Descripción

Dos de las disciplinas clásicas en todas las carreras relacionadas con la Informática y las Ciencias de la Computación son: Estructuras de Datos y Algoritmos o bien una sola disciplina, si ambas se estudian integradas en Algoritmos y Estructuras de Datos. El estudio de estructuras de datos y de algoritmos es tan antiguo como el nacimiento de la programación y se ha convertido en estudio obligatorio en todos los currículos desde finales de los años sesenta y sobre todo en la década de los setenta cuando apareció el Lenguaje Pascal de la mano del profesor suizo Niklaus Wirtz, y posteriormente en la década de los ochenta con la aparición de su obra ya clásica Algorithms and Data Structures en 1986. Estructuras de Datos en C++ trata sobre el estudio de las estructuras de datos dentro del marco de trabajo de los tipos abstractos de datos (TAD) y objetos, bajo la óptica del análisis, diseño de algoritmos y programación, realizando las implementaciones de los algoritmos en C++. C++ es un superconjunto y una extensión de C, tópico conocido por toda la comunidad de programadores del mundo.

Cabe preguntarse como hacen muchos autores, profesores, alumnos y profesionales: ¿Se debe aprender primero C y luego C++? Stroustrup creador y padre de C++ junto con una gran mayoría de programadores contesta así: No sólo no es innecesario aprender primero C, sino que además es una mala idea. Nosotros no somos tan radicales y pensamos que se puede llegar a C++ procediendo de ambos caminos. En el caso de un libro de Estructuras de Datos como el que Vd. tiene en sus manos, la problemática es la misma, por lo que se puede aprender a analizar y diseñar estructuras de datos directamente desde C++ . Pero en cualquier forma y en apoyo de nuestra teoría anterior, hemos introducido en los primeros capítulos los conceptos básicos necesarios para seguir el contenido de la obra tanto si usted ya es programador de C++ como si procediese de C y no tuviese esa formación específica en C++. ¿Porqué en C++ y no en Java, porqué no en C/C++ o en Visual Basic/C# ? Muchas Facultades y Escuelas de Ciencias y de Ingeniería, así como Institutos Tecnológicos y Centros de Formación Profesional, comienzan sus cursos de Estructuras de Datos con el soporte de C y muchas otras con el soporte de C++ o Java. De hecho, en nuestra propia universidad, en asignaturas relacionadas con esta disciplina se aprende a diseñar y construir estructuras de datos utilizando C, C++ o Java, a veces, indistintamente.

¿Existe una solución ideal? Evidentemente, consideramos que no y cada una de ellas tiene sus ventajas y sus inconvenientes, y es la decisión del maestro y profesor, responsable de su formación, quien debe elegir aquella que considera más recomendable para sus alumnos teniendo en cuenta el entorno y contexto donde se desarrolla su labor, ya que siempre pensará en su mejor futuro y por esta razón siempre la encajará dentro del currículo específico de su carrera en el lugar que considere más oportuno.

El primer problema que se suele presentar al estudiante de algoritmos y estructuras de datos que, probablemente, procederá de un curso de nivel básico, medio o avanzado de introducción o fundamentos de programación o bien de iniciación de algoritmos, es precisamente el modo de afrontar información compleja desde el principio. Al permitir C++ el empleo de los dos paradigmas clásicos de programación: procedimental y orientada a objetos, el aprendizaje de la disciplina le será más fácil ya que podrá adaptarse en función de su formación. Pensando en aquellos lectores que no hayan seguido ningún curso de programación orientada a objetos (POO) y dado que la POO es una herramienta de programación y organización muy potente y con grandes ventajas para la enseñanza y posterior tarea profesional, se han incluido capítulos específicos de clases, objetos, clases derivadas, herencia, polimorfismo y plantillas, que pese a no conformar un curso de introducción a POO si se han escrito pensando en servir de fundamentos básicos a modo de introducción, recordatorio o nueva formación.

Por otra parte, la mayoría de los estudiantes de informática, ciencias de la computación, ingeniería de sistemas o de telecomunicaciones, o cualesquiera otra carrera de ciencias o ingeniería, o de estudios de formación profesional de nivel superior, requieren conocer bien el flujo C-C++ y viceversa. El enfoque orientado a objetos permite la implementación de las estructuras de datos con clases y objetos aportando a las estructuras de datos su verdadera potencialidad, si bien hay que reconocer que el paradigma estructurado para aprender la idea de algoritmo y estructuras de datos está muy extendido entre múltiples profesores, alumnos, etc.

El libro está soportando la comprensión del tipo abstracto de datos (TAD) con un estilo que permite la formación de las estructuras de datos orientadas a objetos. Además de estas ventajas, existen otras, que si bien se pueden considerar menores, no por ello menos importantes y son de gran incidencia en la formación en esta materia. Por ejemplo, algunas de las funciones de Entrada/Salida (tan importantes en programación) son más fáciles en C++ que en C (véase el caso de números enteros), otros tipos de datos tales como cadenas y números reales se pueden formatear más fácilmente en C. Otro factor importante para los principiantes es el conjunto de mensajes de error y advertencias proporcionadas por un compilador durante el desarrollo del programa.

Se estudian estructuras de datos con un objetivo fundamental: aprender a escribir programas más eficientes. También cabe aquí hacerse la pregunta ¿Por qué se necesitan programas más eficientes cuando las nuevas computadoras son más rápidas cada año (en el momento de escribir este prólogo, las frecuencias de trabajo de las computadoras personales domésticas son de 3 GHz o superiores o bien 1,6 a 1,8 GHz en el caso de procesadores de doble núcleo tanto de AMD como de Intel, y las memorias centrales de 1 GB a 4 GB, son prácticamente usuales en la mayoría de las PCs y claro está son el nivel de partida en profesionales). La razón tal vez resida en el hecho de que nuestras metas no se amplían a medida que se aumentan las características de las computadoras. La potencia de cálculo y las capacidades de almacenamiento aumentan la eficacia y ello conlleva un aumento de los resultados de las máquinas y de los programas desarrollados para ellas.

La búsqueda de la eficiencia de un programa no debe chocar con un buen diseño y una codificación clara y legible. La creación de programas eficientes tiene poco que ver con trucos de programación sino al contrario se basan en una buena organización de la información y buenos algoritmos. Un programador que no domine los principios básicos de diseños claros y limpios probablemente no escribirá programas eficientes. A la inversa, programas claros requieren organizaciones de datos claras y algoritmos claros, precisos y transparentes. La mayoría de los departamentos informáticos reconocen que las destrezas de buena programación requieren un fuerte énfasis en los principios básicos de ingeniería de software.