Estructura de Datos

En todos los tiempos y mas aun en la era en que vivimos, las personas tienen cada vez mas necesidad de consultar una mayor cantidad de información para poder desarrollar sus actividades.
Tanta información acumulada ha hecho necesario que tenga que ser almacenada y organizada correctamente para acceder rápidamente a ella.
Una estructura de datos es una forma de organizar un conjunto de datos con el objetivo de facilitar su uso , y también almacenarla y recuperarla.
La única forma que tiene el ordenador de almacenar la información es mediante variables , que son porciones de la memoria central del mismo.Pero al ser la memoria central un conjunto de dispositivos electrónicos que funcionan mediante la alimentación eléctrica ,cuando se apaga el ordenador,toda la información que había en su memoria central desaparece.
Entonces para poder acceder a determinada información en cualquier momento, se necesitara que ella este depositada en soportes físicos los cuales las almacenan de forma permanente.Este es el caso de la memoria externa o auxiliar como ser disquete, disco duro, cinta magnética, en las cuales sin la necesidad de estar conectadas a la corriente eléctrica, la información permanece allí.La forma de guardar los datos en estos dispositivos auxiliares es mediante unas estructuras llamadas archivos o ficheros.

Capacidad de almacenamiento de la memoria central con las auxiliares.

Existe una gran diferencia en cuanto en la capacidad de almacenamiento entre la memoria central y las auxiliares, en general la capacidad de las ultimas es muy superior.
Un ejemplo de esto podría ser comparar la memoria central con la memoria humana y la memoria auxiliar con la con una guia de teléfonos. El hecho de llamar por teléfono a una determinada persona es mucho mas rápido si sabemos su numero de memoria(el numero esta dentro de la memoria). Es también casi impensable que el hombre retenga en su memoria todos los números de teléfono de la guia (memoria central), para ello se recurre a una memoria externa que es la guia telefónica.Entonces, cuando deseamos llamar a una persona de la cual desconocemos su numero,lo buscamos en la guia; una vez localizado, lo retenemos en la memoria (la información pasa de la memoria auxiliar a la memoria central) y realizamos la acción de marcar el numero.

Métodos comunes en las estructuras de datos son:

• Agregar elemento
  
• Eliminar elemento
• Editar elemento
• Ordenar
• Buscar

¿Que es un campo?

Un campo es un elemento de datos elementales  tales como nombre, apellido, numero de documento,domicilio, etc.
Al igual que en las variables , al definir un campo hay que indicar claramente sus tres características:

1. Nombre: nombre que identifica a ese conjunto de caracteres 
2.  Tipo: tipo de caracteres que puede contener (alfabeticos,numericos,etc.)
3. Tamaño: cantidad de caracteres que puede contener

Por ejemplo, si tenemos que definir al campo numero de documentos resultaría:

1. Nombre: documento
2.  Tipo:numerico
3. Tamaño: 8 enteros

Un campo es la unidad mínima de información de un registro

¿Que es un registro?

Un registro es un conjunto de campos referentes  a una entidad en particular y contribuyen una unidad para su proceso.
Un ejemplo de un registro puede ser la información de un determinado alumno universitario , que contiene los campos:

¿Que son los archivos?

Es el conjunto de registros homogeneos referidos a objetos de la misma naturaleza o del mismo tipo, almacenados en un soporte externo,que presenta entre si una relación lógica y que pueden ser consultados individual mente de forma interactiva o sistematica.
Tomando el ejemplo anterior, podemos decir que habrá un registro por alumno,y habrá tantos registrados tanto alumnos haya.Este conjunto de registros de alumnos formara un archivo:


Según todo esto podríamos decir que:
Un ARCHIVO esta formado por un conjunto de REGISTROS, y estos a su vez por un conjuntos de CAMPOS.

Campo Clave

Un campo clave (key) es aquel que identifica al registro y lo diferencia de los otros registros.Debe ser ÚNICO, esto quiere decir que debe ser diferente para cada registro.Por ejemplo, en el registro mostrado en la figura el campo clave podría ser libreta universitaria:
 
Campo Clave 

Tipos de estructuras

• Primitivas: Char,Int,Boolean,Float,Double

• No primitivas: Lineales y no lineales

• LINEALES                               NO LINEALES

         Pilas                                     Arboles
         Colas                                    Grafos
         Listas
        Vectores

Tipos de datos

Cuando hablamos de estructuras de datos hacemos referencia a un conjunto de datos que poseen el mismo nombre , que pueden se caracterizados por su organización y por las operaciones que se definen en ellas.
Las estructuras de datos son muy importantes en los sistemas de computación y para explicar mas facilmente veremos la clasificación la cual refleja todo tipo de datos mas frecuente mente utilizados:



Los tipos de datos simples o primitivos significan que no están compuestos de otras estructuras de datos; los mas frecuentes y utilizados por casi todos los lenguajes son: enteros, reales y carácter (char), siendo los tipos lógicos, subrango  y enumerativos propios de lenguajes estructurados como Pascal.
Los tipos de datos compuestos están construidos basados en tipos de datos primitivos; el ejemplo mas representativo es la cadena (string) de caracteres.
Los tipos de datos simples pueden ser organizados en diferentes estructuras de datos; estáticas y dinámica.

Estructuras de datos estáticas

Las estructuras de datos estáticas son aquellas en las que el tamaño ocupado en memoria se define antes de que el programa se ejecute y no puede modificarse dicho tamaño durante la ejecución  del programa.Estas estructuras están implementadas en casi todos los lenguajes: Array (vectores/tablas-matrices), registros y ficheros.

Estructuras de datos dinámicas

Las estructuras de datos dinámicas no tienen las limitaciones o restricciones en el tamaño de memoria ocupada de memoria que son propias de las estructuras estáticas.Mediante el uso de un tipo de datos especifico, denominado puntero,es posible construir estructuras de datos dinámicas que son soportadas por la mayoría de los lenguajes. Las estructuras dinámicas por excelencia son las listas-enlazadas, pilas,colas,arboles-binarios, árbol-de búsqueda binaria, grafos.

Estructura de datos lineales

• Pila: una pila es una colección homogenea de datos en la que el acceso se realiza siguiendo un criterio LIFO (Last In first Out). 

Se acceden a los elementos en el orden inverso al que fueron insertados.
Un ejemplo de pila podría ser hojas de papel en la bandeja de una impresora. Consta de 4 métodos muy sencillos:

• Método apilar (E x): que coloca el nuevo elemento por encima de los demás.

• Método desapilar (). elimina el elemento que esta en el tope de la fila  

• Método tope (): es un método consultor no destructor que simplemente nos dice el elemento que esta en el tope de la fila pero no lo elimina

• Método vacía (): es para saber si hay elementos o no hay elementos

• Cola: es una colección homogenea de elementos en la que el acceso se realiza siguiendo un criterio FIFO( First  In First Out). Se acceden a los elementos en el mismo orden en que fueron insertados. Un ejemplo seria cola para renovarse el DNI.

                                                                       

              

Una característica importante que diferencia a los tipos de datos es la siguiente: los tipos de datos simples tienen como característica común que cada variable representa a un elemento; los tipos de datos estructurados tienen como característica común que un identificador (nombre) puede representar múltiples datos individuales, pudiendo cada uno de éstos ser referenciado independientemente.

Mapa conceptual para profundizar el tema

Aquí dejo un link de un vídeo para profundizar las estructuras de datos lineales: https://www.youtube.com/watch?v=-Shr2s0gYao&feature=player_embedded