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Computacion - FA.CE.NA. Estructuras de datos Tema 7

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Computacion - FA.CE.NA. Estructuras de datos TEMA 7 Estructura de datos. Campo, registro, archivos y base de datos. Operaciones. Estructuras lineales (Arreglos). Operaciones.

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Computacion - FA.CE.NA. Estructuras de datos En todos los tiempos y ms an en la era en que vivimos, el hombre tiene cada vez mas necesidad de consultar una mayor cantidad de informacin para poder desarrollar sus actividades. El gran cmulo de informacin ha hecho necesario que sta tenga que ser almacenada y organizada correctamente para acceder a ella rpidamente. Segn lo visto hasta el momento, la nica forma que tiene el ordenador de almacenar la informacin es mediante variables, que no son mas que porciones de la memoria central del mismo. Pero al ser la memoria central un conjunto de dispositivos electrnicos que funcionan mediante la alimentacin elctrica, cuando se apaga el ordenador, toda la informacin que haba en su memoria central desaparece. 7.1 Estructura de datos. Concepto

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Computacion - FA.CE.NA. Estructuras de datos Por lo tanto, para poder acceder a determinada informacin en cualquier momento, se necesitar que ella est depositada en soportes fsicos los cuales la almacenan en forma permanente. Este es el caso de la memoria externa o auxiliar como ser disquete, disco duro, cinta magntica, etc.-, en las cuales sin necesidad de estar conectadas a la corriente elctrica, la informacin permanece all. La forma de guardar los datos en estos dispositivos auxiliares es mediante unas estructuras llamadas archivos o ficheros. Adems, existe una gran diferencia en cuanto a capacidad de almacenamiento entre la memoria central y las auxiliares, en general la capacidad de las ltimas es muy superior. 7.1 Estructura de datos. Concepto

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Computacion - FA.CE.NA. Estructuras de datos Conociendo esto, podramos comparar la memoria central con la memoria humana y una memoria auxiliar con una gua de telfonos. El hecho de llamar por telfono a una determinada persona es mucho ms rpido si sabemos su nmero de memoria (el nmero est dentro de la memoria). Es tambin casi impensable que el hombre retenga en su memoria todos los nmeros de telfono de la gua (memoria central), para ello se recurre a una memoria externa que es la gua telefnica. Entonces, cuando deseamos llamar a una persona de la cual desconocemos su nmero, lo buscamos en la gua; una vez localizado, lo retenemos en la memoria (la informacin pasa de la memoria auxiliar a la memoria central) y realizamos la accin de marcar el nmero. 7.1 Estructura de datos. Concepto

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Computacion - FA.CE.NA. Estructuras de datos Si comprendimos este caso, podramos decir que en un ordenador la informacin de entrada de la que se parte para su tratamiento se va a obtener de dispositivos externos, desde los que la va a introducir en su memoria central a travs de variables. A partir de aqu trabajar con estas variables, y la informacin de salida que obtenga la guardar nuevamente en los soportes de almacenamiento externos. Anteriormente se nombr la palabra archivo, la cual es de entender que no es un trmino puramente informtico, y para comprender este significado podemos comparar con hechos de la vida cotidiana. Por ejemplo cuando concurrimos a una biblioteca a pedir un libro prestado, el encargado consulta su archivo de libros; si trabajamos en alguna empresa, nuestros datos estarn registrados en un archivo de empleados, etc.- Entonces vemos que al menos todos tenemos de alguna manera intuitiva el concepto de lo que significa archivo o fichero. A continuacin veremos algunas definiciones que estn bsicamente relacionados con este concepto. 7.1 Estructura de datos. Concepto

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Computacion - FA.CE.NA. Estructuras de datos 7.1.1 Campo Un campo es un conjunto de caracteres capaz de suministrar una determinada informacin referida a un concepto. Un campo es un elemento de datos elementales tales como nombre y apellido, numero de documento, domicilio, etc.- Al igual que en las variables, al definir un campo hay que indicar claramente sus tres caractersticas: Nombre: Nombre que identifica a ese conjunto de caracteres Tipo: Tipo de caracteres que puede contener (alfabtico, entero, etc.-) Tamao: Cantidad de caracteres que puede contener Por ejemplo, si tenemos que definir al campo nmero de documento resultara: Nombre: documento Tipo: numrico Tamao: 8 enteros Un campo es la entidad lgica ms pequea, consiste en un conjunto de byte que conforman un dato. Un campo es la unidad mnima de informacin de un registro. 7.1 Estructura de datos. Concepto

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Computacion - FA.CE.NA. Estructuras de datos 7.1.2 Registros Un registro es un conjunto de campos referentes a una entidad en particular y constituyen una unidad para su proceso. Un ejemplo de un registro puede ser la informacin de un determinado alumno universitario, que contiene los campos: libreta universitaria, apellido y nombre, nmero de documento, domicilio, fecha de nacimiento, entre otros campos. La figura muestra un ejemplo grfico de registro. 7.1 Estructura de datos. Concepto

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Computacion - FA.CE.NA. Estructuras de datos 7.1.3 Archivos Es el conjunto de registros homogneos referidos a objetos de la misma naturaleza o del mismo tipo, almacenados en un soporte externo, que presenta entre s una relacin lgica y que pueden ser consultados individualmente de forma iterativa o sistemtica. Tomando el ejemplo anterior, podemos decir que habr un registro por alumno, y habr tantos registros como alumnos haya. Este conjunto de registros de alumnos formar un archivo y lo vemos grficamente en la figura. 7.1 Estructura de datos. Concepto

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Computacion - FA.CE.NA. Estructuras de datos 7.1.3 Archivos Un archivo en una computadora es una estructura diseada para contener datos, estos estn organizados de forma tal que pueden ser recuperados fcilmente, borrados, actualizados, etc.- Al hablar de archivo es imprescindible que cada uno de ellos tenga un nombre para poder identificarlo. En este caso podra ser un nombre apropiado: ESTUDIANTES. En resumen, podramos decir que un archivo est formado por un conjunto de registros, y estos a su vez por un conjunto de campos. 7.1 Estructura de datos. Concepto Archivo Registro 1 Registro 2 Registro n

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Computacion - FA.CE.NA. Estructuras de datos 7.1.4 Base de Datos Es una coleccin de archivos relacionados lgicamente, que se estructura en diferentes formas para reducir duplicaciones y proporcionar un mejor acceso a los datos. Constituye el nivel mas alto en la jerarqua de organizacin de los datos, siendo el nivel mas bajo el carcter. As una base de datos de una universidad podra contener archivos de estudiantes, profesores, inventarios, libros, etc. La figura presenta grficamente la estructura jerrquica en base de datos.. 7.1 Estructura de datos. Concepto

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Computacion - FA.CE.NA. Estructuras de datos 7.1.4 Base de Datos. 7.1 Estructura de datos. Concepto

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Computacion - FA.CE.NA. Estructuras de datos 7.2.1 Campo Clave Un campo clave (key) es aquel que identifica al registro y lo diferencia de los otros registros. Debe ser UNICO, es decir debe ser diferente para cada registro. De todos los campos o datos siempre se elige a uno como campo clave. Por ejemplo, en el registro mostrado en la figura el campo clave podra ser libreta universitaria. 7.2 Conceptos

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Computacion - FA.CE.NA. Estructuras de datos 7.2.2 Registro lgico Se denomina registro lgico al conjunto de campos o datos referente a un mismo objeto y constituyen una unidad para su proceso. Son los registros organizados en campos 7.2.3 Registro fsico Registro fsico es un conjunto de registros lgicos que constituyen la unidad de transferencia en una sola operacin de entrada / salida (para transferencias entre las unidades de E/S o dispositivos de almacenamiento, y la memoria principal).. 7.2 Conceptos

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Computacion - FA.CE.NA. Estructuras de datos Creacin Apertura Cierre Lectura / Consulta Fin de Archivo Actualizacin Destruccin. 7.3 Operaciones sobre archivos

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Computacion - FA.CE.NA. Estructuras de datos Creacin Es la primera operacin que se har con un archivo y es la operacin mediante la cual se introduce la informacin correspondiente al archivo en un soporte de almacenamiento de datos. Para poder utilizar un archivo, este debe existir, es decir, es necesario que se haya creado previamente. La creacin exige organizacin, estructura, localizacin o reserva de espacio en el soporte de almacenamiento. En un entorno de computadoras, durante la creacin es necesario darle una serie de datos: Nombre del dispositivo, nombre de archivo, tamao, organizacin, etc.- Al momento de la creacin puede suceder que sea creado por primera vez en un soporte determinado, proceder de otro que ya existe, ser el resultado de un clculo, condicin, etc.- o ambas cosas a la vez.. 7.3 Operaciones sobre archivos

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Computacion - FA.CE.NA. Estructuras de datos Apertura Abrir un archivo significa dejarlo dispuesto para ser utilizado. Todos los archivos que se ocupan en un programa deben ser abiertos previamente a su uso. Un archivo que se pretende usar debi haber sido creado previamente, he aqu la diferencia entre estas dos operaciones: para crear el archivo no debe existir y para abrir debe haber sido creado previamente. 7.3 Operaciones sobre archivos

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Computacion - FA.CE.NA. Estructuras de datos Cierre La finalidad de cierre de los archivos radica en permitir al usuario detener el uso de ese archivo, dejarlo inaccesible. Como todos los archivos fueron abiertos durante un programa, necesitan ser cerrados al finalizar el proceso. Para realizar esta operacin solo necesitamos conocer el nombre del mismo. 7.3 Operaciones sobre archivos

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Computacion - FA.CE.NA. Estructuras de datos Lectura/Consulta Es la operacin que nos permite acceder al archivo de datos para conocer la informacin alojada en uno, varios o todos los registros del archivo. Esta operacin implica el traspaso de informacin desde el archivo a la memoria central del ordenador. Esta informacin es la contenida en un registro. Como se mencion anteriormente, la nica forma de guardar informacin en la memoria central es a travs de variables. En una operacin de este tipo, los nombres de las variables que reciben los datos del registro ledo son los que se han asignado a los campos del mismo. 7.3 Operaciones sobre archivos

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Computacion - FA.CE.NA. Estructuras de datos Lectura/Consulta Por ejemplo, si tenemos el archivo de estudiantes cuyo registro posee: LU - Libreta Universitaria AYN - Apellido y Nombre DOMI- Domicilio FECHANAC- Fecha de Nacimiento Para representar grficamente la operacin de lectura haramos A partir de este momento se podr operar con estas variables, visualizarlas en pantalla, imprimirlas, compararlas, etc.- Si se efecta una segunda lectura, el contenido del segundo registro pasar a las mismas variables de la memoria, sustituyendo sus anteriores valores. Por lo tanto, en cada instante del proceso solo se dispone de la informacin del registro recin ledo.. 7.3 Operaciones sobre archivos

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Computacion - FA.CE.NA. Estructuras de datos Fin de archivo Toda instruccin de ingreso de datos, ya sea desde teclado o desde un dispositivo magntico, requiere una condicin de fin de ingreso de los datos, con el objeto de determinar cuando se han terminado los registros de un archivo o cuando ya no se desean ingresar mas datos desde el teclado. Esta condicin la denominamos fin de archivo conocida como EOF (end of file). Para el ingreso de datos por teclado se prevee, generalmente la introduccin de un valor elegido por el programador que ser el indicador de que ya no se ingresarn mas datos, por ejemplo si se introducen por teclado notas de los alumnos, el fin de datos estar dado por un valor que sea un absurdo o datos que no existan en esa poblacin, en este caso se podra tomar NOTA=11. El diagrama de la figura muestra lo mencionado.. 7.3 Operaciones sobre archivos

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Computacion - FA.CE.NA. Estructuras de datos Fin de archivo Si los datos que se leen estn soportados en un archivo y sobre el se realizan lecturas sucesivas, llegar un momento en que este se acabe; es decir ya no queden mas registros por leer. Esta situacin la detecta el sistema despus de una operacin de lectura, cuando lo que se ha ledo no es un registro de datos, sino lo que se conoce con el nombre de marca de fin de archivo. Por tanto, siempre que se ejecute una operacin de lectura sobre un archivo secuencial, a continuacin hay que preguntar si lo que se ha ledo es la marca EOF o, por el contrario, un registro de datos para ejecutar las acciones pertinentes. El diagrama de flujo de la figura muestra el uso de la condicin EOF.. 7.3 Operaciones sobre archivos

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Computacion - FA.CE.NA. Estructuras de datos Actualizacin La actualizacin de un archivo supone las siguientes operaciones: Aadir registros ALTAS Modificar registros ya existentes MODIFICACIONES Borrar registros BAJAS El modo de operar la actualizacin vara segn la organizacin y mtodo de acceso del archivo.. 7.3 Operaciones sobre archivos

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Computacion - FA.CE.NA. Estructuras de datos Destruccin La operacin de destruccin o borrado realiza la supresin del archivo en el soporte o dispositivo, dejando este espacio que ocupaba anteriormente disponible.. 7.3 Operaciones sobre archivos

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Computacion - FA.CE.NA. Estructura de datos Cuando hablamos de Estructuras de Datos hacemos referencia a un conjunto de datos que poseen el mismo nombre, que pueden ser caracterizados por su organizacin y por las operaciones que se definen en ella. Las Estructuras de Datos son muy importantes en los sistemas de computacin y para explicar mas fcilmente veremos la siguiente clasificacin la cual refleja el tipo de datos mas frecuentemente utilizados:. 7.4 Estructuras lineales y no lineales

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Computacion - FA.CE.NA. Estructura de datos Las estructuras de datos estticas son aquellas en las que el tamao ocupado en memoria se define antes que el programa se ejecute y el mismo no puede ser modificado durante la ejecucin. En cambio las estructuras de datos dinmicas no tienen limitaciones en cuanto al tamao de memoria ocupada. Para utilizar este tipo de estructuras necesitamos usar un tipo de dato especfico llamado puntero. Los tipos de datos que vimos hasta ahora son datos simples cuya caracterstica comn es que cada variable representa a un elemento; en cambio los tipos de datos estructurados tienen como particularidad que con un nombre o identificador se puede representar mltiples datos individuales y a su vez cada uno de estos puede ser referenciado independientemente.. 7.4 Estructuras lineales y no lineales

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Computacion - FA.CE.NA. Estructura de datos Concepto Arreglos se define como una coleccin finita, homognea y ordenada de elementos. Finita: Todo arreglo tiene un lmite, es decir, debe determinarse cual ser el nmero mximo de elementos que podrn formar parte del arreglo. Homognea: Todos los elementos de un arreglo son del mismo tipo o naturaleza (todos enteros, todos booleanos, etc.- ), pero nunca una combinacin de distintos tipos. Ordenada: Se debe determinar cual es el primer elemento, el segundo, el tercero..... y el ensimo elemento.. 7.5 Arreglos

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Computacion - FA.CE.NA. Estructura de datos Caractersticas Si un arreglo tiene la caracterstica de que puede almacenar a N elementos del mismo tipo, deber tener la posibilidad de permitir seleccionar a cada uno de ellos. As se distinguen dos partes en los arreglos. Los componentes o elementos (valores que se almacenan en c/u de las casillas) Los ndices (Permiten hacer referencia a los componentes) El nmero total de componentes (NTC) es igual al lmite superior (LS) menos lmite inferior (LI) mas 1 NTC = LS - LI + 1 El tipo de ndice puede ser cualquier tipo ordinal (carcter, entero, enumerado) El tipo de los componentes puede ser cualquiera (entero, real, cadena de caracteres, registro, etc.) Se utilizan ( ) para indicar el ndice de un arreglo. Entre los ( ) se debe escribir un valor ordinal (puede ser una variable, una constante o una expresin que d como resultado un valor ordinal). 7.5 Arreglos

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Computacion - FA.CE.NA. Estructura de datos Ejemplo Sea V un arreglo de 30 elementos enteros con ndices enteros. V = (52,12,31,102,....75) V (50)= v(1), v(2), v(3),...., v(30), Su representacin se muestra en la figura Donde NTC = (30 1 + 1) = 30 Cada componente del arreglo V ser un nmero entero, y podr accederse por medio de un ndice que ser un valor comprendido entre 1 y 30.. 7.5 Arreglos

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Computacion - FA.CE.NA. Estructura de datos En cuanto a las dimensiones los arreglos pueden ser: Unidimensional o vector: un solo ndice Bidimensional o matriz: dos ndices Multidimensional: mas de dos ndices. 7.5 Arreglos

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Computacion - FA.CE.NA. Estructura de datos Diferencia con registros Las dos diferencias sustanciales entre arreglos y registro son: 1) Un arreglo puede almacenar N elementos del mismo tipo, mientras que un registro puede almacenar N elementos de distintos tipos que se llaman campos. 2) Los componentes de un arreglo se acceden por medio de ndices, mientras que en un registro los campos se acceden por medio de su nombre, el cual es nico. Un vector unidimensional, es el vector TEMPERATURA que contiene las temperaturas horarias registradas en una ciudad durante las 24 horas del da. Este vector constar de 24 elementos del tipo real, ya que las temperaturas no sern enteras siempre. El valor mnimo del ndice permitido de un vector se denomina lmite inferior del vector (L) y el valor mximo permitido se denomina lmite superior (U). En este ejemplo el lmite inferior es 1 y el superior 24. TEMPERATURA (I) donde 1