Pilha (stack) e fila (queue)

Na programação, existem vários tipos de implementação que ajudam a melhorar a performance do algoritmo em alguns aspectos. Dependendo dos requisitos do programa, diferentes implementações devem ser adotadas.

A estrutura de dados no conceito da programação, estuda as formas de implementação para melhorar as operações de algoritmos.

Quanto mais dados a serem processados, mais o processo deve ser levado em consideração, pois um algoritmo mal planejado pode gerar graves problemas para um programa.

Exemplos de estrutura de dados frequentemente utilizado na programação são a pilha e a fila.

O que é a pilha na estrutura de dados no conceito da ciência da computação?

Pilha vem do inglês stack.

A pilha é um tipo de estrutura de dados onde dados são empilhados um encima do outro. Stack se baseia no conceito de LIFO.

O que significa o conceito LIFO na estrutura de dados?

LIFO é a sigla para “last in first out”, em português, último a entrar é o primeiro a sair.

Exemplo de implementação da pilha na prática

class Pilha {
    // Número máximo de itens que podem ser empilhados
    static final int MAX = 10;
    
    // Item atual no topo de pilha
    int topo;
    
    // Até 10 itens podem ser empilhados
    int pilha[] = new int[MAX];
    
    Pilha() {
	    topo =  -1;
    }

    // Empilhar
    void push(int novoItem) {
	    if (topo >= (MAX -  1)) {
		    throw  new  Exception("Pilha cheia");
	    } 
	    
	    pilha[++topo] = novoItem;
    }
    
    // Extrair
    int pop() {
	    if (topo <  0) {
		    throw  new  Exception("Pilha está vazia");
	    }
    
	    int itemExtraido = pilha[topo--];
	    return itemExtraido;
    }
}

Por que utilizar a pilha na programação?

A pilha é uma técnica que pode ser usada em algoritmos que precisam de um processo iterativo recursivo. Isso significa que todos os dados podem ser extraídos na mesma ordem que foram inseridos.

Por isso, a pilha é utilizada quando a ordem de inserção dos dados importa.

Quais são alguns exemplos de implementação da pilha na programação?

Exemplos dessa implementação são o processo “desfazer”, disponível em todos os computadores e o botão de “retornar”, disponível em todos os navegadores.

Quais são as vantagens de implementar a pilha?

A pilha é um método bastante simples, eficiente e de fácil gerenciamento. Graças a sua simplicidade, dificilmente apresenta problemas como corrompimento, portanto sendo considerado uma técnica bastante segura.

Quando dados são extraídos da pilha, eles são deletados da memória automaticamente, gerenciamento melhor a questão da utilização de memória da máquina.

O que é a fila na estrutura de dados no conceito da ciência da computação?

Fila vem do inglês queue.

A fila é um tipo de estrutura de dados, enfileirando um item após o outros. Queue se baseia no conceito de FIFO.

O que significa o conceito FIFO na estrutura de dados?

FIFO é a sigla para “first in first out”, em português, primeiro a entrar é o primeiro a sair.

Exemplo de implementação da fila na prática

public class Fila {
    int MAX = 5;
    int fila[] = new int[MAX];
    int frente, finalDaFila;

    Fila() {
        frente = -1;
        finalDaFila = -1;
    }

    void enqueue(int objeto) {
        if (frente == 0 && finalDaFila == MAX - 1) {
	        throw  new  Exception("Fila cheia");
        }

        if (frente == -1) {
            frente = 0;
        }
        fila[++finalDaFila] = objeto;
    }

    int desenfileirar() {
        int item;
		if (frente == -1) {
	        throw  new  Exception("Fila vazia");
        }
        
        item = items[frente];
        if (frente >= finalDaFila) {
            frente = -1;
            finalDaFila = -1;
        } else {
	        frente++;
        }
        
        return item;
    }
}

Por que utilizar a fila na programação?

A fila é usada em ocasiões onde os dados serão extraídos na ordem de chegada. Diferente da pilha, onde o último item inserido é o primeiro a ser retirado.

Quais são alguns exemplos de implementação da fila na programação?

As tarefas realizadas pelo CPU são um exemplo de fila. Essas tarefas são executadas pelo CPU em ordem de chegada.

Outro exemplo de fila é o drive thru, onde o primeiro carro a fazer o pedido será o primeiro a receber o lanche.

Quais são as vantagens de implementar a fila?

As vantagens da fila são as mesmas que pilha. A escolha entre os dois vai depender das necessidades do algoritmo.

Conclusão

Queue e Stack são conceitos extremamente comuns na programação. Sua implementação pode trazer grandes benefícios para algoritmos que precisam processar uma grande quantidade de dados, evitando o gasto de memória desnecessário e melhorando o gerenciamento desses dados de forma mais inteligente.