El documento describe las estructuras de datos de pila y cola. Explica que una pila es una estructura LIFO donde los elementos se agregan y eliminan de un solo lado, mientras que una cola es FIFO donde los elementos se agregan a un extremo y eliminan del otro. También cubre las operaciones básicas como apilar, desapilar y encolar, desencolar. Se proporcionan ejemplos de su uso en la vida real y en programación.

1. República Bolivariana de Venezuela
Universidad Tecnológica del Centro
Departamento Redes
Estructura Datos
Facilitador:
Prof. Bassam Asfur

2. Estructura Pila
Una pila (stack en inglés) es una lista ordinal o 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.

3. Estructura Pila
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.

4. Estructura Pila
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.
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.

5. Estructura Pila
Estructuras de datos relacionadas
El tipo base de la estructura FIFO (el primero en entrar es el primero
en salir)es la cola.
Por ejemplo, el cambio de una pila en una cola en un algoritmo de
búsqueda puede cambiar el algoritmo de búsqueda en primera
profundidad (en inglés, DFS) por una búsqueda en amplitud (en
inglés, BFS).
Una pila acotada es una pila limitada a un tamaño máximo impuesto
en su especificación.

6. Estructura Pila
Arquitectura básica de una pila
Una pila típica es un área de la memoria de los computadores con un
origen fijo y un tamaño variable. Al principio, el tamaño de la pila es
cero. Un puntero de pila, por lo general en forma de un registro de
hardware, apunta a la más reciente localización en la pila; cuando la
pila tiene un tamaño de cero, el puntero de pila de puntos en el
origen de la pila.
Las dos operaciones aplicables a todas las pilas son:
Una operación apilar, en el que un elemento de datos se coloca en el
lugar apuntado por el puntero de pila, y la dirección en el puntero de
pila se ajusta por el tamaño de los datos de partida.
Una operación desapilar: un elemento de datos en la ubicación
actual apuntado por el puntero de pila es eliminado, y el puntero de
pila se ajusta por el tamaño de los datos de partida.

7. Estructura Pila
Hay muchas variaciones en el principio básico de las operaciones de
pila. Cada pila tiene un lugar fijo en la memoria en la que comienza.
Como los datos se añadirán a la pila, el puntero de pila es
desplazado para indicar el estado actual de la pila, que se expande
lejos del origen (ya sea hacia arriba o hacia abajo, dependiendo de la
aplicación concreta
Por ejemplo, una pila puede comenzar en una posición de la
memoria de mil, y ampliar por debajo de las direcciones, en cuyo
caso, los nuevos datos se almacenan en lugares que van por debajo
de 1000, y el puntero de pila se decrementa cada vez que un nuevo
elemento se agrega.
Cuando un tema es eliminado de la pila, el puntero de pila se
incrementa.

8. import java.io.*;
public class principal {
static int v[],i=0,n;
public static void insertar(int v[], int i){
if (principal.i<principal.n){
v[i]=i+1;
principal.i++;
}
else{
System.out.println("Pila llena");
}
}
public static void borrar(int v[], int i){
System.out.println("El elemento Borrado es "+v[i-1]);
principal.i--;
}
public static void imprimir(int v[],int n){
System.out.println("nLos datos de la Pila son");
for(int i=n-1; i>=0;i--){
System.out.println(v[i]);
}
}

9. Pila con un Arreglo
public static void destruir(){
principal.i=0;
}
public static void main(String[] y)throws IOException{
BufferedReader in = new BufferedReader(new
InputStreamReader(System.in));
int num;
n=4;
v = new int[n];
do{
new menu();// clase que muestra menu
num = Integer.parseInt(in.readLine( ));
switch(num){
case 1: insertar(v,i);
break;
case 2: borrar(v,i);
break;
case 3: imprimir(v,i);
break;
case 4: destruir();
}

10. }while(num!=5);
}
}
class menu{
public menu(){
System.out.println("Selecione una opcion");
System.out.println("1.- Insertar Elemento");
System.out.println("2.- Borrar Elemento");
System.out.println("3.- Imprimir Stack");
System.out.println("4.- Destroy Stack");
System.out.println("5.- Salir");
}
}

11. Estructura Cola
Una cola 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.

12. Estructura Cola
Usos concretos de la cola
La particularidad de una estructura de datos de cola es el hecho de que
sólo podemos acceder al primer y al último elemento de la estructura. Así
mismo, los elementos sólo se pueden eliminar por el principio y sólo se
pueden añadir por el final de la cola.
Ejemplos de colas en la vida real serían: personas comprando en un
supermercado, esperando para entrar a ver un partido de béisbol,
esperando en el cine para ver una película, una pequeña peluquería, etc.
La idea esencial es que son todos líneas de espera.
En caso de estar vacía borrar un elemento sería imposible hasta que no se
añade un nuevo elemento. A la hora de añadir un elemento podríamos
darle una mayor importancia a unos elementos que a otros (un cargo VIP)
y para ello se crea un tipo de cola especial que es la cola de prioridad.

13. Estructura Cola
Ejemplo grafico de una cola

14. Estructura Cola
Operaciones Básicas
Crear: se crea la cola vacía.
Encolar (añadir, entrar, push): se añade un elemento a la cola. Se añade
al final de esta.
Desencolar (sacar, salir, pop): 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 primero elemento que entró.

15. Estructura Cola
Tipos de colas
Colas circulares (anillos): en las que el último elemento y el primero
están unidos.
Una cola circular o anillo es una estructura de datos en la que los
elementos están de forma circular y cada elemento tiene un sucesor y un
predecesor.
Los elementos pueden consultarse, añadirse y eliminarse únicamente
desde la cabeza del anillo que es una posición distinguida.
Existen dos operaciones de rotaciones, una en cada sentido, de manera
que la cabeza del anillo pasa a ser el elemento sucesor, o el predecesor,
respectivamente, de la cabeza actual.

16. Estructura Cola
Representación grafica colas circulares

17. Estructura Cola
Tipos de colas
Colas de prioridad: En ellas, los elementos se atienden en el orden
indicado por una prioridad asociada a cada uno.
Si varios elementos tienen la misma prioridad, se atenderán de modo
convencional según la posición que ocupen.
Hay 2 formas de implementación:
Añadir un campo a cada nodo con su prioridad. Resulta conveniente
mantener la cola ordenada por orden de prioridad.
Crear tantas colas como prioridades haya, y almacenar cada elemento en
su cola.

18. Estructura Cola
Tipos de colas
Bicolas: son colas en donde los nodos se pueden añadir y quitar por
ambos extremos.
Para representar las bicolas lo podemos hacer con un array circular con
Inicio y Fin que apunten a cada uno de los extremos.
Hay variantes:
Bicolas de entrada restringida: Son aquellas donde la inserción sólo se
hace por el final, aunque podemos eliminar al inicio ó al final.
Bicolas de salida restringida: Son aquellas donde sólo se elimina por el
final, aunque se puede insertar al inicio y al final.

19. Estructura Cola
Tarea:
Crear un programa en java que permita realizar
operaciones sobre un arreglo asumiendo que se
esta trabajando sobre una cola de datos
Fecha de entrega 11/10/2011