domingo, 2 de diciembre de 2012

PILAS Y COLAS

PILA:
 
 
          Una pila estructura de datos en la que el modo de acceso a sus elementos es de tipo LIFO (del inglés Last In First Out, último en entrar, primero en salir) que permite almacenar y recuperar datos. Esta estructura se aplica en multitud de ocasiones en el área de informática debido a su simplicidad y ordenación implícita de la propia estructura.
         Para el manejo de los datos se cuenta con dos operaciones básicas: apilar (push), que coloca un objeto en la pila, y su operación inversa, retirar (o desapilar, pop), que retira el último elemento apilado.
          En cada momento sólo se tiene acceso a la parte superior de la pila, es decir, al último objeto apilado (denominado TOS, Top of Stack en inglés). La operación retirar permite la obtención de este elemento, que es retirado de la pila permitiendo el acceso al siguiente (apilado con anterioridad), que pasa a ser el nuevo TOS.
           Por analogía con objetos cotidianos, una operación apilar equivaldría a colocar un plato sobre una pila de platos, y una operación retirar a retirarlo.
 
       Las pilas suelen emplearse en los siguientes contextos:
 
  • Evaluación de expresiones en notación postfija (notación polaca inversa).
  • Reconocedores sintácticos de lenguajes independientes del contexto
     
  • Implementación de recursividad


  • Pila como tipo abstracto de datos
         A modo de resumen tipo de datos, la pila es un contenedor de nodos y tiene dos operaciones básicas: push (o apilar) y pop (o desapilar). 'Push' añade un nodo a la parte superior de la pila, dejando por debajo el resto de los nodos. 'Pop' elimina y devuelve el actual nodo superior de la pila. Una metáfora que se utiliza con frecuencia es la idea de una pila de platos en una cafetería con muelle de pila. En esa serie, sólo la primera placa es visible y accesible para el usuario, todas las demás placas permanecen ocultas. Como se añaden las nuevas placas, cada nueva placa se convierte en la parte superior de la pila, escondidos debajo de cada plato, empujando a la pila de placas. A medida que la placa superior se elimina de la pila, la segunda placa se convierte en la parte superior de la pila. Dos principios importantes son ilustrados por esta metáfora: En primer lugar la última salida es un principio, la segunda es que el contenido de la pila está oculto. Sólo la placa de la parte superior es visible, por lo que para ver lo que hay en la tercera placa, el primer y segundo platos tendrán que ser retirados.

   Operaciones

            Una pila cuenta con 2 operaciones imprescindibles: apilar y desapilar, a las que en las implementaciones modernas de las pilas se suelen añadir más de uso habitual.
  • Crear: se crea la pila vacía. (constructor)
  • Tamaño: regresa el numero de elementos de la pila. (size)
  • Apilar: se añade un elemento a la pila.(push)
  • Desapilar: se elimina el elemento frontal de la pila.(pop)
  • Cima: devuelve el elemento que esta en la cima de la pila. (top o peek)
  • Vacía: devuelve cierto si la pila está vacía o falso en caso contrario (empty).

   Implementación

           Un requisito típico de almacenamiento de una pila de n elementos es O(n). El requisito típico de tiempo de O(1) las operaciones también son fáciles de satisfacer con un array o con listas enlazadas simples.
La biblioteca de plantillas de C++ estándar proporciona una "pila" clase templated que se limita a sólo apilar/desapilar operaciones. Java contiene una biblioteca de la clase Pila que es una especialización de Vector. Esto podría ser considerado como un defecto, porque el diseño heredado get () de Vector método LIFO ignora la limitación de la Pila.
Estos son ejemplos sencillos de una pila con las operaciones descritas anteriormente (pero no hay comprobación de erroreS

En C++
#ifndef PILA
#define PILA // define la pila
 
 
template <class T>
class Pila {
 
private:
    struct Nodo {
        T elemento;
        Nodo* siguiente;  // coloca el nodo en la segunda posicion
    }* ultimo;
    unsigned int elementos;
 
public:
    Pila() {
        elementos = 0;
    }
 
    ~Pila() {
        while (elementos != 0) pop();
    }
 
    void push(const T& elem) {
        Nodo* aux = new Nodo;
        aux->elemento = elem;
        aux->siguiente = ultimo;
        ultimo = aux;
        ++elementos;
    }
 
    void pop() {
        Nodo* aux = ultimo;
        ultimo = ultimo->siguiente;
        delete aux;
        --elementos;
    }
 
    T cima() const {
        return ultimo->elemento;
    }
 
    bool vacia() const {
        return elementos == 0;
    }
 
    unsigned int altura() const {
        return elementos;
    }
 
};
 
 
#endif
 
COLA:
 
 
            Una cola (también llamada fila) es una estructura de datos, caracterizada por ser una secuencia de elementos en la que la operación de inserción push se realiza por un extremo y la operación de extracción pop por el otro. También se le llama estructura FIFO (del inglés First In First Out), debido a que el primer elemento en entrar será también el primero en salir.
Las colas se utilizan en sistemas informáticos, transportes y operaciones de investigación (entre otros), dónde los objetos, personas o eventos son tomados como datos que se almacenan y se guardan mediante colas para su posterior procesamiento. Este tipo de estructura de datos abstracta se implementa en lenguajes orientados a objetos mediante clases, en forma de listas enlazadas.


Operaciones Básicas

  • Crear: se crea la cola vacía.
  • Encolar (añadir, entrar, insertar): se añade un elemento a la cola. Se añade al final de esta.
  • Desencolar (sacar, salir, eliminar): se elimina el elemento frontal de la cola, es decir, el primer elemento que entró.
  • Frente (consultar, front): se devuelve el elemento frontal de la cola, es decir, el primer elemento que entró.
     

Implementaciones



Colas en C++


  #ifndef COLA
  #define COLA // Define la cola
  template <class T>
  class Cola{
      private:
        struct Nodo{
            T elemento;
            struct Nodo* siguiente;  // coloca el nodo en la segunda posición
        }* primero;
        struct Nodo* ultimo;
        unsigned int elementos;
      public:
        Cola(){
            elementos = 0;
        }
        ~Cola(){
            while (elementos != 0) pop();
        }
        void push(const T& elem){
            Nodo* aux = new Nodo;
            aux->elemento = elem;
            if (elementos == 0) primero = aux;
            else ultimo->siguiente = aux;
            ultimo = aux;
            ++elementos;
        }
        void pop(){
            Nodo* aux = primero;
            primero = primero->siguiente;
            delete aux;
            --elementos;
        }
        T consultar() const{
            return primero->elemento;
        }
        bool vacia() const{
            return elementos == 0;
        }
        unsigned int size() const{
            return elementos;
        }
    };
    #endif

  Colas en JAVA


    public void inserta(Elemento x) {
        Nodo Nuevo;
        Nuevo = new Nodo(x, null);
        if (NodoCabeza == null) {
            NodoCabeza = Nuevo;
        } else {
            NodoFinal.Siguiente = Nuevo;
        }
        NodoFinal = Nuevo;
    }
 
    public Elemento cabeza() throws IllegalArgumentException {
        if (NodoCabeza == null) {
            throw new IllegalArgumentException();
        } else {
            return NodoCabeza.Info;
        }
    }
 
    public Cola() {
    // Devuelve una Cola vacía
        NodoCabeza = null;
        NodoFinal = null;
    }




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