Datenstrukturen
Datenstrukturen ist eine kostenlose interaktive Simulation aus dem StudyFi Lab. Sie läuft direkt im Browser, ohne Anmeldung und ohne Installation.
Stapel, Warteschlangen, Listen, Bäume und Graphen
Experimente
Stapel (Stack)
Ein Stapel funktioniert wie ein Tellerstapel: Man legt nur oben auf (push) und nimmt nur oben weg (pop) – was zuletzt kam, geht zuerst (LIFO). Der Zeiger top markiert die Spitze; push und pop kosten O(1). Rückgängig im Editor, die Zurück-Taste im Browser und Funktionsaufrufe (Call Stack) nutzen ihn.
Probier das: Lege 1, 2, 3 ab und führe dreimal pop aus – die Zahlen kommen in umgekehrter Reihenfolge. Versuche dann ein neuntes push.
Warteschlange (Queue)
Eine Warteschlange funktioniert wie eine Kassenschlange: Neue Elemente stellen sich hinten an (enqueue, Zeiger rear) und verlassen sie vorne (dequeue, Zeiger front) – wer zuerst kommt, geht zuerst (FIFO). In einem Array wird sie als Ringpuffer gespeichert: Beide Zeiger springen nach dem letzten Platz zurück auf Platz 0, daher kosten enqueue und dequeue O(1). Drucker, Serveranfragen und Videopuffer arbeiten damit.
Probier das: Schalte die Ringansicht ein, füge sechs Zahlen ein, entnimm vier und füge vier weitere ein – rear springt von Platz 7 auf Platz 0.
Verkettete Liste
Jeder Knoten speichert einen Wert und einen Verweis next auf den nächsten Knoten; der letzte zeigt auf null, und die Liste beginnt beim Zeiger head. Einfügen am Anfang kostet O(1), aber zu Position i oder einem gesuchten Wert muss man Knoten für Knoten laufen – O(n). Anders als im Array wird nichts verschoben, nur umverkettet; so arbeiten Playlists, Verläufe und Freispeicherlisten.
Probier das: Suche den letzten Wert und zähle die Schritte des Zeigers, füge dann am Anfang ein – das ist immer nur ein Schritt.
Binärer Suchbaum
An jedem Knoten gilt: Kleinere Werte stehen links, größere rechts. Suchen und Einfügen folgen daher einem einzigen Pfad ab der Wurzel und kosten O(h), wobei h die Baumhöhe ist – bei einem ausgeglichenen Baum h ≈ log₂ n. Löschen hat drei Fälle: Ein Blatt verschwindet einfach, ein Knoten mit einem Kind wird durch dieses ersetzt, und ein Knoten mit zwei Kindern übernimmt den Wert seines In-Order-Nachfolgers. Die In-Order-Traversierung liefert die Werte sortiert; ähnliche Bäume stecken in Datenbankindizes.
Probier das: Lösche die Wurzel – sie hat zwei Kinder, also siehst du die Nachfolgersuche. Probiere dann „Sortierte Werte einfügen“: Der Baum entartet zur Liste und die Höhe wächst auf n.
Graph: BFS und DFS
Die Breitensuche (BFS) nimmt Knoten aus einer Warteschlange: Erst alle Nachbarn des Starts, dann deren Nachbarn – Schicht für Schicht, so findet sie den kürzesten Weg nach Kantenzahl. Die Tiefensuche (DFS) nimmt Knoten von einem Stapel und geht so tief wie möglich, bevor sie zurückkehrt. Beide besuchen jeden Knoten und jede Kante einmal: O(V + E). BFS steckt in Routenplanern und „Freunde von Freunden“, DFS löst Labyrinthe und findet Zyklen.
Probier das: Gehe von Knoten 0 aus schrittweise vor und vergleiche Warteschlange und Stapel. Wähle dann Knoten 7 als Start – die Besuchsreihenfolgen ändern sich völlig.
Häufige Fragen
Was ist Datenstrukturen?
Datenstrukturen ist eine kostenlose interaktive Simulation aus dem StudyFi Lab. Sie läuft direkt im Browser, ohne Anmeldung und ohne Installation. Stapel, Warteschlangen, Listen, Bäume und Graphen
Ist Datenstrukturen kostenlos?
Ja. Datenstrukturen ist komplett kostenlos. Es läuft im Browser auf Computer, Tablet und Handy, und du brauchst kein Konto.
Was kann ich in Datenstrukturen entdecken?
Stapel (Stack), Warteschlange (Queue), Verkettete Liste, Binärer Suchbaum, Graph: BFS und DFS.
Was zeigt das Experiment „Stapel (Stack)“?
Ein Stapel funktioniert wie ein Tellerstapel: Man legt nur oben auf (push) und nimmt nur oben weg (pop) – was zuletzt kam, geht zuerst (LIFO). Der Zeiger top markiert die Spitze; push und pop kosten O(1). Rückgängig im Editor, die Zurück-Taste im Browser und Funktionsaufrufe (Call Stack) nutzen ihn.
Was zeigt das Experiment „Warteschlange (Queue)“?
Eine Warteschlange funktioniert wie eine Kassenschlange: Neue Elemente stellen sich hinten an (enqueue, Zeiger rear) und verlassen sie vorne (dequeue, Zeiger front) – wer zuerst kommt, geht zuerst (FIFO). In einem Array wird sie als Ringpuffer gespeichert: Beide Zeiger springen nach dem letzten Platz zurück auf Platz 0, daher kosten enqueue und dequeue O(1). Drucker, Serveranfragen und Videopuffer arbeiten damit.
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