CONCEPTOS BÁSICOS. Prof. Ing. M.Sc. Fulbia Torres

Transcripción

1 CONCEPTOS BÁSICOS ESTRUCTURAS DE DATOS 2006 Prof.

2 UNIDAD I CONCEPTOS BÁSICOS Datos. Información. Estructuras de Datos. Operaciones sobre una estructura. Perspectivas o niveles de datos. Implementación en hardware y software. Representación de una estructura de datos. Clasificación de una estructura de datos. Abstracción. Tipos abstractos de datos.

3 DATOS son elementos de información en bruto, no procesados. Ejemplo: horas de trabajo, tasa salarial, etc. Una vez que los datos son procesados por la computadora, se les llama INFORMACIÓN. Ejemplo de información sería el salario total que debe pagársele por una semana de trabajo.

4 ESTRUCTURAS DE DATOS colección de elementos de datos relacionados y organizados. En programación, una estructura de datos es una forma de organizar un conjunto de datos elementales (un dato elemental es la mínima información que se tiene en el sistema) con el objetivo de facilitar la manipulación de estos datos como un todo y/o individualmente.

5 Una estructura de datos define la organización e interrelación de estos, y un conjunto de operaciones que se pueden realizar sobre ellos. Funciones básicas para estructuras: Funciones Constructoras: se encargan de crear la estructura, es decir definen las características, la delimitación, las relaciones y asignan el espacio correspondiente. Funciones para Acceso: facilitan la llegada de un elemento perteneciente a la estructura. Funciones Destructoras: se encargan de devolver al sistema los recursos asignados a la estructura de datos para que queden a disposición de éste.

6 Operaciones que se pueden realizar sobre la E.D.: Búsqueda, encontrar un determinado valor en la estructura para realizar una operación con este valor. Ordenamiento, de los elementos pertenecientes a la estructura. Apareo, dadas dos estructuras originar una nueva ordenada y que contenga a las apareadas. Navegar por la estructura, recorrido por la estructura, es una operación básica y garantiza que se puede recuperar la información almacenada. Consulta, permite obtener información de uno o más elementos de la estructura.

7 Copia parcial o total, es aquella mediante la cual se puede obtener total o parcialmente una estructura con características similares a la original. Prueba, permite determinar si uno o varios elementos cumplen determinadas condiciones. Modificación, permite variar parcial o totalmente el contenido de la información de los elementos de la estructura. Imprimir, permite escribir la información contenida en la estructura.

8 Cada estructura ofrece ventajas y desventajas en relación a la simplicidad y eficiencia para la realización de cada operación. De esta forma, la elección de la estructura de datos apropiada para cada problema depende de factores como las frecuencias y el orden en que se realiza cada operación sobre los datos.

9 Las estructuras de datos las podemos considerar desde tres perspectivas o niveles diferentes de datos. Nivel de Aplicación: ( o usuario ) forma de modelar los datos de la vida real en un contexto específico. Nivel de Abstracto: ( o lógico ) colección abstracta de elementos y sus conjuntos correspondientes de operaciones de acceso. Nivel de Implementación: una representación de la estructura y sus operaciones de acceso en un lenguaje de programación.

10 Implementación de las Estructuras de Datos Hay dos tipos de implementación: Implementación en Hardware: en el cual el circuito necesario para realizar la operación requerida es diseñado y construido como parte del computador. Las implementaciones en hardware son estructuras primitivas: como los arreglos, variables, archivos, registros.

11 Implementación en Software: en el cual se escribe un programa que consiste de instrucciones de hardware existentes para interpretar las hileras de bits en la forma deseada y para realizar las operaciones requeridas. La implementación en software son estructuras no primitivas: pila, cola, árbol, listas.

12 Maneras de caracterizar las Estructuras de Datos Punto de vista físico: la estructura de datos, desde el punto de vista físico, está enfocada básicamente a la manera como queda almacenada la información. Punto de vista lógico: la estructura de datos, desde el punto de vista lógico, enfoca el aspecto de las relaciones que existen entre los elementos. Punto de vista funcional: se refiere a la independencia entre las aplicaciones y los datos, que permiten la utilización compartida de datos (base de datos)

13 Ejemplo: Registro del archivo de EMPLEADOS Datos Empleados Identificación código cédula Nombre-Comp Cargo nombre apellido-1 apellido-2 Fecha-Entrada día mes año

14 código cédula nombre apellido-1 apellido-2 cargo día mes año Estructura desde el punto de vista físico

15 Datos-Empleado Identificación Nombre-comp Cargo Fecha-Entrada código cédula nombre apellido-1 apellido-2 día mes año Estructura desde el punto de vista lógico

16 Representación de una Estructura de Datos Secuencial: son aquellas colocadas una al lado de la otra. Son estructuras de datos estáticas. Ejemplo: arreglos, archivos, colas, pilas. Encadenada: son aquellas que se unen a través apuntadores. Son estructuras de datos dinámicas. Ejemplo: listas, árboles. También se habla de E.D. Semiestáticas como las listas, pilas, colas.

17 Clasificación de una Estructura de Datos Estructuras Primitivas y simples: son aquellas que no están compuestas o no se derivan de otras estructuras de datos. Ejemplo: arreglos, cadenas, registros. Estructuras no Primitivas: son aquellas que se componen o se derivan de las primitivas. Ejemplo: colas, pilas, listas. Estructuras lineales y no lineales: dependen de la complejidad de las relaciones lógicas que representan. Las estructuras de datos lineales incluyen pilas, colas y listas enlazadas lineales. Las estructuras de datos no lineales incluyen grafos y árboles.

18 Abstracción: habilidad de concentrarse en lo general y fundamental y pasar por alto el detalle, lo cual simplifica el análisis y lo centra en lo relevante. Ej.: sumar C + D. Abstracción de Procedimientos: se determinan los propósitos u operaciones necesarias para dar la solución a un problema y mediante la modularidad se efectúa la separación en unidades funcionales Abstracción de Datos: facilidad mediante la cual en un lenguaje de programación se pueden definir nuevos tipos de datos.

19 TIPOS ABSTRACTOS DE DATOS (TAD) Un TAD es un tipo de dato, que se agrega al lenguaje de programación para representar un tipo de elemento involucrado en el problema. Des esta forma se hace que el lenguaje se acerque al mundo del problema, manejando los elementos que allí se encuentran. Especificaciones de un TAD: Se define con un nombre. Un formalismo para expresar el objeto abstracto. Un invariante. Conjunto de operaciones sobre este objeto.

20 TIPOS ABSTRACTOS DE DATOS (TAD) TAD nombre < objeto abstracto > < invariante del TAD > < operaciones > Objeto abstracto: representación abstracta de un objeto sobre el cual se va a trabajar, permite expresar las condiciones, relaciones, restricciones y operaciones de elementos modelados. Invariante: establece una noción de validez para cada uno de los objetos abstractos, en términos de condiciones sobre su estructura interna y sus componentes.

21 TIPOS ABSTRACTOS DE DATOS (TAD) Clasificación de las operaciones: se clasifican en tres (3) grupos según su función sobre el objeto abstracto. Constructora: es la operación encargada de crear elementos del TAD. Modificadora: es la operación que puede alterar el estado de un elemento del TAD. Su misión es simular la reacción del objeto. Analizadora: es una operación que no altera el estado del objeto, sino que tiene como misión consultar su estado y retornar algún tipo de información.

22 GRACIAS POR SU ATENCIÓN HASTA LA PRÓXIMA CLASE