sparse array, array esparso:

Um array (arranjo de elementos) no qual vários itens são idênticos, geralmente iguais a zero. Não é possível definir exatamente quando um array é esparso, mas consegue-se determinar com clareza que, a partir de um certo ponto, quando cerca de um terço do array contém elementos idênticos, é conveniente redefinir o array.

Arrays são estruturas de dados amplamente utilizadas na programação, mas quando se trata de arrays esparsos, a história é um pouco diferente. Um array esparso é um tipo de array em que a maioria dos elementos são idênticos, geralmente iguais a zero. Eles são usados para economizar espaço em memória, já que muitos elementos nulos podem ocupar uma quantidade significativa de espaço.

História

A ideia de usar arrays esparso remonta aos anos 60, quando a IBM estava desenvolvendo sistemas de processamento de texto. Os documentos processados eram muito grandes e, como a maioria dos caracteres não era usada em cada documento, os arrays esparso foram usados ​​para economizar espaço em disco. No entanto, os arrays esparso eram caros e lentos, e a maioria dos sistemas usava arrays densos, em que cada elemento do array era armazenado na memória, independentemente de seu valor.

Com o tempo, o uso de arrays esparso se espalhou para outras áreas de aplicação, como ciência de dados, aprendizado de máquina e processamento de imagens. O uso de arrays esparso em algoritmos de aprendizado de máquina e processamento de imagens permitiu que grandes conjuntos de dados fossem manipulados com eficiência.

Exemplos

  • Processamento de texto: A IBM usou arrays esparso para armazenar documentos processados ​​em sistemas de processamento de texto.
  • Ciência de Dados: O uso de arrays esparso é comum em algoritmos de mineração de dados, onde grande parte dos dados é zero.
  • Processamento de Imagem: A aplicação de filtros em imagens é um exemplo de uso de arrays esparso, onde a maioria dos valores é zero.

Ao longo dos anos, várias pessoas contribuíram para o desenvolvimento e aprimoramento do conceito de Array Esparso. Alguns nomes notáveis incluem:

  • Gene Golub: matemático e computacionalista americano que foi pioneiro no uso de métodos numéricos para resolver problemas científicos e de engenharia. Golub fez contribuições importantes para a teoria e a aplicação de matrizes esparsas, que são uma extensão do conceito de Array Esparso.

  • Cleve Moler: matemático americano e fundador da MathWorks, empresa responsável pelo desenvolvimento do software MATLAB. Moler é conhecido por suas contribuições para o desenvolvimento de métodos numéricos e por seu trabalho no uso de matrizes esparsas em aplicações científicas e de engenharia.

  • James Wilkinson: matemático britânico que fez importantes contribuições para a teoria e a prática da computação numérica. Wilkinson foi um dos primeiros a reconhecer a importância do uso de matrizes esparsas na solução de sistemas lineares.

Principais Características

  • O array esparso economiza espaço em memória, pois armazena apenas elementos não nulos.
  • Arrays esparso são adequados para aplicativos que possuem muitos elementos nulos.
  • Os arrays esparso podem ser mais eficientes em termos de tempo de execução, dependendo da implementação.

Vantagens

  • Economia de espaço em memória
  • Eficiente para grandes conjuntos de dados com muitos elementos nulos
  • Melhor desempenho em alguns algoritmos

Desvantagens

  • Arrays esparsos são mais complexos de implementar do que arrays densos
  • Acessar elementos em arrays esparsos pode ser mais lento do que em arrays densos
  • Arrays esparsos não são adequados para aplicativos com muitos elementos não nulos