En el mundo de la programación, las estructuras de datos son fundamentales para organizar y manipular la información de manera eficiente. Entre las más utilizadas se encuentran las listas, pilas y colas. Cada una de estas estructuras tiene sus propias características, usos y ventajas en distintos contextos de desarrollo.
Listas
Las listas son estructuras de datos lineales que permiten almacenar y manipular conjuntos de elementos de manera ordenada. Se pueden dividir en diferentes tipos:
- Listas enlazadas: Cada elemento (nodo) almacena un dato y una referencia al siguiente nodo de la lista.
- Listas doblemente enlazadas: Cada nodo contiene referencias tanto al nodo anterior como al siguiente.
- Listas circulares: La referencia del último nodo apunta al primer nodo, formando un ciclo.
Las listas se utilizan cuando se requiere inserción y eliminación rápida de elementos sin necesidad de reorganizar toda la estructura en memoria.
Ejemplo de uso de listas:
- Representación de una lista de tareas pendientes en una aplicación.
- Implementación de una lista de contactos en una agenda telefónica.
- Manejo de historiales de navegación en un navegador web.
Pilas
Las pilas son estructuras de datos que siguen el principio LIFO (Last In, First Out), es decir, el último elemento en entrar es el primero en salir. Esto se asemeja a una pila de platos en la que solo se puede agregar o retirar elementos desde la parte superior.
Operaciones principales en una pila:
- Push: Agregar un elemento en la parte superior de la pila.
- Pop: Retirar el elemento superior de la pila.
- Peek (o Top): Obtener el elemento superior sin eliminarlo.
Las pilas son ampliamente utilizadas en escenarios como:
- Manejo de llamadas a funciones en los lenguajes de programación.
- Implementación de algoritmos de retroceso (backtracking), como en la resolución de laberintos o problemas de Sudoku.
- Control de deshacer/rehacer en aplicaciones.
Ejemplo de uso de pilas:
- Implementación de la funcionalidad de "Deshacer" en editores de texto.
- Evaluación de expresiones matemáticas y conversión de notación infija a postfija.
- Control de la ejecución de funciones en una aplicación recursiva.
Colas
Las colas son estructuras de datos que siguen el principio FIFO (First In, First Out), es decir, el primer elemento en entrar es el primero en salir. Se asemejan a una fila de personas en un banco o supermercado.
Tipos de colas:
- Cola simple: La inserción ocurre en un extremo (final) y la eliminación en el otro extremo (frente).
- Cola circular: La última posición está conectada con la primera, optimizando el uso de memoria.
- Cola de prioridad: Cada elemento tiene una prioridad asignada, y los elementos con mayor prioridad se atienden primero.
- Cola de doble extremo (deque): Permite inserción y eliminación en ambos extremos.
Las colas se utilizan en aplicaciones como:
- Manejo de tareas en sistemas operativos y planificación de procesos.
- Enrutamiento de paquetes en redes de comunicación.
- Simulaciones de eventos en tiempo real.
Ejemplo de uso de colas:
- Implementación de un sistema de tickets en un banco o centro de atención.
- Manejo de solicitudes en un servidor web.
- Control de impresión de documentos en una cola de impresoras.
