Pilas y colas en C

Las pilas y las colas son estructuras de datos lineales que se utilizan para almacenar y gestionar datos.

En esta lección, aprenderá:

• Cómo funcionan las pilas (LIFO: último en entrar, primero en salir).
• Cómo funcionan las colas (FIFO: primero en entrar, primero en salir).
• Cómo implementar pilas y colas en C.

¿Qué es una pila?

Una pila sigue el principio último en entrar, primero en salir (LIFO).

Operaciones:

• Push - Añadir un elemento en la parte superior.
• Pop - Eliminar el elemento superior.
• Peek - Consultar el elemento superior sin eliminarlo.

Ejemplo: implementación de una pila

Este programa muestra las operaciones de una pila mediante un array.

#include <stdio.h>
#define MAX 5

int stack[MAX], top = -1;

void push(int value) {
    if (top == MAX - 1) {
        printf("Stack Overflow\n");
    } else {
        stack[++top] = value;
    }
}

int pop() {
    if (top == -1) {
        printf("Stack Underflow\n");
        return -1;
    } else {
        return stack[top--];
    }
}

int main() {
    push(10);
    push(20);
    printf("Popped: %d\n", pop());
    return 0;
}

¿Qué es una cola?

Una cola sigue el principio primero en entrar, primero en salir (FIFO).

Operaciones:

• Enqueue - Añadir un elemento al final.
• Dequeue - Eliminar un elemento del principio.
• Peek - Consultar el primer elemento sin eliminarlo.

Ejemplo: implementación de una cola

Este programa muestra las operaciones de una cola mediante un array.

#include <stdio.h>
#define MAX 5

int queue[MAX], front = -1, rear = -1;

void enqueue(int value) {
    if (rear == MAX - 1) {
        printf("Queue Overflow\n");
    } else {
        if (front == -1) front = 0;
        queue[++rear] = value;
    }
}

int dequeue() {
    if (front == -1 || front > rear) {
        printf("Queue Underflow\n");
        return -1;
    } else {
        return queue[front++];
    }
}

int main() {
    enqueue(10);
    enqueue(20);
    printf("Dequeued: %d\n", dequeue());
    return 0;
}

Cola circular

Una cola circular supera las limitaciones de una cola normal al reutilizar los espacios vacíos.

Las operaciones siguen siendo las mismas, pero recorren el array de forma circular.

Ejemplo: cola circular

Este programa muestra la implementación de una cola circular.

#include <stdio.h>
#define MAX 5

int queue[MAX], front = -1, rear = -1;

void enqueue(int value) {
    if ((rear + 1) % MAX == front) {
        printf("Queue Overflow\n");
    } else {
        if (front == -1) front = 0;
        rear = (rear + 1) % MAX;
        queue[rear] = value;
    }
}

int dequeue() {
    if (front == -1) {
        printf("Queue Underflow\n");
        return -1;
    }
    int data = queue[front];
    if (front == rear) {
        front = rear = -1;
    } else {
        front = (front + 1) % MAX;
    }
    return data;
}

int main() {
    enqueue(10);
    enqueue(20);
    printf("Dequeued: %d\n", dequeue());
    return 0;
}

Aplicaciones de las pilas y las colas

Las pilas se utilizan en:

• La gestión de llamadas a funciones (recursividad).
• Las operaciones de deshacer y rehacer.
• La evaluación de expresiones.

Las colas se utilizan en:

• La planificación de tareas en los sistemas operativos.
• La gestión de solicitudes en servidores web.
• La transferencia de datos en redes.

Resumen

En esta lección, aprenderá:

• Cómo funcionan las pilas y las colas.
• Cómo implementar operaciones de pilas y colas.
• Las aplicaciones de las pilas y las colas.

A continuación, exploraremos los árboles y los grafos en C.