📌 Estructuras de Datos: Definición y Tipos

¿Qué son las Estructuras de Datos?

Las estructuras de datos son formas organizadas de almacenar y gestionar información en la memoria de una computadora. Su uso es esencial en la programación porque permiten manipular datos de manera eficiente, optimizando la velocidad y el uso de recursos en diferentes algoritmos y aplicaciones.

Se utilizan en casi todos los programas informáticos, desde bases de datos hasta inteligencia artificial y videojuegos.

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Tipos de Estructuras de Datos

Las estructuras de datos se dividen en dos grandes categorías:

1️⃣ Estructuras de Datos Lineales
2️⃣ Estructuras de Datos No Lineales

Cada una tiene características y usos específicos, los cuales veremos a continuación.

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1️⃣ Estructuras de Datos Lineales

Las estructuras de datos lineales organizan los elementos de forma secuencial, donde cada elemento tiene un único sucesor y un único predecesor (excepto el primero y el último).

📌 1.1 Listas

Una lista es una colección ordenada de elementos del mismo tipo. Existen dos tipos:

• Listas Estáticas (como los arreglos o arrays).
• Listas Dinámicas (como ArrayList en Java o List en Python).

✅ Ejemplo en Python:

# Lista en Python
mi_lista = [1, 2, 3, 4, 5]
print(mi_lista[2])  # Imprime: 3

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📌 1.2 Pilas (Stacks)

Las pilas siguen el principio LIFO (Last In, First Out), donde el último elemento en entrar es el primero en salir.

📌 Ejemplo de uso:

• Historial de navegación en un navegador web.
• Deshacer y rehacer en editores de texto.

✅ Ejemplo en C++:

#include <stack>
#include <iostream>
using namespace std;
int main() {
    stack<int> pila;
    pila.push(10);
    pila.push(20);
    cout << pila.top();  // Imprime: 20
}

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📌 1.3 Colas (Queues)

Las colas siguen el principio FIFO (First In, First Out), donde el primer elemento en entrar es el primero en salir.

📌 Ejemplo de uso:

• Gestión de procesos en un sistema operativo.
• Cola de impresión en una impresora.

✅ Ejemplo en Python:

from queue import Queue
cola = Queue()
cola.put("A")
cola.put("B")
print(cola.get())  # Imprime: A

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📌 1.4 Listas Enlazadas

Las listas enlazadas son una estructura donde cada elemento (nodo) contiene un valor y un puntero al siguiente nodo.

📌 Ejemplo de uso:

• Implementación de estructuras como colas y pilas.
• Manejo eficiente de memoria.

✅ Ejemplo en C++:

struct Nodo {
    int dato;
    Nodo* siguiente;
};

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2️⃣ Estructuras de Datos No Lineales

Las estructuras de datos no lineales organizan los elementos de manera jerárquica o en redes.

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📌 2.1 Árboles

Un árbol es una estructura jerárquica donde cada nodo tiene un conjunto de nodos hijos.

📌 Ejemplo de uso:

• Sistemas de archivos (como las carpetas en un sistema operativo).
• Inteligencia artificial (árboles de decisión).

✅ Ejemplo en Python:

class Nodo:
    def __init__(self, valor):
        self.valor = valor
        self.izquierda = None
        self.derecha = None

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📌 2.2 Grafos

Un grafo es una colección de nodos conectados por aristas. Pueden ser dirigidos o no dirigidos.

📌 Ejemplo de uso:

• Redes sociales (usuarios conectados entre sí).
• Mapas GPS (rutas y carreteras).

✅ Ejemplo en Python:

grafo = {
    "A": ["B", "C"],
    "B": ["A", "D"],
    "C": ["A", "D"],
    "D": ["B", "C"]
}

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📌 2.3 Tablas Hash

Las tablas hash (o diccionarios en Python) permiten acceder a los datos en tiempo constante O(1) usando una función hash.

📌 Ejemplo de uso:

• Implementación de bases de datos.
• Optimización de búsquedas.

✅ Ejemplo en Python:

diccionario = {"nombre": "Juan", "edad": 25}
print(diccionario["nombre"])  # Imprime: Juan

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Aplicaciones en la Vida Real

Las estructuras de datos son fundamentales en el desarrollo de software y se aplican en múltiples áreas:

🔹 Pilas → Uso en compiladores y deshacer/rehacer en programas.
🔹 Colas → Manejo de tareas en impresión y planificación de procesos.
🔹 Árboles → Indexación en bases de datos y sistemas de archivos.
🔹 Grafos → Algoritmos de búsqueda en redes sociales y mapas GPS.

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Conclusión

Las estructuras de datos son esenciales para el diseño de algoritmos eficientes. Cada tipo de estructura tiene sus ventajas y desventajas dependiendo del problema que se quiere resolver.

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