Una guía para principiantes para comprender las colas y las colas de prioridad

Como programador, trabajará con diferentes estructuras de datos en función del alcance de sus proyectos. Uno de esos conceptos es una estructura de datos en cola; las colas son esenciales para los estudiantes y se utilizan en muchos algoritmos importantes. Al igual que las colas, las colas de prioridad comparten un concepto similar pero tienen algunas diferencias fundamentales.

Siga leyendo para comprender las colas y las colas de prioridad.

¿Qué es una cola?

Una cola es una estructura de datos simple que tiene una variedad de aplicaciones en proyectos de codificación de la vida real. Las estructuras de datos son intrínsecamente abstractas, pero en aras de la simplicidad, imaginamos que una estructura de datos de cola tiene una forma lineal con dos extremos diferentes.

En términos de complejidad de tiempo, una cola permite la inserción (poner en cola) y eliminar (quitar de cola) en el tiempo O (1). Debido a su eficiencia asintótica, las colas son eficientes para grandes conjuntos de datos. Las colas son de naturaleza primero en entrar, primero en salir (FIFO), lo que significa que se accederá primero a un elemento de datos que se inserte primero. Por el contrario, las pilas tienen una naturaleza de último en entrar, primero en salir (LIFO) y tienen solo un extremo abierto.

Imagínese una cola de entradas en un cine; cada nuevo cliente que llega se une a la cola en un extremo. Uno por uno, cada cliente compra un boleto y sale de la cola desde el front-end. La estructura de datos de la cola funciona exactamente como cualquier cola del mundo real, y los datos se insertan (ponen en cola) en un extremo y se eliminan (quitar de la cola) en el otro extremo. Es de esperar que ahora pueda comprender el razonamiento de por qué las colas siguen una metodología FIFO.

Una cola tiene muchas aplicaciones de codificación de la vida real. Se usa más comúnmente en aplicaciones donde los datos no necesitan procesarse inmediatamente, sino en un orden FIFO. La programación de disco, la transferencia de datos asincrónica y los semáforos son algunas de las aplicaciones típicas. Las tareas de programación por orden de llegada, como la cola de impresión o los búferes de dispositivos de entrada, también utilizan una cola.

¿Qué es una cola de prioridad?

Una cola de prioridad es similar a una cola, pero tiene propiedades adicionales. Cuando un elemento de datos se coloca en la cola de prioridad, se le asigna un número de prioridad. En contraste con la eliminación de la cola de una cola estándar, los elementos de datos con una prioridad alta se eliminan de la cola antes que los elementos de datos con una prioridad baja. La prioridad reemplaza el orden de llegada en una cola de prioridad, por lo que las colas de prioridad no tienen una naturaleza FIFO consistente.

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Los programadores pueden implementar una cola de prioridad de varias formas. Una implementación sencilla es usar una matriz con un elemento de datos de estructura / clase, y el elemento de datos contendrá la prioridad de cada elemento de datos y los datos en sí. Otra implementación de cola de prioridad primitiva es utilizar una lista enlazada. Las colas de prioridad implementadas a través de listas enlazadas son funcionales pero no ideales debido a su rendimiento.

Puede implementar una cola de prioridad mejor con un montón. Si recuerda, los montones binarios dan el elemento máximo o mínimo en 0 (1) tiempo, y la inserción toma solo 0 (logN) tiempo. Con la ayuda de montones, las colas de prioridad ofrecen un mejor rendimiento de forma asintótica en comparación con las colas o matrices.

Una cola de prioridad también tiene una variedad de aplicaciones esenciales. Las colas de prioridad son cruciales en algoritmos de gráficos como el árbol de expansión mínimo de Prim y el algoritmo de ruta más corta de Dijkstra. También son ideales en algoritmos de programación de procesos de unidades de procesamiento informático (CPU).

Aprenda las estructuras de datos

Las colas y las colas de prioridad son estructuras de datos importantes para todos los principiantes. Es crucial que los estudiantes se sientan cómodos implementando estas estructuras de datos y usándolas en diferentes proyectos.

Otras estructuras de datos como montones, pilas y árboles son igualmente importantes para estudiantes y profesionales. También es muy común que los entrevistadores interroguen a los solicitantes sobre las estructuras de datos.

Después de leer este artículo, debería tener una buena idea de cómo funcionan las colas y las colas de prioridad. Si todo todavía parece un poco confuso, podrá familiarizarse con ellos a medida que gane más experiencia en su uso.

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