Em computação, uma "pilha" (ou "stack" em inglês) refere-se a uma estrutura de dados fundamental que é usada para armazenar e gerenciar informações. A pilha é organizada de acordo com o princípio do "último a entrar, primeiro a sair" (LIFO - Last-In-First-Out), o que significa que o último elemento adicionado à pilha é o primeiro a ser removido. Pode-se pensar em uma pilha como uma pilha de pratos, onde você adiciona e remove pratos sempre do topo da pilha.
As operações básicas que podem ser realizadas em uma pilha incluem:
- Push (Empurrar): Isso envolve adicionar um elemento ao topo da pilha.
- Pop (Retirar): Isso envolve remover o elemento do topo da pilha. O elemento que é retirado é sempre o último que foi adicionado.
- Peek (Observar): Isso envolve verificar o elemento no topo da pilha sem removê-lo.
As pilhas são usadas em uma variedade de aplicações na computação, incluindo:
- Controle de Fluxo: Pilhas são frequentemente usadas em linguagens de programação para gerenciar a chamada de funções e a execução de código. A cada vez que uma função é chamada, um novo "quadro de pilha" é criado, contendo informações sobre essa chamada de função. Quando a função é concluída, seu quadro de pilha é removido.
- Recursão: A recursão é um conceito em programação onde uma função chama a si mesma. Uma pilha é usada para rastrear essas chamadas recursivas, permitindo que o programa retorne corretamente quando as chamadas recursivas são concluídas.
- Expressões Matemáticas: Pilhas são usadas para avaliar expressões matemáticas na notação polonesa reversa (RPN) ou para converter expressões infixas em pós-fixas (notação polonesa reversa).
- Navegação em Sites (Back Button): Os navegadores da web usam uma pilha para rastrear a história da navegação, permitindo que os usuários retornem às páginas anteriores usando o botão "Voltar".
- Implementação de Algoritmos: As pilhas são usadas em algoritmos para armazenar temporariamente informações que podem ser recuperadas posteriormente.
- Gerenciamento de Memória: As pilhas são usadas para gerenciar a alocação e desalocação de memória em programas.
Em resumo, uma pilha é uma estrutura de dados importante na computação que permite o armazenamento temporário e o gerenciamento eficiente de informações, seguindo o princípio LIFO. Elas desempenham um papel fundamental em muitos aspectos da programação e do funcionamento interno de sistemas de computadores.
Em computação, uma "fila" (ou "queue" em inglês) é outra estrutura de dados fundamental usada para armazenar e gerenciar informações. Ao contrário da pilha, uma fila segue o princípio do "primeiro a entrar, primeiro a sair" (FIFO - First-In-First-Out), o que significa que o primeiro elemento adicionado à fila é o primeiro a ser removido.
Uma fila pode ser imaginada como uma fila de pessoas esperando em uma fila de um caixa, por exemplo. A pessoa que chega primeiro é atendida primeiro, e assim por diante.
As operações básicas em uma fila incluem:
- Enqueue (Entrar na Fila): Adicionar um elemento ao final da fila.
- Dequeue (Sair da Fila): Remover o elemento do início da fila. O elemento que está na frente da fila é o primeiro a ser removido.
- Front (Frente da Fila): Visualizar o elemento no início da fila sem removê-lo.
Assim como as pilhas, as filas têm várias aplicações na computação, incluindo:
- Processamento de Tarefas: Filas são frequentemente usadas para gerenciar tarefas ou trabalhos que precisam ser processados em ordem. Um exemplo disso é uma fila de impressão, onde os trabalhos de impressão são processados na ordem em que foram enfileirados.
- Gerenciamento de Recursos Compartilhados: Em sistemas multitarefa, as filas são usadas para gerenciar o acesso a recursos compartilhados, como impressoras, memória compartilhada ou dispositivos de entrada e saída.
- Algoritmos de Busca e Exploração: Filas são usadas em algoritmos de busca, como a busca em largura (BFS), para explorar nós ou estados em uma estrutura de dados hierárquica, como uma árvore.
- Escalonamento de Processos: Em sistemas operacionais, filas podem ser usadas para escalonar processos, decidindo qual processo deve ser executado em seguida.
- Breadth-First Traversal: Filas são usadas para percorrer estruturas de dados hierárquicas, como árvores ou grafos, em ordem de largura.
- FIFO Buffers: Em comunicação de dados, filas podem ser usadas como buffers FIFO para armazenar temporariamente dados antes de serem transmitidos ou processados.
Em resumo, uma fila é uma estrutura de dados importante na computação que segue o princípio FIFO, permitindo o armazenamento ordenado e o gerenciamento eficiente de informações. Elas desempenham um papel fundamental em muitas áreas da programação e do funcionamento de sistemas de computadores.
Uma lista ligada (também conhecida como lista encadeada) é uma estrutura de dados fundamental em ciência da computação e programação. Ela é usada para organizar e armazenar uma coleção de elementos de dados, chamados de nós, de forma sequencial. Cada nó em uma lista ligada contém dois componentes principais:
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Dado: Isso é onde os elementos de dados reais são armazenados. Pode ser qualquer tipo de informação, como números inteiros, strings ou objetos mais complexos.
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Ponteiro: Isso é uma referência ao próximo nó na lista ligada. Ele aponta para o endereço de memória do próximo nó na sequência.
A principal característica de uma lista ligada é que os nós estão conectados em uma sequência linear, onde o primeiro nó é chamado de "cabeça" (head) e o último nó geralmente tem um ponteiro que aponta para um valor nulo (null), indicando o final da lista. Portanto, para percorrer uma lista ligada, você começa na cabeça e segue os ponteiros até chegar ao final.
Existem vários tipos de listas ligadas, incluindo:
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Lista encadeada (Singly Linked List): Neste tipo, cada nó tem um único ponteiro que aponta para o próximo nó na sequência.
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Lista duplamente encadeada (Doubly Linked List): Aqui, cada nó tem dois ponteiros, um que aponta para o próximo nó e outro que aponta para o nó anterior na sequência. Isso permite navegar na lista em ambas as direções.
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Lista ligada circular: Nesta variação, o último nó da lista aponta de volta para o primeiro, formando um loop contínuo.
As listas ligadas têm várias aplicações em programação, como implementação de pilhas, filas, gerenciamento de memória dinâmica e muitos outros algoritmos e estruturas de dados. Elas são especialmente úteis quando o tamanho da coleção de dados pode mudar dinamicamente, pois alocar e liberar memória para nós individuais é mais eficiente do que alocar uma grande quantidade de memória contígua como em um array. No entanto, uma desvantagem das listas ligadas é que o acesso aos elementos não é tão eficiente quanto em arrays, pois requer percorrer a lista a partir do início.