Definición de tipos de datos complejos

      En los lenguajes de programación y en otros programas utilitarios tales como una planilla de cálculos, un tipo de dato es un atributo de una parte de los datos que indica al ordenador (y/o al programador) algo sobre la clase de datos sobre los que se va a procesar. Esto incluye imponer restricciones en los datos, como qué valores pueden tomar y qué operaciones se pueden realizar.

     Tipos de datos comunes son: enteros, números de coma flotante (decimales), cadenas alfanuméricas, fechas, horas, colores, coches o cualquier cosa que se nos ocurra. Por ejemplo, en Java, el tipo "int" representa un conjunto de enteros de 32bits cuyo rango va desde el -2.147.483.648 al 2.147.483.647, así como las operaciones que se pueden realizar con los enteros, como la suma, resta y multiplicación.
              

Tipos de datos complejos

Pilas: Son elementos que pueden insertar o eliminar solo por sus extremos, conocidos como la estructura de LIFO(Last In, Firt Out) que significa que el ultimo en entrar es el primero en salir, estas son representados en memorias de arreglos y listas enlazadas. Son usados en el software del sistema, compiladores e intérpretes.

     Una pila (stack en inglés) es una lista ordinal o estructura de datos en la que el modo de acceso a sus elementos es de tipo LIFO (del inglés Last In First Out, último en entrar, primero en salir) que permite almacenar y recuperar datos. Esta estructura se aplica en multitud de ocasiones en el área de informática debido a su simplicidad y ordenación implícita de la propia estructura.

Colas: Estas no permiten un acceso concreto son líneas de información en la que accede de un modo determinado, que viene estructurado como FIFO (First In, First Out) que significa que el primero dato que entrar es el primero dato en salir, estas son representados en memorias que como arreglos y como listas ordenadas. También son usados por las simulaciones, planificaciones y los procesos de entrada y salida con buffer.

    Una cola es una estructura de datos, caracterizada por ser una secuencia de elementos en la que la operación de inserción push se realiza por un extremo y la operación de extracción pop por el otro. También se le llama estructura FIFO (del inglés First In First Out), debido a que el primer elemento en entrar será también el primero en salir.

    Las colas se utilizan en sistemas informáticos, transportes y operaciones de investigación (entre otros), dónde los objetos, personas o eventos son tomados como datos que se almacenan y se guardan mediante colas para su posterior procesamiento. Este tipo de estructura de datos abstracta se implementa en lenguajes orientados a objetos mediante clases, en forma de listas enlazadas.

Listas: Son elementos de colección que almacenar información, en lista de una estructura de datos lineales. Estas listas vienen enlazada o encadenada en una colección de nodos o elementos; un nodo siempre contiene la dirección de memoria del siguiente nodo de información y una puntador es la dirección de memoria de un nodo.

    Es una de las estructuras de datos fundamentales, y puede ser usada para implementar otras estructuras de datos. Consiste en una secuencia de nodos, en los que se guardan campos de datos arbitrarios y una o dos referencias (punteros) al nodo anterior o posterior. El principal beneficio de las listas enlazadas respecto a los array convencionales es que el orden de los elementos enlazados puede ser diferente al orden de almacenamiento en la memoria o el disco, permitiendo que el orden de recorrido de la lista sea diferente al de almacenamiento.

Arboles:Un árbol es una estructura de datos ampliamente usada que imita la forma de un árbol (un conjunto de nodos conectados). Un nodo es la unidad sobre la que se construye el árbol y puede tener cero o más nodos hijos conectados a él. Se dice que un nodo a es padre de un nodo b si existe un enlace desde a hasta b (en ese caso, también decimos que b es hijo de a). Sólo puede haber un único nodo sin padres, que llamaremos raíz. Un nodo que no tiene hijos se conoce como hoja. Los demás nodos (tienen padre y uno o varios hijos) se les conoce como rama.

   Es un conjunto de grafos formados por nodos y conectados por las aristas. Contienen la raíz, caminos, padre, hijos, hojas y subárbol.

Grafos: No son más que un conjunto de puntos en el espacio, que están conectados por un conjunto de líneas. Estos, son estructuras de datos dinámicas no lineales, que se usan generalmente en el análisis de redes, en diseño de circuitos eléctricos, en estrategias de mercados, matemáticas, cartografía, mapas conceptuales, entre otras áreas.

Bondades de cada forma de almacenamiento de datos complejo.

        Era común en todas las organizaciones, contar con diferentes archivos sobre una misma persona, evento u objeto. Una empresa comercial por ejemplo, con varios departamentos, como el de ventas, cobranza y crédito, puede contar en cada uno con un archivo donde aparece un registro con los datos de un mismo cliente. Si este cliente cambiase uno de sus datos (su dirección, por ejemplo) se requiere actualizar este dato en los archivos de cada departamento. Si por error se omitiese uno de ellos, causaría divergencias que podrían causar graves problemas.

       Las bases de datos son de gran utilidad para todos los profesionales, bien si se trata de bases de datos personales, de la empresa o de los bancos de datos que permitan consultas especiales relacionadas con sus campos de trabajo. En todo caso la información representa una herramienta que permite realizar el trabajo con diligencia y efectividad, pues admite almacenar y recuperar los datos de manera organizada para contar con ellos en forma oportuna, veloz y confiable.

       La seguridad de las bases de datos es un asunto vital para las organizaciones que las poseen, motivado al valor e importancia que éstas les representan. Un aspecto sobre la seguridad se refiere al uso de la información personal y privada sobre los individuos con malos propósitos, como por ejemplo usar expedientes médicos privados de una persona indebidamente para decisiones de contratación. Otro aspecto de seguridad es impedir el acceso a usuarios no autorizados a la base de datos, para evitar la consulta, modificación o deterioro de los datos, bien sea por impericia o por intenciones maliciosas. La seguridad se intenta implementar utilizando métodos que van desde limitar el acceso físico a los servidores de datos, hasta el uso de acceso con contraseñas a los sistemas informáticos que permiten la identificación del usuario y definen sus derechos y nivel de acceso a los datos y las operaciones que puede realizar.

Ejemplo

 

                                                  Organización de los datos

Archivos

Características y ejemplos de las diferentes formas de almacenar estructuras de datos.

Archivos Secuenciales:

      La forma más común de estructura de archivo es el archivo secuencial. En este tipo de archivo, un formato  fijo es usado para los registros. Todos los registros tienen el mismo tamaño, constan del mismo número de campos de tamaño fijo en un orden particular. Como se conocen la longitud y la posición de cada campo, solamente los valores de los campos se necesitan almacenarse; el nombre del campo y longitud de cada campo son atributos de la estructura de archivos.

      Un campo particular, generalmente el primero de cada registro se conoce como el campo clave. El campo clave identifica unívocamente al registro. así, los valores de la clave para registros diferentes son siempre diferentes.

        Los archivos secuenciales son típicamente utilizados en aplicaciones de proceso de lotes Y son óptimos para dichas aplicaciones si se procesan todos los registros. La organización secuencias de archivos es la única que es fácil de usar tanto en disco como en cinta.

       Para las aplicaciones interactivas que incluyen peticiones o actualizaciones de registros individuales, los archivos secuenciales ofrecen un rendimiento pobre.

     Normalmente un archivo secuencial se almacena en bloques, en un orden secuencial simple de los registros. La organización física del archivo en una cinta o disco se corresponde exactamente con la ubicación lógica del archivo. En este caso, el procedimiento para ubicar los nuevos registros en un archivo de pila separado, llamado archivo de registro (log file) o archivo de transacciones. Periódicamente, se realiza una actualización por lotes que mezcla el archivo de registro con el archivo maestro para producir un nuevo archivo en secuencia correcta de claves.

Ejemplo:

Registro 1 Registro 2 Registro |-1 Registro |-2 Registro N-1 Registro N

Archivos Indexados:

   Los archivos secuenciales indexados retienen la limitación del archivo secuencial: la eficacia en el procesamiento se limita al basado en un único campo del archivo. Cuando es necesario buscar un registro basándose en algún otro atributo distinto del campo clave ambas formas de archivo secuencial no son adecuadas. En algunas aplicaciones esta flexibilidad es deseable.

       Para alcanzar esta flexibilidad, se necesita una estructura que utilice múltiples índices, uno para cada tipo de campo que pueda ser objeto de la búsqueda.

      Se suelen utilizar dos tipos de índices. Uno índice exhaustivo contiene una entrada par cada registro del archivo principal. Otro índice parcial contendrá entradas a los registros donde este el campo de interés. Con registros de longitud variable, algunos registros no contendrán todos los campos.

    Los archivos indexados son muy utilizados en aplicaciones donde es crítica la oportunidad de la información y donde los datos son rara vez procesados de forma exhaustiva.

Ejemplo:

Vamos a mostrar un ejemplo para tratar de entender correctamente esta organización de archivo.
Supongamos un archivo de datos personales de los alumnos que conste de estos 10 registros:

DNI (clave)    Nombre         Teléfono

1111        Arturo Pérez       348734
1232        Miguel Ruiz        349342
2100        Antonia Camacho    209832
2503        Silvia Ortiz       349843
3330        Sonia del Pino     987349
5362        José Anguita       978438
6300        Ana Zamora         476362
6705        Susana Hernández   473239
7020        Rodrigo Sánchez    634838
9000        Natalia Vázquez    362653

Imaginemos que cada segmento tiene 4 registros. Por lo tanto, el archivo se dividirá en 3 segmentos. Si suponemos que cada registro ocupa 50 bytes en memoria secundaria, y que el principio del archivo está en la dirección 100 de dicha memoria, el archivo físico tendrá este aspecto:

Área primaria:

Dirección   Clave (DNI)    Contenido del registro   
 física

100          1111         Arturo Pérez     348734
  150          1232         Miguel Ruiz      349342
  200          2100         Antonia Camacho  209832
  250          2503         Silvia Ortiz     349843
  300          3330         Sonia del Pino   987349
  350          5362         José Anguita     978438
  400          6300         Ana Zamora       476362
  450          6705         Susana Hernández 473239
  500          7020         Rodrigo Sánchez  634838
  550          9000         Natalia Vázquez  362653
  600        Sin usar       
  650        Sin usar

Área de índices:

Segmento    Dirección    Clave del útimo
           de comienzo       registro

1            100            2503
  2            300            6705
  3            500            9000

Observe primero el área primaria: los registros están dispuestos en orden creciente según la clave (que, en este caso, es el campo NIF). A la izquierda aparece la dirección física donde comienza cada registro. Fíjate también en que los registros están agrupados en tres segmentos.

Luego fíjese en el área de índices: contienen una lista de segmentos, guardando la dirección de comienzo del segmento y la clave del último registro de ese segmento.

Para acceder, por ejemplo, al registro cuya clave es 5362, el proceso es el siguiente:

1. Buscar en el área de índices secuencialmente, es decir, desde la primera fila, hasta localizar un registro mayor que el que estamos buscando. Eso ocurre en la segunda fila, pues la clave del último registro es 6705. Por lo tanto, sabemos que el registro buscado debe de estar en el segmento 2.
2. Acceder de forma directa a la dirección 300 del área primaria, que es de comienzo del segmento 2. Esa dirección la conocemos gracias a que está guardada en el área de índices.
3. Buscar en el área primaria secuencialmente a partir de la dirección 300, hasta localizar el registro buscado, que ocupa la segunda posición dentro de ese segmento.

Fíjese en que han sido necesarios, en total, 4 accesos secuenciales y 1 directo. Si hubiésemos hecho una búsqueda secuencial, hubiéramos necesitado 6 accesos secuenciales desde el principio del archivo. Esto puede no parecer una gran ventaja, pero ahora piensa qué pasaría si el archivo tuviera más segmentos y el registro buscado estuviera muy lejos del principio del archivo. Cuanto mayor es el tamaño del archivo y más lejos del principio está el registro, más ventajosa resulta la organización indexada frente a la secuencial. 

Archivos Directos o de Dispersión:

    Los archivos directos o de dispersión explotan la capacidad de los discos para acceder directamente a cualquier bloque de dirección conocida. Requiere de un campo clave en cada registro pero no incorpora el sentido de secuencia.

   El archivo directo hace uso de las técnicas de dispersión que ya vimos en Administración de Memoria Virtual. Estos archivos son utilizados en aplicaciones que requieren acceso muy rápido, que usan registros de longitud fija y donde siempre se accede de a un registro por ves: guías telefónicas, padrones, tablas de precios, etc. 

• Explotan la capacidad de los discos para acceder directamente a cualquier bloque de dirección conocida.
• Se requiere un campo clave en cada registro.
• Los archivos directos son muy usados donde se necesita un acceso muy rápido, donde se usan registros de longitud fija y donde siempre se accede a los registros de una vez.

Ejemplo:

La función fseek() sirve para situarnos directamente en cualquier posición del fichero, de manera que el resto de lecturas se hagan a partir de esa posición. Su prototipo es:

int fseek(FILE* puntero_a_archivo, long int num_bytes, int origen);

El argumento origen debe ser una de estas tres constantes definidas en stdio.h:

• SEEK_SET: principio del fichero
• SEEK_CUR: posición actual
• SEEK_END: final del fichero

El argumento num_bytes especifica en qué posición desde el origen queremos situarnos. Por ejemplo, con esta llamada nos colocamos en el byte número 500 contando desde el principio del archivo:

fseek(archivo, 500, SEEK_SET);

Y con esta otra nos desplazamos 2 bytes más allá de la posición actual:

fseek(archivo, 2, SEEK_CUR);

Esta función devuelve 0 si se ejecuta correctamente o cualquier otro valor si ocurre algún error.

La función ftell(), por su parte, devuelve el indicador de posición del archivo, es decir, cuántos bytes hay desde el principio del archivo hasta el lugar donde estamos situados en ese momento. Su prototipo es:

long int ftell(FILE* puntero_a_archivo);

Devuelve -1 si se produce un error.

Un uso habitual de la función ftell() es averiguar el tamaño de un archivo, de este modo:

fseek(archivo, 0, SEEK_END);
tam_archivo = ftell(archivo);

Es decir, primero nos colocamos al final del archivo con fseek(), y luego preguntamos a ftell() el byte en el que nos hemos situado (contando desde el comienzo del archivo). Como resultado, ftell() nos proporcionará en tamaño (en bytes) del archivo.

                              

  Integrantes :

Gutiérrez Abel

Rodriguez luis

Pujol Yonander

Ing. Electrica

EID-301