Al prepararse para una entrevista, los programadores informáticos pueden necesitar estudiar las diversas estructuras de datos. Una estructura de datos eficaz es aquella que organiza y gestiona los datos de forma eficiente para facilitar su recuperación. Las estructuras de datos pueden indicar a los empleadores que tienes conocimientos básicos de programación si entiendes cómo funcionan.
En este artículo, hablamos de las estructuras de datos, explicamos por qué son importantes y proporcionamos una lista de los distintos tipos que se pueden utilizar.
¿Qué es una estructura de datos?
Una estructura de datos es un método de almacenamiento y organización de datos en aplicaciones informáticas. Incluye valores de datos, sus interrelaciones y las funciones u operaciones que pueden realizar. Mediante las estructuras de datos, los programadores informáticos pueden transferir datos a otros componentes de la aplicación o a una nueva aplicación. Las cuatro funciones principales de las estructuras de datos son la entrada, el procesamiento, el mantenimiento y la recuperación.
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¿Por qué son importantes las estructuras de datos?
Las estructuras de datos son un componente importante de la informática, ya que ayudan a los profesionales a almacenar y gestionar grandes conjuntos de datos. El uso de un sistema eficaz puede ayudarle a recuperar información fácilmente. Los empleadores suelen preguntar a las personas sobre las estructuras de datos en las entrevistas de informática para demostrar su conocimiento del punto de partida fundamental para la programación. También es útil para otros sectores relacionados, como la inteligencia artificial (IA), los gráficos y los sistemas operativos.
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Tipos de estructuras de datos
Existe una gran variedad de estructuras de datos que los programadores informáticos pueden utilizar en función de la tarea que estén realizando o de la aplicación que estén utilizando. Estos son algunos tipos comunes de estructuras de datos que se pueden utilizar en la ingeniería de software:
Arrays
Las matrices almacenan elementos similares juntos. Esta estructura utiliza la asignación de memoria contigua para organizar los datos. Quienes utilizan un array identifican cada elemento con al menos un índice o clave del array. Un array sirve de base para otras estructuras de datos, como las tablas hash y las listas. Los informáticos utilizan a menudo esta estructura en los algoritmos de ordenación.
Pilas
Las pilas utilizan una estructura de último en entrar, primero en salir (LIFO) en la que el ordenador ordena el trabajo previo con la última acción que aparece primero. Por ejemplo, si se introduce el conjunto de datos, «1, 2, 3, 4,» el último dígito, «4,» aparecería en la parte superior. Este tipo de estructura de datos crea una pila de información. Una estructura de datos de pila es útil cuando se organiza la información donde el orden de las acciones es importante. El diseño de esta estructura le ayuda a asegurarse de que completa su tarea antes de pasar a una nueva.
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Colas
A diferencia de las pilas, las colas siguen una estructura de «primero en entrar, primero en salir» (FIFO) para organizar los datos. Esta estructura lineal se asemeja a una cola de espera, ya que la información entra y espera a salir. La información que entra primero es la primera en salir de la cola. Los programadores informáticos utilizan las colas para organizar los datos que no necesitan ser procesados inmediatamente.
Listas enlazadas
Las listas enlazadas organizan los elementos, o nodos, en orden lineal en función de los relacionados entre sí. Cada nodo está formado por los datos y un puntero. Los datos son lo que el programador asignó al nodo, y el puntero es una referencia al siguiente nodo de la serie. Las listas enlazadas funcionan bien para situaciones en las que se necesita poder borrar datos. También pueden ayudar a implementar pilas y colas.
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Árboles binarios
Un árbol binario es una estructura no lineal que consta de nodos con dos valores o direcciones potenciales. El nodo superior, o raíz, contiene un hijo derecho y un hijo izquierdo. Los diferentes tipos de árboles binarios son
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Árbol binario enraizado: Los árboles binarios enraizados tienen un nodo raíz, y cada nodo tiene hasta dos hijos.
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Árbol binario completo Este tipo de árbol binario se da cuando cada nodo tiene cero o dos hijos.
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Árbol binario perfecto: En un árbol binario perfecto, todos los nodos interiores contienen dos hijos, y todos los nodos exteriores, u hojas, tienen el mismo nivel.
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Árbol binario completo Los árboles binarios completos se producen cuando todos los niveles, excepto el último, están completamente llenos y los nodos están situados lo más a la izquierda posible.
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Árbol binario equilibrado: Los árboles binarios equilibrados son aquellos en los que las alturas de los hijos de la izquierda y de la derecha son diferentes en al menos uno, el hijo de la izquierda tiene una cantidad equilibrada y el hijo de la derecha tiene una cantidad equilibrada.
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Árbol degenerado: En un árbol degenerado, cada nodo padre sólo tiene un hijo, que representa una lista enlazada.
Los árboles binarios son útiles para reflejar las relaciones estructurales de los datos. También pueden ayudar a representar jerarquías.
Gráficos
Los grafos son un tipo de lista no lineal que se utiliza para representar una red. Están formados por nodos y aristas que se conectan entre sí. Estas estructuras utilizan un par, X e Y, en el que el vértice X conecta con el vértice Y. Los grafos son útiles cuando se estudia una red, como un camino en una ciudad o una red de medios sociales.
Pruebas
Las pruebas, o «árboles de prefijos» son estructuras de datos en forma de árbol utilizadas para almacenar datos. Suelen utilizarse para representar palabras del alfabeto. Los nodos del árbol son cadenas que los programadores pueden recuperar bajando por la rama. Los tries son útiles para organizar los datos que dependen de un prefijo de una cadena. Un uso común de los tries es proporcionar sugerencias automáticas y buscar palabras en un diccionario.
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Tablas hash
Las tablas hash, o mapas, almacenan pares clave-valor. Calculan un índice, o código hash, en ranuras donde se encuentra el valor deseado. Los programadores informáticos almacenan la información en forma de matriz. Pueden utilizar las tablas hash para implementar matrices asociadas, índices de bases de datos y la estructura de datos de conjuntos.
Catálogos
Las listas de saltos son estructuras de datos probabilísticas que enumeran elementos con una lista enlazada. Este tipo de estructura se denomina lista de salto porque se saltan varios elementos de una lista completa. Cada nivel adicional en una lista de salto contiene menos elementos, sin elementos nuevos. Las listas de salto son útiles para los casos en que los programadores quieren eliminar, insertar y buscar información rápidamente.