¿Qué es la estructura de datos lineal? Lista de estructuras de datos explicadas

Las estructuras de datos son los datos estructurados de manera que los usuarios los utilicen de manera eficiente. Dado que el programa informático depende en gran medida de los datos y también requiere un gran volumen de datos para su funcionamiento, es muy importante organizar los datos. Esta disposición de datos en estructuras organizadas se conoce como estructura de datos.

El almacenamiento de los datos en estructuras de datos permite el acceso, las modificaciones y otras operaciones que se pueden realizar sobre los elementos de datos. La disposición de los datos se realiza principalmente en una computadora y, por lo tanto, se requieren algoritmos adecuados para realizar operaciones con las estructuras de datos. Reducir el espacio y disminuir la complejidad del tiempo de las diferentes tareas es el principal objetivo de las estructuras de datos.

Los puntos más importantes en una estructura de datos son:

• Una gran cantidad de datos se organiza a través de todo tipo de estructura de datos.
• Cada estructura de datos sigue un principio particular.
• El principio básico de la estructura de datos debe seguirse incluso si se realizan operaciones sobre la estructura de datos.

La disposición de los datos dentro de una estructura de datos puede seguir diferentes órdenes. Por lo tanto, una estructura de datos se clasifica de acuerdo con la forma de disposición de los datos. Básicamente, hay dos tipos de estructura de datos .

1. Estructura de datos primitiva
2. Estructura de datos no primitiva

El tipo primitivo de estructura de datos incluye estructuras de datos predefinidas como char, float, int y double.

Las estructuras de datos no primitivas se utilizan para almacenar la colección de elementos. Esta estructura de datos se puede clasificar en

1. Estructura de datos lineal
2. Estructura de datos no lineal.

Leer: Aprenda las diferencias entre la estructura de datos lineales y no lineales

En este artículo, discutiremos principalmente la estructura de datos que almacena datos de forma lineal.

Estructura de datos lineal

Es un tipo de estructura de datos donde la disposición de los datos sigue una tendencia lineal. Los elementos de datos se organizan linealmente de modo que el elemento está directamente vinculado a sus elementos anterior y siguiente. Como los elementos se almacenan linealmente, la estructura admite el almacenamiento de datos de un solo nivel. Y, por lo tanto, el cruce de los datos se logra a través de una sola ejecución.

Características

• Es un tipo de estructura de datos donde los datos se almacenan y administran en una secuencia lineal.
• Los elementos de datos en la secuencia están vinculados uno tras otro.
• La implementación de la estructura lineal de los datos en la memoria de una computadora es fácil ya que los datos se organizan secuencialmente.
• Matriz, cola. Pila, lista enlazada, etc. son ejemplos de este tipo de estructura.
• Los elementos de datos almacenados en la estructura de datos tienen una sola relación.
• El recorrido de los elementos de datos se puede llevar a cabo en una sola ejecución, ya que los elementos de datos se almacenan en un solo nivel.
• Hay una mala utilización de la memoria de la computadora si se implementa una estructura que almacena datos linealmente.
• Con el aumento en el tamaño de la estructura de datos, aumenta la complejidad temporal de la estructura.

Estas estructuras por lo tanto se pueden resumir como un tipo de estructura de datos donde los elementos se almacenan secuencialmente y siguen el orden donde:

• Sólo está presente un primer elemento que tiene un elemento siguiente .
• Sólo está presente un último elemento que tiene un elemento anterior .
• Todos los demás elementos en la estructura de datos tienen un elemento anterior y siguiente

Lista de estructura de datos en un tipo lineal de estructura de datos

1. matriz

La matriz es ese tipo de estructura que almacena elementos homogéneos en ubicaciones de memoria que son contiguas. Los mismos tipos de objetos se almacenan secuencialmente en una matriz. La idea principal de una matriz es que se pueden almacenar juntos múltiples datos del mismo tipo. Antes de almacenar los datos en una matriz, se debe definir el tamaño de la matriz. Se puede acceder o modificar cualquier elemento de la matriz y los elementos almacenados se indexan para identificar sus ubicaciones.

Una matriz se puede explicar con la ayuda de un ejemplo simple de almacenamiento de las calificaciones de todos los estudiantes de una clase. Supongamos que hay 20 estudiantes, entonces el tamaño de la matriz debe mencionarse como 20. Las calificaciones de todos los estudiantes se pueden almacenar en la matriz creada sin la necesidad de crear variables separadas para las calificaciones de cada estudiante. El simple recorrido de la matriz puede conducir al acceso de los elementos.

2. Lista enlazada

La lista enlazada es ese tipo de estructura de datos donde los objetos separados se almacenan secuencialmente. Cada objeto almacenado en la estructura de datos tendrá los datos y una referencia al siguiente objeto. El último nodo de la lista enlazada tiene una referencia a nulo. El primer elemento de la lista enlazada se conoce como el encabezado de la lista. Hay muchas diferencias entre una lista enlazada y los otros tipos de estructuras de datos. Estos son en términos de asignación de memoria, la estructura interna de la estructura de datos y las operaciones realizadas en la lista enlazada.

Llegar a un elemento en una lista vinculada es un proceso más lento en comparación con las matrices, ya que la indexación en una matriz ayuda a ubicar el elemento. Sin embargo, en el caso de una lista enlazada, el proceso debe comenzar desde la cabecera y atravesar toda la estructura hasta llegar al elemento deseado. En contraste con esto, la ventaja de usar listas enlazadas es que la adición o eliminación de elementos al principio se puede hacer muy rápidamente.

Hay tres tipos de listas enlazadas:

• Lista Vinculada Única: Este tipo de estructura tiene la dirección o la referencia del siguiente nodo almacenada en el nodo actual. Por lo tanto, un nodo que al final tiene la dirección y la referencia como NULL. Ejemplo: A->B->C->D->E->NULL.
• Una lista de doble enlace : como sugiere el nombre, cada nodo tiene dos referencias asociadas. Una referencia dirige al nodo anterior mientras que la segunda referencia apunta al siguiente nodo. El recorrido es posible en ambas direcciones ya que la referencia está disponible para los nodos anteriores. Además, no se requiere acceso explícito para la eliminación. Ejemplo: NULL<-A<->B<->C<->D<->E->NULL.
• Lista enlazada que es circular: los nodos en una lista enlazada circular están conectados de manera que se forma un círculo. Como la lista enlazada es circular, no tiene fin y, por lo tanto, no es NULL. Este tipo de lista enlazada puede seguir la estructura de tanto simple como doblemente. No hay un nodo inicial específico y cualquier nodo de los datos puede ser el nodo inicial. La referencia del último nodo apunta hacia el primer nodo. Ejemplo: A->B->C->D->E.

Las propiedades de una lista enlazada son:

• • Tiempo de acceso: O(n)
  • Tiempo de búsqueda: O(n)
  • Sumando elemento: O(1)
• Eliminación de un elemento: O(1)

3. Apilar

La pila es otro tipo de estructura donde los elementos almacenados en la estructura de datos siguen la regla de LIFO (último en entrar, primero en salir) o FILO (primero en entrar, último en salir). Hay dos tipos de operaciones asociadas con una pila, es decir, empujar y sacar. Push se usa cuando se debe agregar un elemento a la colección y pop se usa cuando se debe eliminar el último elemento de la colección. La extracción se puede realizar solo para el último elemento agregado.

Las propiedades de una pila son:

• Sumando elemento: O(1)
• borrando elemento: O(1)
• Tiempo de acceso: O(n) [peor caso]
• Solo un extremo permite insertar y eliminar un elemento.

Los ejemplos de la pila incluyen la eliminación de la recursividad. En escenarios en los que se debe invertir una palabra, o al usar editores cuando la palabra que se escribió por última vez se eliminará primero (usando una operación de deshacer), se usan pilas. Si desea probar proyectos interesantes de estructura de datos, haga clic para leer este artículo.

4. Cola

Queue es el tipo de estructura de datos donde los elementos a almacenar siguen la regla de First In First Out (FIFO). Se sigue el orden particular para realizar las operaciones requeridas sobre los elementos. La diferencia entre una cola y una pila radica en la eliminación de un elemento, donde el objeto agregado más recientemente se elimina primero en una pila. Mientras que, en el caso de una cola, el elemento que se agregó primero se elimina primero.

Tanto el final de la estructura de datos se utiliza para la inserción como para la eliminación de datos. Las dos operaciones principales que gobiernan la estructura de la cola son poner y quitar cola. Enqueue se refiere al proceso en el que se permite insertar un elemento para la recopilación de datos y dequeue se refiere al proceso en el que se permite la eliminación de elementos, que es el primer elemento en la cola en este caso.

Las propiedades de una cola son:

• Insertar un elemento: O(1)
• Eliminando un elemento: O(1)
• Tiempo de acceso: O(n)

Ejemplo de la cola: Similar a las colas que se hacen mientras se espera el autobús o en cualquier lugar, la estructura de datos también sigue el mismo patrón. Podemos imaginar a una persona esperando el autobús y de pie en la primera posición como la persona que llegó primero a la cola. Esta persona será la primera en subirse a un autobús, es decir, salir de la cola. Las colas se aplican cuando varios usuarios comparten los mismos recursos y deben atenderse en función de quién ha llegado primero al servidor.

Conclusión

Un aumento en el tamaño de los datos ha hecho necesario el uso eficiente de las estructuras de datos en los programas informáticos. Si los datos no están organizados de forma estructurada, se dificulta la realización de tareas sobre los elementos.

Para una operación sin problemas, siempre es importante organizarla de modo que los programas de computadora puedan realizar operaciones fáciles y efectivas. Si los elementos de datos se organizan en orden secuencial, se conoce como estructura de datos lineal, mientras que si los elementos de datos se organizan de forma no lineal, se denomina estructura no lineal.

Se ha observado una amplia aplicación de la estructura de datos en lenguajes de aprendizaje automático, problemas de la vida real, etc. Las personas que sueñan con trabajar en este campo deberían poder dominar estos conceptos.

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