En informatique, les structures de données sont des concepts fondamentaux cruciaux pour organiser et stocker efficacement les données. Parmi les différentes structures de données, piles et queues sont deux des structures les plus fondamentales mais essentielles utilisées dans la programmation et la conception d’algorithmes. Malgré leur simplicité, ils constituent l’épine dorsale de nombreux systèmes et applications complexes. Cet article présente les différences entre empiler et file d'attente structures de données, en explorant leurs caractéristiques, leurs opérations et leurs cas d’utilisation.
Piles
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. Il peut être visualisé comme une pile de plaques où vous ne pouvez ajouter ou retirer que la plaque supérieure.
Opérations sur la pile :
Les principales opérations associées à une pile sont :
- Pousser : Ajoute un élément en haut de la pile.
- Populaire : Supprime et renvoie l'élément supérieur de la pile.
- Coup d'oeil (ou haut) : Renvoie l'élément supérieur de la pile sans le supprimer.
- Est vide : Vérifie si la pile est vide.
- Taille : Renvoie le nombre d'éléments dans la pile.
Cas d'utilisation de Stack :
Les piles sont utilisées dans diverses applications, notamment :
- Gestion des appels de fonction : La pile d'appels dans les langages de programmation assure le suivi des appels et des retours de fonctions.
- Évaluation des expressions : Utilisé pour analyser des expressions et évaluer des notations de suffixe ou de préfixe.
- Retour en arrière : Aide aux algorithmes qui nécessitent d'explorer toutes les possibilités, telles que la résolution de labyrinthes et la recherche en profondeur.
Queues
UN file d'attente est une structure de données linéaire qui suit le principe First In, First Out (FIFO). Cela signifie que le premier élément ajouté à la file d'attente est le premier à être supprimé. Il peut être visualisé comme une file de personnes attendant un service, où la première personne en file est la première à être servie.
Opérations sur la file d'attente :
Les principales opérations associées à une file d'attente sont :
- Mettre en file d'attente : Ajoute un élément à la fin (à l'arrière) de la file d'attente.
- Par conséquent : Supprime et renvoie l'élément avant de la file d'attente.
- Avant (ou aperçu) : Renvoie l'élément avant de la file d'attente sans le supprimer.
- Est vide : Vérifie si la file d'attente est vide.
- Taille : Renvoie le nombre d'éléments dans la file d'attente.
Cas d'utilisation de la file d'attente :
Les files d'attente sont utilisées dans diverses applications, notamment :
- Planification des tâches : Les systèmes d'exploitation utilisent des files d'attente pour gérer les tâches et les processus.
- Recherche en largeur d'abord (BFS) : Dans les algorithmes de parcours de graphes, les files d'attente aident à explorer les nœuds niveau par niveau.
- Mise en mémoire tampon : utilisé dans les situations où les données sont transférées de manière asynchrone, telles que les tampons d'E/S et la mise en file d'attente d'impression.
Principales différences entre la pile et la file d'attente
Voici un tableau qui met en évidence les principales différences entre les structures de données de pile et de file d'attente :
| Fonctionnalité | Empiler | File d'attente |
|---|---|---|
| Définition | Une structure de données linéaire qui suit le Dernier entré, premier sorti (LIFO) principe. | Une structure de données linéaire qui suit le Premier entré, premier sorti (FIFO) principe. |
| Opérations principales | Push (ajouter un élément), Pop (supprimer un élément), Peek (afficher l'élément principal) | Mettre en file d'attente (ajouter un élément), Retirer de la file d'attente (supprimer un élément), Avant (afficher le premier élément), Arrière (afficher le dernier élément) |
| Insertion/Retrait | Les éléments sont ajoutés et supprimés de la même extrémité (le haut). | Des éléments sont ajoutés à l'arrière et retirés de l'avant. |
| Cas d'utilisation | Gestion des appels de fonctions (pile d'appels), évaluation d'expressions et analyse syntaxique, mécanismes d'annulation dans les éditeurs de texte. | Planification des processus dans les systèmes d'exploitation, gestion des requêtes dans une file d'attente d'imprimante, recherche en largeur dans les graphiques. |
| Exemples | Historique du navigateur (bouton retour), inversion d'un mot. | Lignes de service client, planification des tâches CPU. |
| Analogie du monde réel | Une pile d’assiettes : vous ajoutez et retirez des assiettes par le haut. | Une file d'attente à un guichet : la première personne en file est la première à être servie. |
| Complexité (amorti) | Pousser: O(1), Populaire: O(1), Coup d'oeil : O(1) | Mettre en file d'attente : O(1), Par conséquent: O(1), Devant: O(1), Arrière: O(1) |
| Structure de la mémoire | Utilise généralement un bloc de mémoire contigu ou une liste chaînée. | Utilise généralement un tampon circulaire ou une liste chaînée. |
| Mise en œuvre | Peut être implémenté à l’aide de tableaux ou de listes chaînées. | Peut être implémenté à l’aide de tableaux, de listes chaînées ou de tampons circulaires. |
Conclusion
Les piles et les files d'attente sont des structures de données fondamentales qui répondent à des objectifs différents en fonction de leurs caractéristiques et opérations uniques. Les piles suivent le principe LIFO et sont utilisées pour le retour en arrière, la gestion des appels de fonction et l'évaluation des expressions. Les files d'attente suivent le principe FIFO et sont utilisées pour la planification des tâches, la gestion des ressources et les algorithmes de recherche en largeur. Comprendre les différences entre ces deux structures de données aide à sélectionner celle qui convient à des applications spécifiques, conduisant à des solutions de programmation plus efficaces et efficientes.