Estruturas de dados na programação: listas encadeadas, pilhas e filas

Indicação
Estruturas de dados na programação: listas encadeadas, pilhas e filas

Neste artigo, exploraremos a importância das estruturas de dados em algoritmos e lógica de programação. Também, veremos como as listas encadeadas, pilhas e filas desempenham papéis cruciais na organização e manipulação de dados em muitos programas.

Conteúdo

Introdução a estrutura de dados

Primeiramente veremos uma breve explicação sobre cada um a seguir:

Em suma, as Listas Encadeadas são sequências de elementos, onde cada elemento está conectado ao próximo através de ponteiros. Pois, elas oferecem flexibilidade na inserção e remoção de elementos, sendo especialmente úteis quando o tamanho dos dados é desconhecido ou variável. No entanto, o acesso aleatório é menos eficiente.

Também, as Pilhas, seguindo o princípio LIFO (Last-In, First-Out), são usadas para gerenciar elementos onde o último inserido é o primeiro a ser removido. Logo, são cruciais para o controle de chamadas de funções e implementação de recursos como undo/redo.

E as Filas, que operam no princípio FIFO (First-In, First-Out), são ideais para gerenciar elementos em ordem de chegada. E são amplamente utilizadas em sistemas de agendamento e algoritmos de busca, como o BFS.

Agora que já tem a base, nas próximas seções, vamos poder aprofundar o entendimento de cada uma dessas estruturas, explorando suas vantagens, desvantagens e aplicações em detalhes.

Listas Encadeadas

As listas encadeadas são uma estrutura de dados fundamental. Elas consistem em nós que se ligam em sequência, formando uma cadeia de elementos. Então, vamos discutir:

Vantagens das Listas Encadeadas

  • Flexibilidade na inserção e remoção de elementos.
  • Alocação dinâmica de memória.
  • Eficiência na busca de elementos em algumas situações.

Desvantagens das Listas Encadeadas

  • Acesso aleatório lento.
  • Consumo de memória adicional devido aos ponteiros.
				
					# Definição da estrutura do nó
Estrutura Nó:
    valor
    próximo

# Inicialização da lista encadeada
lista_encadeada <- Nulo

# Adicionando elementos à lista encadeada
Para cada elemento em [1, 2, 3, 4]:
    novo_nó <- Criar Nó com elemento
    novo_nó.próximo <- lista_encadeada
    lista_encadeada <- novo_nó
Fim Para

				
			

Pilhas (Stacks)

As pilhas são estruturas de dados baseadas em um princípio LIFO (Last-In, First-Out), onde o último elemento inserido é o primeiro a ser removido. Então, vamos analisar:

Usos das Pilhas

  • Gerenciamento de chamadas de funções (recursão).
  • Implementação de undo/redo em aplicativos.
  • Resolução de problemas envolvendo parênteses e expressões aritméticas.
				
					# Inicialização da pilha
pilha <- []

# Adicionando elementos à pilha
Para cada elemento em [A, B, C, D]:
    Empilhar pilha, elemento
Fim Para

# Removendo elementos da pilha (desempilhar)
Enquanto pilha não estiver vazia:
    elemento <- Desempilhar pilha
    Escrever elemento
Fim Enquanto

				
			

Filas (Queues)

As filas, ao contrário das pilhas, seguem o princípio FIFO (First-In, First-Out), onde o primeiro elemento inserido é o primeiro a ser removido. Logo, vamos examinar:

Aplicações das Filas

  • Agendamento de tarefas em sistemas operacionais.
  • Implementação de algoritmos de busca como o BFS (Breadth-First Search).
  • Controle de recursos compartilhados em sistemas concorrentes.
				
					# Inicialização da fila
fila <- []

# Adicionando elementos à fila
Para cada elemento em [X, Y, Z]:
    Enfileirar fila, elemento
Fim Para

# Removendo elementos da fila (desenfileirar)
Enquanto fila não estiver vazia:
    elemento <- Desenfileirar fila
    Escrever elemento
Fim Enquanto

				
			

Conclusão

Em resumo, as estruturas de dados, como listas encadeadas, pilhas e filas, são essenciais na programação e na resolução de problemas algorítmicos. Pois, elas oferecem diferentes vantagens e são aplicadas em uma ampla variedade de cenários.

Dominar esses conceitos é fundamental para se tornar um programador eficiente e capaz de resolver problemas complexos.

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Uma resposta

  1. Estou ansioso por conteúdos da página que me farão marcar um passo na programação web.

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