Conceptos Clave
Arrays
Estructura de datos homogénea que almacena elementos del mismo tipo en posiciones contiguas de memoria. Cada elemento se accede mediante un índice numérico comenzando desde 0. Permite acceso directo en tiempo constante O(1) pero tiene tamaño fijo definido en tiempo de compilación. Las operaciones de inserción y eliminación en posiciones intermedias requieren desplazamiento de elementos, resultando en complejidad O(n).
Listas
Estructura de datos dinámica compuesta por nodos que contienen un dato y un puntero al siguiente elemento. Permite crecimiento y reducción durante la ejecución del programa. Las listas enlazadas simples permiten recorrido unidireccional, mientras las dobles incluyen punteros bidireccionales. La inserción y eliminación en cualquier posición tiene complejidad O(1) si se tiene la referencia al nodo.
Pilas
Estructura de datos que opera bajo el principio LIFO (Last In, First Out). Solo permite acceso al elemento superior mediante operaciones push (insertar) y pop (extraer). Utilizada en llamadas recursivas, evaluación de expresiones matemáticas y algoritmos de backtracking. La implementación puede realizarse con arrays o listas enlazadas, manteniendo todas las operaciones en tiempo constante O(1).
Colas
Estructura de datos que sigue el principio FIFO (First In, First Out). Los elementos se insertan por un extremo (rear) y se extraen por el otro (front) mediante operaciones enqueue y dequeue. Ampliamente utilizada en sistemas operativos para gestión de procesos, algoritmos BFS y simulación de líneas de espera. Las colas circulares optimizan el uso de memoria reutilizando espacios liberados.
Árboles
Estructura de datos jerárquica compuesta por nodos conectados mediante aristas, donde existe un nodo raíz y cada nodo puede tener múltiples hijos. Los árboles binarios limitan cada nodo a máximo dos hijos. Los árboles binarios de búsqueda mantienen propiedades de ordenamiento que permiten operaciones de búsqueda, inserción y eliminación en tiempo promedio O(log n), degenerando a O(n) en casos desbalanceados.
Grafos
Estructura compuesta por vértices (nodos) conectados mediante aristas (enlaces) que pueden ser dirigidos o no dirigidos, con o sin pesos. Se representan mediante matrices de adyacencia (O(V²) espacio) o listas de adyacencia (O(V+E) espacio). Permiten modelar redes sociales, mapas de rutas y dependencias. Algoritmos como Dijkstra, Floyd-Warshall y Kruskal resuelven problemas específicos sobre grafos.
Ordenamiento
Conjunto de algoritmos que reorganizan elementos de una colección según un criterio específico. Bubble Sort y Selection Sort tienen complejidad O(n²), mientras Quick Sort y Merge Sort alcanzan O(n log n) en promedio. Counting Sort y Radix Sort logran O(n) bajo condiciones específicas. La elección depende del tamaño de datos, memoria disponible y estabilidad requerida en el ordenamiento.
Búsqueda
Algoritmos diseñados para localizar elementos específicos dentro de estructuras de datos. La búsqueda lineal recorre secuencialmente con complejidad O(n), mientras la búsqueda binaria en datos ordenados alcanza O(log n). Las tablas hash proporcionan búsqueda en tiempo promedio O(1). La búsqueda en grafos utiliza algoritmos DFS (profundidad) y BFS (anchura) para explorar nodos conectados.
Preguntas Frecuentes
Un mapa conceptual del algoritmos y estructuras es una representación visual que organiza los conceptos clave como Arrays, Listas, Pilas y sus relaciones, facilitando el aprendizaje y la comprensión del tema.
Los conceptos principales incluyen: Arrays, Listas, Pilas, Colas, Árboles, Grafos, Ordenamiento, Búsqueda. Cada uno de estos elementos se relaciona entre sí para formar una comprensión completa del tema.
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