Pila (informática) para niños
Una pila (también conocida como stack en inglés) es como una torre de objetos donde solo puedes añadir o quitar cosas por la parte de arriba. Imagina una pila de platos: cuando pones un plato nuevo, lo colocas encima de los demás. Cuando quieres quitar uno, siempre tomas el que está más arriba.
En el mundo de la informática, una pila es una forma especial de organizar datos. Funciona con una regla muy importante: el último elemento que entra es el primero en salir. Esto se conoce como LIFO (del inglés Last In, First Out).
Para manejar los datos en una pila, hay dos acciones principales:
- Apilar (o push): Es cuando añades un nuevo elemento a la parte superior de la pila.
- Desapilar (o pop): Es cuando quitas el elemento que está en la parte superior de la pila.
En todo momento, solo puedes ver y acceder al elemento que está en la cima de la pila. A este elemento se le llama TOS (del inglés Top of Stack). Cuando desapilas un elemento, el que estaba justo debajo de él se convierte en el nuevo TOS.
Las pilas son muy útiles en la informática por su sencillez y porque ayudan a resolver muchos problemas.
Contenido
¿Para qué se usan las pilas en informática?
Las pilas se usan en varios lugares importantes:
- Para resolver problemas de matemáticas o lógica en un orden específico.
- Para entender y procesar lenguajes de programación.
- Para manejar funciones que se llaman a sí mismas, un concepto llamado recursividad.
En los sistemas operativos de las computadoras, cada programa tiene su propia pila de memoria. Esta pila guarda información importante y ayuda a que las funciones del programa se ejecuten correctamente.
Una pila acotada es una pila que tiene un límite máximo de elementos que puede guardar. Es como una torre de platos que no puede ser más alta de cierta medida.
Historia de las pilas
La idea de usar una pila para organizar información fue propuesta en 1955 por un científico llamado Friedrich L. Bauer. Dos años después, su método fue patentado. Por su importante trabajo en el desarrollo de esta estructura de datos, Bauer recibió un premio en 1988.
La pila como un tipo de dato especial
Piensa en la pila como un contenedor que guarda información. Sus dos operaciones básicas son apilar (añadir) y desapilar (quitar).
Imagina de nuevo la pila de platos en una cafetería. Hay un resorte que mantiene los platos a cierta altura. Solo el plato de arriba es visible y accesible. Cuando se añade un plato nuevo, se coloca encima y se convierte en el nuevo plato superior. Cuando se quita el plato de arriba, el siguiente sube y ocupa su lugar. Esto nos enseña dos cosas clave:
- Solo se puede acceder al elemento que está en la parte superior (el último que se añadió).
- Para llegar a un elemento que no está en la cima, primero hay que quitar todos los que están encima de él.
Operaciones comunes de una pila
Además de apilar y desapilar, las pilas suelen tener otras funciones útiles:
- Crear: Inicia una pila vacía, sin ningún elemento.
- Tamaño: Te dice cuántos elementos hay en la pila en ese momento.
- Leer último: Te permite ver el elemento que está en la cima de la pila, pero sin quitarlo.
- Vacía: Te dice si la pila no tiene ningún elemento (está vacía) o si tiene alguno.
Una pila se puede construir de diferentes maneras, por ejemplo, usando una matriz o una lista enlazada. Lo importante es que siempre funcione con la regla de "último en entrar, primero en salir".
Existe otra estructura de datos llamada cola. A diferencia de la pila, una cola funciona como una fila de personas: el primero en entrar es el primero en salir (FIFO, del inglés First In, First Out).
Pilas en el hardware
Las pilas también se usan a nivel de los componentes físicos de una computadora (el hardware). Por ejemplo, son muy importantes para organizar la memoria de la computadora.
¿Cómo funciona una pila por dentro?
Una pila en la memoria de una computadora es como un espacio reservado. Tiene un punto de inicio fijo y un "puntero" que siempre señala al último dato que se añadió. Al principio, la pila está vacía y el puntero está en el inicio. A medida que se añaden datos, el puntero se mueve para indicar dónde está el último elemento.
Las dos operaciones principales funcionan así:
- Apilar: Se añade un nuevo dato después del último elemento y el puntero se actualiza para señalar a este nuevo dato.
- Desapilar: Se usa el puntero para encontrar el último dato, se lee y se quita. Luego, el puntero se mueve para señalar al elemento que ahora es el último.
Si intentas quitar un elemento de una pila que ya está vacía, o si intentas añadir más elementos de los que la pila puede guardar, se produce un error.
Soporte de software para pilas
En los programas de computadora, las pilas se pueden crear de forma eficiente usando herramientas como vectores o listas enlazadas. Muchos lenguajes de programación usan pilas de forma interna para manejar sus operaciones. Por ejemplo, el lenguaje PostScript está diseñado alrededor de una pila que los programadores pueden ver y manipular directamente.
El uso de pilas es muy común en el desarrollo de programas, lo que demuestra su importancia como una forma fundamental de organizar datos.
Pilas en aplicaciones informáticas
Imagina que un programa está ejecutando una función y, dentro de ella, necesita llamar a otra función. Para no perder el hilo, el programa guarda en una pila la dirección de dónde debe regresar a la primera función. Si la segunda función llama a una tercera, también se guarda su dirección en la pila.
La ventaja de las pilas es que el programa no necesita saber de antemano cuántas veces va a saltar entre funciones. Simplemente va guardando las direcciones en la pila. Cuando una función termina, el programa toma la dirección de la cima de la pila y regresa a la función anterior para continuar su trabajo. Esto se repite hasta que todas las funciones se han completado.
Un ejemplo clásico es una función recursiva, que es una función que se llama a sí misma. Las pilas permiten que esto funcione de manera sencilla. La función se llama a sí misma hasta que se cumple una condición. Luego, todas las llamadas anteriores se van completando en orden inverso, como una cascada. La pila maneja todo esto sin que el programador tenga que saber cuántas veces se llamará la función. Si la función se llama a sí misma demasiadas veces y la pila se llena, puede ocurrir un "error de desbordamiento de la pila".
Galería de imágenes
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Representación simplificada de una pila
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Pilas para niños
Véase también
En inglés: Stack (abstract data type) Facts for Kids
- Listas
- Pilas Acotadas
- Colas
