Dans cet article, nous vous présenterons la structure de données de la pile, ses utilisations et ses relations avec d’autres structures de données telles que les files d’attente. De plus, nous couvrirons différents types de structures de données et présenterons le concept d’ordinateur à pile.
Qu’est-ce qu’une structure de données de pile ?
Une pile est une structure de données linéaire qui suit le principe Last In, First Out (LIFO). Cela signifie que le dernier élément ajouté à la pile est le premier à être supprimé. Pensez-y comme à une pile d’assiettes : vous ajoutez de nouvelles assiettes sur le dessus et vous les retirez du haut. Les opérations de base d’une pile comprennent :
- Push : Ajout d’un élément en haut de la pile.
- Pop : Suppression de l’élément du haut de la pile.
- Peek/Top : Visualiser l’élément en haut sans le supprimer.
- IsEmpty : Vérifier si la pile est vide.
Les piles sont utilisées dans de nombreux processus informatiques en raison de leur conception simple et efficace.
Quelle est l’utilisation d’une structure de données de pile ?
Les piles sont largement utilisées dans divers processus informatiques, notamment :
- Gestion des appels de fonction : dans les langages de programmation, les piles gèrent les appels de fonction, garantissant que la dernière fonction appelée est la première à se terminer (LIFO). C’est ce qu’on appelle la pile d’appels.
- Mécanismes d’annulation : les applications dotées de la fonctionnalité d’annulation/rétablissement utilisent des piles pour suivre les modifications. L’action la plus récente est stockée en haut et son annulation la fait sortir de la pile.
- Évaluation des expressions : les piles sont utilisées pour évaluer les expressions dans les compilateurs, en particulier pour convertir les expressions infixes en suffixe ou préfixe et les évaluer.
- Recherche en profondeur (DFS) : les piles sont utilisées dans les algorithmes DFS pour parcourir les arbres et les graphiques.
Quels sont les types de structures de données ?
Il existe plusieurs types de structures de données, généralement classées en deux groupes principaux :
- Structures de données linéaires :
- Tableaux : séquences de taille fixe d’éléments du même type.
- Listes liées : une collection d’éléments (nœuds), chacun pointant vers le suivant.
- Stacks : suit LIFO pour ajouter et supprimer des éléments.
- Files d’attente : suit le premier entré, premier sorti (FIFO) pour la gestion des éléments.
- Structures de données non linéaires :
- Arbres : structures hiérarchiques constituées de nœuds, avec une seule racine et plusieurs enfants.
- Graphiques : Une collection de nœuds (sommets) reliés par des arêtes, permettant des relations complexes entre les éléments.
- Heaps : une structure de données arborescente spécialisée utilisée principalement dans les files d’attente prioritaires.
Chacune de ces structures de données répond à des objectifs spécifiques et est sélectionnée en fonction du type d’opérations requis par l’application.
À quoi sert une structure de données de file d’attente ?
Une file d’attente est une autre structure de données linéaire mais suit le principe First In, First Out (FIFO). Le premier élément ajouté à la file d’attente sera le premier supprimé, un peu comme une file de personnes attendant un service. Voici quelques utilisations courantes des files d’attente :
- Planification des tâches : les files d’attente gèrent les tâches dans les systèmes d’exploitation, où les processus sont planifiés dans l’ordre de leur arrivée.
- Breadth-First Search (BFS) : utilisé dans les algorithmes BFS pour parcourir des graphiques ou des arbres niveau par niveau.
- Transfert de données asynchrone : les files d’attente gèrent la communication asynchrone entre les systèmes, comme dans les paquets de données réseau ou les files d’attente de messages.
- Planification de l’imprimante : les travaux envoyés à une imprimante sont traités à l’aide d’une file d’attente, le premier travail étant le premier à être imprimé.
Qu’est-ce qu’un ordinateur Stack ?
Un ordinateur à pile est un type d’architecture informatique qui utilise une pile pour effectuer ses opérations au lieu de registres (comme dans les processeurs traditionnels). Dans les ordinateurs basés sur une pile :
- Opérations Utiliser la pile : les instructions fonctionnent directement avec le haut de la pile, en poussant et en faisant apparaître les valeurs selon les besoins.
- Utilisation efficace de la mémoire : étant donné que la pile est utilisée pour des calculs intermédiaires, moins de registres sont nécessaires, ce qui simplifie la conception des ordinateurs à pile.
- Pas besoin d’adressage explicite : les deux premières valeurs de la pile sont automatiquement utilisées dans les opérations, ce qui rend les jeux d’instructions plus petits et souvent plus rapides pour certaines tâches.
Les ordinateurs empilés étaient historiquement populaires dans certains types de systèmes, en particulier dans les premiers appareils informatiques.
Nous espérons que cette explication vous aidera à mieux comprendre les structures de données de pile, leurs utilisations et leurs relations avec d’autres structures de données telles que les files d’attente. Comprendre ces concepts fondamentaux sera précieux à mesure que vous explorerez des sujets informatiques plus avancés.
