
• در وضعیت‌های خاص (مباحث پیشرفته‌تر)، استفاده از تاپل می‌تواند به بهینه‌سازی سرعت و حافظه کمک کند.

---

دیکشنری (`dict`) را چه زمانی انتخاب کنیم؟

ویژگی مهم: نگه داشتن داده به‌صورت کلید → مقدار.

دیکشنری مناسب است وقتی:

• می‌خواهید به داده‌ها با یک عنوان/برچسب معنادار دسترسی داشته باشید، نه با عدد.
• داده‌ها ماهیت «مشخصات» دارند: مثل نام، سن، شهر، شماره دانشجویی، …

student = {
    "name": "Sara",
    "age": 20,
    "city": "Mashhad"
}

این‌جا:

• "name", "age", "city" → کلیدها
• "Sara", 20, "Mashhad" → مقدارها

بهتر است دیکشنری را انتخاب کنید اگر:

• زیاد می‌خواهید بپرسید: «سن سارا چنده؟»، «شهرش کجاست؟»
  یعنی دسترسی سریع بر اساس کلید، نه موقعیت عددی.
• مجموعهٔ بزرگی از «اشیاء» دارید و برای هرکدام می‌خواهید تعدادی ویژگی ذخیره کنید.
  مثلاً فهرست دانش‌آموزان یک کلاس، که هر دانش‌آموز خودش یک dict باشد.

مثال کاربردی:

• نگه‌داشتن تنظیمات برنامه:

config = {
    "theme": "dark",
    "language": "fa",
    "autosave": True
}

• نگه‌داشتن موجودی یک فروشگاه (نام کالا → تعداد):

inventory = {
    "apple": 20,
    "banana": 35,
    "orange": 12
}

مجموعه (`set`) را چه زمانی انتخاب کنیم؟

ویژگی مهم:
بدون ترتیب مشخص، بدون تکرار، مناسب برای کار با «عضویت» و «اشتراک/اتحاد».

اگر مسئلهٔ شما بیشتر شبیه این سؤال‌هاست:

• «این عضو توی مجموعه هست یا نه؟»
• «عناصر مشترک بین این دو گروه چی هستند؟»
• «می‌خواهم لیستی از آیتم‌ها را بگیرم و تکراری‌ها را حذف کنم.»

آن‌وقت set انتخاب خوبی است.

مثال‌ها:

1. لیست ایمیل‌های واردشده توسط کاربر، اما هر ایمیل فقط یک‌بار:

emails = ["a@test.com", "b@test.com", "a@test.com"]
unique_emails = set(emails)   # تکراری‌ها حذف می‌شوند

2. پیدا کردن کتاب‌های مشترک دو نفر:

ali_books = {"Python", "C++", "Linux"}
sara_books = {"Python", "HTML", "CSS"}
common = ali_books & sara_books  # اشتراک

set را انتخاب کنید اگر:

• به ترتیب اهمیتی نمی‌دهید.
• نمی‌خواهید عنصر تکراری داشته باشید.
• زیاد عمل «عضو هست / نیست» انجام می‌دهید: x in my_set.

---

جدول مقایسهٔ سریع

الگوهای رایج تصمیم‌گیری

۱. فهرست اشیاء در مقابل دیکشنریِ اشیاء

فرض کنید یک سیستم برای مدیریت کتابخانه می‌نویسید.

• اگر فقط می‌خواهید فهرست کتاب‌ها را نگه دارید:

books = ["Book A", "Book B", "Book C"]   # لیست ساده

• اگر هر کتاب چند ویژگی دارد (نام، نویسنده، سال چاپ):

book1 = {
    "title": "Book A",
    "author": "Author A",
    "year": 2020
}

• اگر چندین کتاب دارید، معمولاً لیستی از دیکشنری‌ها می‌سازید:

books = [
    {"title": "Book A", "author": "Author A", "year": 2020},
    {"title": "Book B", "author": "Author B", "year": 2018},
]

پس:

• «فهرست چیزها» → list
• «مشخصات هر چیز» → dict
• «لیستِ مشخصاتِ چیزها» → listی از dict‌ها

۲. انتخاب بین list و set در مسئلهٔ عضویت

سناریو: می‌خواهید چک کنید آیا یک کاربر عضو لیست کاربران مسدودشده هست یا نه.

• اگر تعداد کم است و موضوع تکراری‌بودن مهم نیست → list کافی است.
• اگر تعداد زیاد است، تکراری‌نبودن مهم است، و مرتباً می‌پرسید «فلانی توی لیست هست؟» → set مناسب‌تر است.

blocked_users = {"ali", "sara", "mina"}  # set
if username in blocked_users:
    print("دسترسی مسدود است.")

۳. استفاده از tuple به‌جای list برای دادهٔ ثابت

اگر مختصات چند نقطه را ذخیره می‌کنید، و نمی‌خواهید نقاط تغییر کنند:

point = (10, 20)   # بهتر از [10, 20] اگر قرار نیست تغییر کند

در عوض، برای لیست مسیر حرکت (که تغییر می‌کند و عناصر جدید اضافه می‌شوند):

path = []          # شروع خالی
path.append((0, 0))
path.append((1, 2))

اینجا:

• خود path یک list است (قابل‌تغییر).
• هر نقطه داخل آن، یک tuple است (ثابت).

---

چند سناریوی تمرینی ذهنی

در هر سناریو، سعی کنید قبل از دیدن پاسخ، حدس بزنید از چه ساختاری استفاده می‌کنید.

سناریو ۱: فهرست کارهای روزانه

• هر کار فقط یک متن کوتاه است (مثلاً «خرید نان»).
• می‌خواهید ترتیب اضافه‌شدن کارها حفظ شود.
• ممکن است همان کار را چند بار در روز یادداشت کنید.

انتخاب: list
مثال:

tasks = ["خرید نان", "مطالعهٔ پایتون", "ورزش"]

سناریو ۲: اطلاعات دانش‌آموز

• برای یک دانش‌آموز: نام، سن، شماره دانش‌آموزی، شهر.
• می‌خواهید با اسم ویژگی به آن‌ها دسترسی داشته باشید.

انتخاب: dict برای هر دانش‌آموز.
اگر چند دانش‌آموز دارید، می‌توانید:

• listی از dictها،
• یا dictی از dictها (مثلاً کلید بیرونی = شماره دانش‌آموزی) استفاده کنید.

---

سناریو ۳: مجموعهٔ یکتای برچسب‌ها (Tags)

• کاربران می‌توانند روی یک نوشته، برچسب‌هایی مثل "python", "beginner", "code" بگذارند.
• مهم است که یک برچسب تکراری نشود.

انتخاب: set برای برچسب‌های هر نوشته.

tags = {"python", "beginner", "code"}

سناریو ۴: روزهای هفته

• نام روزهای هفته که همیشه ثابت هستند و تغییری نمی‌کنند.
• ممکن است بخواهید روی‌شان حلقه بزنید، اما نه اضافه و نه حذف.

انتخاب: tuple (یا حتی list، اما tuple معنای «ثابت»بودن را بهتر منتقل می‌کند):

week_days = ("شنبه", "یکشنبه", "دوشنبه", "سه‌شنبه", "چهارشنبه", "پنجشنبه", "جمعه")

راهنمای کوتاه «اگر … پس …»

• اگر فقط یک لیست ساده از چیزها می‌خواهم و ممکن است تغییر کند → list
• اگر یک بسته/رکورد ثابت از چند مقدار دارم → tuple
• اگر ویژگی‌ها را با نام‌های معنی‌دار ذخیره می‌کنم → dict
• اگر فقط یکتا بودن و عضویت مهم است → set
• اگر چند چیز و برای هر چیز چند ویژگی دارم → معمولاً listی از dict‌ها
• اگر می‌خواهم به چیزها با شناسهٔ یکتا دسترسی سریع داشته باشم (مثلاً id) → احتمالاً dict (کلید = شناسه)

با تمرین و نوشتن برنامه‌های بیشتر، انتخاب ساختار داده به‌مرور برایتان طبیعی می‌شود. در ابتدای کار اگر شک داشتید، از list شروع کنید و بعد از کمی تجربه، اگر دیدید الگوی استفاده‌تان بیشتر شبیه dict یا set است، ساختار را عوض کنید.