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Estructuras de datos

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Recursos

¿Cómo crear estructuras de datos y tipos personalizados en C++?

En el mundo de la programación, la capacidad de definir nuestras propias estructuras de datos y tipos personalizados enriquece la funcionalidad y versatilidad de nuestras aplicaciones. ¿Alguna vez te has preguntado cómo manejar datos de manera más eficiente en C++? Hoy exploraremos cómo aprovechar los punteros y la flexibilidad de C++ para trabajar con estructuras de datos complejas y personalizadas.

¿Qué limitaciones tienen las listas en C++?

Hasta ahora, hemos utilizado listas para manejar elementos de un mismo tipo. Sin embargo, estas listas presentan ciertas limitaciones:

  • Uniformidad de tipos: Solo pueden contener elementos del mismo tipo.
  • Acceso al tamaño: No es intuitivo obtener su tamaño sin usar funciones como sizeof.

Al trabajar con listas de caracteres, por ejemplo, tuvimos que utilizar la librería string para una mejor manipulación. Sin embargo, C++ nos ofrece formas más sofisticadas para definir estructuras de datos versátiles.

¿Cómo definir una lista de caracteres correctamente en C++?

Veamos un ejemplo clásico de cómo definimos una lista de caracteres en C++:

char texto[] = {'h', 'o', 'l', 'a'};

Aquí hemos creado una lista de caracteres llamada texto. El compilador identifica que es una lista gracias a los corchetes y reconoce que es del tipo char. Sin embargo, podríamos simplificar esta escritura:

char texto[] = "hola";

Ambas formas son válidas, pero la última es más directa. El compilador reconoce las comillas dobles como una indicación de cadena de caracteres.

¿Cómo utiliza C++ la memoria con punteros?

En C++, los punteros son fundamentales para entender cómo los datos son almacenados y accedidos en memoria. Cuando definimos una lista de caracteres, el compilador asigna cada carácter a una dirección de memoria única. Por ejemplo, para la cadena "hola":

  1. h se almacena en la dirección 0.
  2. o en la 1.
  3. l en la 2.
  4. a en la 3.

Además, C++ utiliza un carácter especial en la tabla ASCII, el diagonal invertida cero (\0), para indicar el final de una cadena de caracteres. Esto ocurre cuando se alcanza una nueva dirección de memoria después de los caracteres.

¿Cómo definir una estructura personalizada en C++?

Supongamos que queremos manejar una entidad más compleja, como una persona. En este caso, necesitamos almacenar diversos datos, como el nombre y la edad. Podemos lograrlo definiendo una estructura:

struct Persona {
    char nombre[50];
    int edad;
};

Con esta estructura, hemos definido campos para el nombre y la edad. Estos datos se almacenan en secciones específicas de memoria, lo que permite un acceso eficiente:

  • El nombre se almacena carácter por carácter en su propia sección.
  • La edad se almacena en una dirección distinta.

Es interesante notar que la dirección de memoria de la estructura Persona coincide con la dirección del primer campo, que en este caso es el nombre.

¿Qué ventajas ofrece el uso de punteros?

Los punteros proporcionan una forma flexible de manejar datos en C++. Permiten:

  • Manipulación directa de la memoria: Acceder y modificar datos directamente a través de su dirección.
  • Estructuras complejas: Definir estructuras que pueden contener diferentes tipos de datos y acceder a ellos eficientemente.

Al sumar estas características, los punteros son cruciales para trabajar con datos complejos de manera eficaz.

En resumen, la habilidad de definir nuestras propias estructuras de datos y comprender la gestión de la memoria en C++ nos permite crear aplicaciones más potentes y flexibles. ¡Te animamos a seguir explorando estas herramientas y mejorar tu dominio de C++!

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Preguntas 3

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Like si al igual que yo no entendiste los punteros

Si bien sabemos que la cadena de caracteres no es mas que un arreglo pero del tipo de dato Char, me pregunte si en un arreglo de enteros unidimensional o bidimensional cada uno de los elementos de mi arreglo tenían su propia dirección de memoria. Para eso hice el siguiente código para revisar cada dirección de memoria.

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    /*La duda es que si en un array cada elemento del mismo tiene un dirección de memoria única
    Para ver si es así usaremos punteros para ver si cada dirección de memoria del array es distinta*/

    //Primero creo un array unidimensional con sus elementos ya definidos

    int Arreglo [4]={1,2,3,4};

    //Defino un puntero entero que ira mostrando cada una de las direcciones 

   
    for (int i = 0; i < 4; i++)
    {
        int *puntero= &Arreglo[i];

        cout<<"El valor "<<*puntero<<" tiene la direccion "<<puntero<<endl;

    }


    cout<<"Para mi arreglo Bidimensional "<<endl;

    int Bidimensional [2][2]={{1,2},{3,4}};

    for (int i = 0; i < 2; i++)
    {

        for (int j = 0; j < 2; j++)
        {
            int *puntero= &Bidimensional[i][j];

             cout<<"El valor "<<*puntero<<" tiene la direccion "<<puntero<<endl;

            
        }
        

    }


}

El resultado que dio la consola fue el siguiente:

El valor 1 tiene la direccion 0x6ffde0
El valor 2 tiene la direccion 0x6ffde4
El valor 3 tiene la direccion 0x6ffde8
El valor 4 tiene la direccion 0x6ffdec
Para mi arreglo Bidimensional
El valor 1 tiene la direccion 0x6ffdd0
El valor 2 tiene la direccion 0x6ffdd4
El valor 3 tiene la direccion 0x6ffdd8
El valor 4 tiene la direccion 0x6ffddc

Por lo tanto en arreglos Bidimensionales y Unidimensionales cada elementos tiene su propia dirección de memoria.

Genial, siempre es bueno entrar a escribir código con algo de contexto previo.

Un ejemplo obteniendo la direccion de memoria de cada elemento de un array.
.

Es cómico como la dirección de memoria abarca desde 0x2020 hasta 0x2026
XD

La dirección de memoria de la instancia de una clase u objeto es la primera del segmento asignado a esta. Los objetos son asignados un segmento de direcciones de memoria para almacenar valores para sus atributos.

Comparativa de tipos de declaración:

#include <iostream>

using namespace std;

int main() { 

  /*
  Note: This isn't the most efficient way
  to manage text as it is easier to do so
  using the string library.
  */

  // create (static) array the normie way
  char text[] = {'h', 'o', 'l', 'a'};

  // create (static) array the simplified way
  char text2[] = "hola";

  // create (static) array using pointers
  char *text3 = (char *)"hola";

  cout << text[0] << endl; // output: h
  cout << text2[0] << endl; // output: h
  cout << text3[0] << endl; //output: h

Importante: Cada carácter de una lista de carácteres es almacenado en una dirección de memoria (RAM) y se usa un carácter vacío denotado como “\0” para indicar el final de la lista.

Imagínate que la RAM es una biblioteca y una variable es un libro. Podrías ir hasta la sección del libro o podrías preguntar a la secretaria, ella buscará en un índice y te dará un identificador que representa el lugar del pasillo y estantería donde se encuentra. Dependiendo de tus necesidades en el código, a veces necesitaras el contenido de la variable (el libro) o el puntero de la variable (el indice). No sé como será en c++, pero en c se usa la función malloc() para establecer cuanto espacio ocupará una variable tipo string (char \*). Esto se hace para establecer un espacio determinado sin la necesidad de conocer el contenido de la variable. 🧙‍♂️✌️

Les comparto mi código jejeje:

    #include <iostream>
    using namespace std;
    
    int main(){
        int puntero[] = {1,3,5,6,7,8,9};
        cout<<sizeof(puntero)/sizeof(int)<<" datos en la lista"<<endl<<"Accediendo a  los datos de la memoria..."<<endl;
        
        cout<<"Direcciones de la memoria de cada valor: "<<endl;
        
        //ciclo for para mostrar datos de la memoria
        for(int i = 0;i<sizeof(puntero)/sizeof(int);i++) {
            
            /*Aquí establecí variables para saber de donde esta saliendo cada valor y poder entender*/
            int valor = puntero[i];
            int *direccion = &puntero[i];
            
            cout<<"Index: " <<i<<", Valor: "<<valor<<", Dirección: "<<direccion<<endl;
        }
        cout<<"-----------Proceso Terminado-------";
        
    }

bueno el contenido, peor creo que lo más correcto sería decir arreglos, en vez de listas 😃

Minuto 4:05, la ilustración es técnicamente imprecisa pues representa a un número con una celda de memoria (1 byte) cuando un int ocupa 4 celdas de memoria (4 bytes, de −2,147,483,648 hasta 2,147,483,647), a menos que se use el tipo std::byte que sí ocupa un byte exacto, lo cual es improbable porque este tipo no forma parte del estándar de C/C++.