Definición, Tipos y Clasificación de una Pila

Definición, Tipos y Clasificación de una Pila

Una pila (stack en inglés) es una lista ordenada 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.

Para el manejo de los datos se cuenta con dos operaciones básicas: apilar (push), que coloca un objeto en la pila, y su operación inversa, retirar (o desapilar, pop), que retira el último elemento apilado.

En cada momento sólo se tiene acceso a la parte superior de la pila, es decir, al último objeto apilado (denominado TOS, Top of Stack en inglés). La operación retirar permite la obtención de este elemento, que es retirado de la pila permitiendo el acceso al siguiente (apilado con anterioridad), que pasa a ser el nuevo TOS.

Por analogía con objetos cotidianos, una operación apilar equivaldría a colocar un plato sobre una pila de platos, y una operación retirar a retirarlo.

Las pilas suelen emplearse en los siguientes contextos:

• Evaluación de expresiones en notación postfija (notación polaca inversa).

• Reconocedores sintácticos de lenguajes independientes del contexto

• Implementación de recursividad.

Tipos de Pilas y Su Clasificación:

Actualmente disponemos de gran cantidad de aparatos eléctricos/electrónicos (ej: despertadores, juguetes, mandos a distancia, relojes, reproductores MP3, radios portátiles, linternas, cámaras de fotos digitales,…) que usan pilas de algún tipo, hay que tener en cuenta que una pila no es más que un tipo de batería que genera energía, y una vez agotada (si no es recargable) es necesario reciclar porque son altamente contaminantes.

Las pilas pueden clasificarse de varias formas:

1. Por su “grado”: Pueden ser primarias (aquellas que no son recargables, como es el caso de las pilas alcalinas) o secundarias (aquellas que sí son recargables como el caso de las pilas de Níquel-Metal Hidruro (NiMH), también se denominan baterías o pilas de almacenamiento).

2. Por su forma: Pueden ser de botón (ej: las pilas de los relojes de pulsera, audífonos, placas base de ordenadores), cilíndricas (ej: las de algunos juguetes, dispositivos inalámbricos como teclados o ratones) rectangulares (ej.: la de algunos programadores de riego por goteo).

3. Por su tamaño:

• Pilas de Botón: Tienen diversos tamaños entre los más comunes están las CR-2016, CR-2032, y las LR-44 (de menor tamaño que las anteriores). Las pilas tipo CR-16xx u CR-2xxx son de 3v, mientras que las LR-44 son de 1,5v.

• Los modelos cilíndricos (incluyendo los rectangulares) más comunes son:

 Micro (Triple A (AAA), o R-03/LR-03) de 1,5v, son las pilas de menor tamaño, a veces se pueden confundir con las Doble A (AA) aunque su tamaño es diferente.

 Mignon (Doble A (AA), o R-06/LR-06) de 1,5v, son las pilas más comunes en dispositivos de tamaño pequeño.

 Baby (Tipo C, o R-14/LR-14) de 1,5v, se denominan también pilas medianas, son ligeramente más grandes que las Doble A (AA).

 Mono (Tipo D, o R-20/LR-20) de 1,5v, se denominan también pilas grandes o “gordas”, son más grandes que las anteriores.

 9V Block (6R61/6LR61), es una pila de 9V rectangular.

 GP312S (3R12/3LR12) de 4,5v, también denominadas de “Petaca” por su forma rectangular.

4. Por su clase, pueden ser:

• Salinas: Su electrólito usa una solución salina (normalmente usan Zinc-Carbón o Zinc-Carbono), no llevan la “R”, es decir que son pilas “normales” como por ejemplo: L-03, L-06, L-14, -L-20, 6R61, 3R12 serían de este tipo, hay que tener en cuenta que las pilas salinas se recomiendan para dispositivos de bajo consumo, aunque probablemente con unas pilas alcalinas obtengamos mayor duración de las baterías.

• Alcalinas: Su electrolito emplea es una solución de hidróxido de potasio, denominado álcali, por esta razón se llaman así; entre ellas: LR-03, LR-06, LR-14, LR-20, 6LR61, 3RL12, son de tipo “R” o alcalinas.

• Litio: utilizan el litio como ánodo (definición de WordReference: electrodo en el que tiene lugar la oxidación en un proceso electrolítico), en esta categoría también entran las pilas de Ion-Litio cuya diferencia principal es que su electrolito tiene sales de litio y su ánodo también es de litio.

• Recargables: (En algunos modelos hasta 1.000 veces o más) generalmente son de 1,2v (no de 1,5v como las salinas o alcalinas), a mayor capacidad (mayor cantidad de Miliamperio hora (mAh), mayor duración de la batería),pueden ser de varios tipos:

• Níquel-Cadmio (NiCd): Sus electrodos son esos dos minerales. Como el cadmio es un material bastante tóxico ha surgido una derivación de esta clase de pilas, las de níquel-metal hidruro (NiMH), que reemplazan el cadmio por un metal hidruro

• Níquel-Hidruro (NiMH): Son una evolución de las anteriores, sustituyen el Cadmio por un Metal Hidruro.

• Ion-Litio (Li-Ion) son las más actuales.

• Plomo y ácido: Suelen ser grandes y pesadas, siendo su uso más habitual en las baterías de los coches o los SAI (Sistema de Alimentación Ininterrumpida)/UPS (Uninterruptible Power Supply).

Las clasificaciones más usuales suelen ser por tamaño y clase.

Por otro lado un punto a tener en cuenta es la contaminación que producen algunas pilas como las basadas en mercurio (ej.: las pilas de botón o las alcalinas) o cadmio (ej.: Pilas recargables de Níquel-Cadmio, NiCd):

• Una pila de botón podría contaminar hasta 600.000 litros de agua que es más de lo que se bebería una familia de 4 personas durante su vida.

• Una pila alcalina basada en mercurio podría contaminar hasta 175.000 litros de agua.

• Una pila de Níquel-Cadmio (NiCd), aunque no contiene mercurio si contiene cadmio que es un metal pesado contaminante.

Estos tipos de pilas pueden reciclarse, por otro lado existen otras pilas como por ejemplo:

• Las salinas que aunque son “contaminantes” (el contenido toxico es bajo) se pueden tirar a la basura.

• Pilas verdes (también denominadas pilas ecológicas o biopilas) que no tienen apenas mercurio y no son tan contaminantes.

Por otro lado existen lo que se denominan baterías recargables que son las que utilizan algunos dispositivos eléctricos/electrónicos (ej: Móviles, Ordenadores portátiles), dichas baterías tienen diferentes: tamaños, formas, voltajes y capacidad (mAh, miliAmperios por hora).

Operaciones básicas de las pilas:

Vamos a estudiar las principales operaciones a realizar sobre una pila, insertar y borrar.

Insertar

En primer lugar hay que decir que esta operación es muy comúnmente denominada push.

La inserción en una pila se realiza en su cima, considerando la cima como el último elemento insertado. Esta es una de las particularidades de las pilas, mientras el resto de estructuras de datos lineales se representan gráficamente en horizontal, las pilas se representan verticalmente. Por esta razón es por lo que se habla de cima de la pila y no de cola de la cima. Aunque en el fondo sea lo mismo, el último elemento de la estructura de datos.

Las operaciones a realizar para realizar la inserción en la pila son muy simples, hacer que el nuevo nodo apunte a la cima anterior, y definir el nuevo nodo como cima de la pila.

Vamos a ver un ejemplo de una inserción:

Al insertar sobre esta pila el elemento 0, la pila resultante sería:

Borrar

Esta operación es normalmente conocida como pop.

Cuando se elimina un elemento de la pila, el elemento que se borra es el elemento situado en la cima de la pila, el que menos tiempo lleva en la estructura.

Las operaciones a realizar son muy simples, avanzar el puntero que apunta a la cima y extraer la cima anterior.

Si aplicamos la operación pop a la pila de 4 elementos representada arriba el resultado sería:

Otras operaciones

Como en el resto de estructuras lineales me remito a las operaciones secundarias descritas en la página de listas, ya que son análogas a las allí descritas.

Pilas con 6 Elementos.

Operación de Insertar el Elemento “G” en la Pila “P”.

Una pila (stack) es una colección ordenada de elementos en la cual se pueden insertar nuevos elementos por un extremo y se pueden retirar otros por el mismo extremo; ese estremos se llama ``la parte superior'' de la pila.

Si tenemos un par de elementos en la pila, uno de ellos debe estar en la parte superior de la pila, que se considera ``el más alto'' en la pila que el otro. En la figura 01 el elemento F es el más alto de todos los elementos que están en la pila. El elemento D es el más alto de los elementos A,B,C, pero es menor que los elementos E y F.

Figura 01: Pila con 6 elementos

Para describir cómo funciona esta estructura, debemos agregar un nuevo elemento, el elemento G. Después de haber agregado el elemento G a la pila, la nueva configuración es la que se muestra en la figura02.

Figura 02: Operación de insertar el elemento G en la pila P

De acuerdo con la definición, existe solamente un lugar en donde cualquier elemento puede ser agregado a la pila. Después de haber insertado el nuevo elemento, G ahora es el elemento en la cima. Debedos aclarar en qué pila deseamos insertar

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