Estructuras de datos en Python

Las estructuras de datos son uno de los conceptos más esenciales en informática y gestión de software y se utilizan ampliamente para escribir programas en cualquier idioma. Python es un lenguaje de programación potente, interactivo, orientado a objetos e interpretado con el que los fundamentos de la estructura de datos se pueden estudiar sin esfuerzo, a diferencia de otros lenguajes de programación.

Es uno de los lenguajes más versátiles y eficientes que se utiliza principalmente para crear sitios web interactivos y de alto nivel y otros campos como el aprendizaje automático y la inteligencia artificial. Depende en gran medida de los datos que requieren que se almacenen de manera eficiente y se acceda a ellos a tiempo. Esto se logra con la ayuda de estructuras de datos en Python .

¿Qué es una estructura de datos?

El propósito principal de las estructuras de datos es permitir la organización efectiva de datos para almacenar colecciones de datos y ejecutar operaciones en ellos. Por ejemplo, en un sitio web, los datos de back-end deben almacenarse, administrarse y organizarse de manera eficiente para tener un acceso más fácil para futuras modificaciones.

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Estructuras de datos lineales

Las estructuras de datos lineales permiten el almacenamiento de elementos de datos en una secuencia adecuada. Hay varios tipos de estructuras de datos lineales. Son los siguientes:-

• Matriz : una disposición secuencial de los elementos de datos emparejados con el índice del elemento de datos.
• Pila : una pila es una estructura de datos que sigue un orden particular de operación. Se denominan FILO (primero en entrar, último en salir) o LIFO (último en entrar, primero en salir).
• Lista enlazada : cada elemento de datos consta de un enlace a otro elemento y los datos presentes en él.
• Matriz : una matriz es una estructura de datos bidimensional donde el elemento de datos se indica mediante un par de índices.

Cola : la cola es similar a las pilas, pero el único orden de operación es FIFO (primero en entrar, primero en salir).

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Estructuras de datos no lineales

Las estructuras de datos no lineales no siguen una vinculación secuencial de elementos de datos. En esta estructura de datos, cualquier grupo o par de elementos de datos se pueden vincular entre sí y no existe una secuencia estricta para acceder a los elementos de datos.

• Montón : un montón es un tipo especial de estructura de datos de árbol donde los datos en el nodo principal son estrictamente menores que los nodos secundarios o estrictamente mayores que o iguales a los nodos secundarios.
• Árbol binario : un árbol binario es una estructura de datos que conecta cada elemento de datos con un número máximo de otros dos elementos de datos. Comienza con un nodo raíz.
• Gráfico : un gráfico es una disposición de nodos y vértices donde algunos nodos están conectados a otros a través de enlaces.
• Tabla hash : una tabla hash es una estructura de datos hecha de matrices asociadas entre sí con la ayuda de una función hash. Utiliza claves para recuperar valores en lugar del índice de elementos de datos.

Estructuras de datos integradas en Python

Las estructuras de datos en Python son específicas de este lenguaje de programación porque ayudan en el almacenamiento flexible de tipos de datos variados y ayudan a procesar los datos más rápido en un entorno de Python. Como estas estructuras de datos vienen precargadas en entornos de Python, el lenguaje Python es significativamente más fácil de usar para los programadores, ya que obtienen o pueden desarrollar soluciones más rápido.

Python tiene soporte implícito para estructuras de datos que ayuda en el almacenamiento y fácil acceso a los datos y permite a los usuarios crear sus propias estructuras de datos con control total. Las estructuras de datos incorporadas en Python son las siguientes:

Lista

Una colección ordenada de elementos se define como una lista, que es una parte integral de las estructuras de datos al crear un proyecto en Python. "Colecciones ordenadas" significa que cada elemento que pertenece a una lista consta de un orden que se usa específicamente para identificarlos de manera única. Este orden de elementos es una característica que inherentemente permanece constante mientras dure la lista. Todo en Python se considera un objeto. Por lo tanto, hacer una lista esencialmente crea un objeto de Python de un tipo particular.

Lista_A = [elemento 1, elemento 2, elemento 3….., elemento n]

Cuando una lista está anidada, puede tener cualquier tipo de objeto o incluir una lista diferente o una sublista que también puede constar de diferentes sublistas. Una lista anidada no tiene un límite en la profundidad con la que se pueden anidar las listas. Las listas hechas en Python pueden ser mutables porque están sujetas a cambios incluso después de haber sido creadas. Un usuario puede agregar, buscar, mover, cambiar y eliminar elementos de la lista según su criterio. Cuando los elementos de una lista requieren reemplazo, la cantidad de elementos agregados no necesita ser igual a la cantidad de elementos. Python se ajustará solo según los requisitos.

tupla

Una tupla es otra estructura de datos integrada en Python y es la colección ordenada de objetos. Las tuplas vienen con una funcionalidad limitada, a diferencia de las listas. La mutabilidad es la característica principal utilizada para diferenciar entre Tuplas y Listas. Las listas son mutables y las tuplas son inmutables. Las tuplas no se pueden agregar, modificar o eliminar una vez que ya se han creado. En las listas, se requiere el uso de paréntesis para encerrar los elementos separados por comas. Por otro lado, las tuplas son opcionales para usar paréntesis al crearlas, pero se recomiendan ampliamente para discernir entre el comienzo y el final de la tupla. Aquí hay una tupla de muestra:

tuple_A = (elemento 1, elemento 2, elemento 3,…, elemento n)

Las tuplas se crean como una sola entidad y se utilizan principalmente cuando el programador no desea permitir ninguna modificación de datos. Se utilizan ampliamente para crear un objeto destinado a mantenerse intacto durante toda su vida útil. Dado que las tuplas son inmutables, potencialmente pueden evitar la modificación, adición o eliminación accidental de cualquier dato. Una ventaja de usar tuplas es que usan menos memoria, lo que ayuda a ejecutar programas más rápido que usar listas.

Conjuntos

Una colección única de elementos específicos que no están sujetos a seguir ningún orden en particular se conoce como conjunto. Cuando la existencia de un objeto en una colección de objetos es más significativa que el orden de los objetos o el número de veces que aparece, se utilizan conjuntos. Los conjuntos son mutables, a diferencia de las tuplas, y se pueden modificar, reemplazar, agregar o eliminar fácilmente. Aquí hay un conjunto de muestra: -

set_a = {“elemento 1”, “elemento 2”, “elemento 3”,….., “elemento n”}

Los conjuntos se utilizan principalmente para verificar si ciertos elementos están dentro de un conjunto o no. Por ejemplo, los conjuntos están muy optimizados para las pruebas de pertenencia. También se pueden usar para ver si un conjunto es un subconjunto de un conjunto diferente y reconocer la relación entre dos conjuntos.

Diccionario

Diccionario en una estructura de datos integral utilizada en Python. Es la recopilación no lineal de valores de datos y se utiliza principalmente para almacenar valores de datos específicos, como mapas. El diccionario contiene un par clave:valor, a diferencia de los diferentes tipos de datos que tienen solo un valor particular como elemento. El valor clave se proporciona en el diccionario para optimizarlo. En un diccionario de Python, hay varias formas de agregar elementos. A la vez, solo se puede agregar un valor a un Diccionario definiendo el valor con la tecla. Se debe usar un método de actualización () incorporado para actualizar un valor existente en un Diccionario. También es posible agregar valores clave anidados a un Diccionario ya existente. Si el valor-clave ya existe al agregar un valor, el valor se actualiza; de lo contrario, se agrega una nueva Clave al Diccionario con el valor.

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