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Nov 14, 2023

FIFO vs LIFO: 4 diferencias

FIFO y LIFO son dos tipos de estructuras de datos comúnmente utilizadas en programación.

FIFO y LIFO son dos tipos de estructuras de datos comúnmente utilizadas en programación.

LIFO vs. FIFO en Programación

Fuente: LinkedInAbre en nueva ventana

LIFO significa "último en entrar, primero en salir" y utiliza una estructura de datos de pila. En una estructura de datos LIFO, el elemento más nuevo agregado a la pila se procesa primero. Por otro lado, FIFO significa 'primero en entrar, primero en salir' y utiliza una estructura de datos de cola. En una estructura de datos FIFO, el primer elemento agregado a la cola se procesa primero.

La estructura de datos primero en entrar, primero en salir se usa comúnmente en programación como un método para administrar y manipular elementos de datos en un sistema informático. Como sugiere el nombre, FIFO prioriza los procesos que son los "primeros en entrar", lo que significa que abordará primero el elemento que ingresó al sistema antes que cualquier otro.

FIFO aprovecha una estructura de datos de tipo cola en la que el elemento más antiguo permanece al frente, esperando un procesamiento preferencial. Piense en FIFO como 'primero en llegar, primero en ser atendido' para los elementos de programación, como una fila para pagar en el supermercado donde se atiende primero a la primera persona en la fila.

La estructura de datos de tipo cola utilizada por FIFO es un método simple e intuitivo para manejar datos y se usa en muchas aplicaciones. Es apto para casos de uso en los que se requiere procesar una gran cantidad de solicitudes, ya que permite que estas solicitudes se procesen en el orden en que se recibieron y evita interrupciones en el flujo de trabajo. Como la solicitud más antigua se procesa primero, se dice que FIFO es un método "justo" para el procesamiento de datos.

En FIFO, los elementos se agregan al final de la cola usando la operación 'poner en cola', y el primer elemento se elimina para su procesamiento usando la operación 'quitar cola'. La puesta en cola y la eliminación de cola en FIFO se pueden visualizar como una cinta transportadora donde los elementos se agregan en un extremo y se toman del extremo opuesto.

Una ventaja significativa de usar FIFO es su simplicidad. Es una estructura de datos sencilla y fácil de entender que se utiliza en muchos lenguajes de programación. Otra ventaja de FIFO es su idoneidad para aplicaciones en las que los elementos de datos deben procesarse en un orden estricto. Por ejemplo, en una cola de impresión, querrá procesar las solicitudes de impresión en el orden en que se recibieron. FIFO garantiza que la solicitud de impresión más antigua se procese primero.

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El método de procesamiento de datos último en entrar, primero en salir también se usa comúnmente en la programación. En este método, el sistema procesa primero la entrada más reciente o 'más joven'. LIFO es común en los casos en que la entrada de datos más reciente es la más importante: piense en operaciones de deshacer y rehacer o en una lista del historial de Internet.

El principio básico de LIFO es que el último elemento en ser almacenado será el primero en ser procesado. Los elementos más nuevos se colocan encima de los más antiguos, y los más "frescos" se eliminan de la parte superior para su procesamiento. Como la entrada y la salida de los datos es la misma, el elemento más antiguo, que fue el primero en encontrarse con la operación, es el último en ser procesado ya que permanece en la parte inferior de la pila.

Piense en la pila LIFO como una pila de platos donde los platos que se agregan al último en la parte superior también se seleccionan primero en la parte superior. Esto contrasta marcadamente con la estructura de datos de tipo cola utilizada en FIFO, donde el primer elemento que ingresa a la cola también es el primero en ser procesado. Los elementos LIFO se agregan al final de la pila mediante una operación de inserción. El elemento más nuevo se procesa con una operación emergente.

LIFO es más adecuado para aplicaciones que no se centran en el orden de procesamiento de datos y, en cambio, dan más importancia a la actualidad de los datos. Por ejemplo, los navegadores web permiten a los usuarios navegar de un lado a otro entre las páginas web visitadas usando los botones 'Atrás' y 'Adelante'. Esta función utiliza una estructura de datos LIFO para almacenar el historial de las páginas web visitadas. Una vez que se presiona el botón 'Atrás', el navegador obtiene la última página web visitada desde la parte superior de la pila de datos y redirige al usuario a ella.

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Comprendamos las diferencias clave entre los métodos FIFO y LIFO con más detalle.

Esta estructura de datos sigue el principio FIFO, lo que significa que se agregan nuevas entidades al final de la cola y las entidades que se encuentran al principio de la cola se procesan primero.

Al igual que una cola normal de personas en la taquilla de un cine o en la caja de un supermercado, la estructura de datos de tipo cola tiene dos extremos. Un extremo es el frente, donde se eliminan las entidades para su procesamiento. El otro extremo es la parte trasera, donde se añaden nuevas entidades.

Cuando es necesario agregar una nueva entidad al final de la cola, se ejecuta el proceso de 'poner en cola'. Por otro lado, cuando una entidad necesita ser eliminada del frente de la cola para ser procesada, se ejecuta el proceso 'dequeue'.

Otra operación que se lleva a cabo en las estructuras de datos de tipo cola se conoce como 'mirar', donde la entidad al frente de la cola se muestra sin eliminarla.

Esta estructura de datos se utiliza en muchos sistemas informáticos para almacenar y procesar datos. Por ejemplo, los conmutadores de red, los puentes y los enrutadores utilizan FIFO para almacenar paquetes de datos mientras se transportan a su destino.

La implementación de la cola se lleva a cabo utilizando estructuras de datos variables, incluidas matrices y listas vinculadas. Una cola no tiene límite de capacidad teórica; sin embargo, en la práctica, las 'colas limitadas' pueden presentar una capacidad fija.

Existen numerosas implementaciones eficientes de colas FIFO. Pueden realizar procesos de adición y eliminación de entidades en tiempo constante (O(1)). Algunos lenguajes de programación brindan soporte de cola incorporado; por ejemplo, la interfaz 'cola' en la biblioteca de Java y la clase con plantilla 'cola' en la biblioteca de plantillas estándar de C++.

Mientras que la primera operación agrega un elemento a la colección, la segunda elimina el elemento agregado más recientemente que aún no se eliminó. El orden LIFO de elementos se sigue en una pila.

Al igual que una pila de elementos físicos de la vida real colocados uno encima del otro (como una pila de platos), los elementos de datos en la parte superior deben eliminarse antes que los que están más abajo en la pila.

Al igual que una estructura de datos de tipo cola, una pila también es lineal. De manera más abstracta, puede verse como una colección secuencial en la que las operaciones de inserción y extracción solo ocurren en un extremo de la estructura: la 'parte superior' de la pila.

Esta estructura de datos permite implementar una pila como una lista enlazada individualmente y un puntero al elemento superior.

En varias implementaciones, las pilas tienen más operaciones que el simple 'push' y 'pop'. Por ejemplo, la operación 'top of stack', similar a la operación 'peek' en una cola, permite observar el elemento superior sin quitarlo de la pila.

Si se encuentra una pila vacía, se producirá una condición de subdesbordamiento tras la ejecución de las operaciones 'top of stack' o 'pop'. Además, existen implementaciones para permitir comprobaciones sobre si la pila está vacía y el tamaño de la pila.

La implementación de la pila puede tener lugar a través de una lista enlazada o una matriz. Las pilas se pueden ver como casos especiales de listas y se identifican no por la implementación sino por la interfaz: el usuario solo puede insertar o extraer elementos en la lista o matriz vinculada con algunas otras operaciones auxiliares.

Una aplicación clave de FIFO está enalgoritmos de programación de discodonde los controladores de disco usan FIFO para establecer el orden de ejecución del proceso.

Además de esto, numerosas estructuras de datos utilizan FIFO para el procesamiento de datos. La estructura principal que utiliza FIFO es elcola ; sin embargo, otras variantes también utilizan la técnica FIFO.

FIFO también se utiliza encomunicaciones y redes , donde los paquetes de datos permanecen entre los enrutadores en el orden requerido aprovechando FIFO. Esta técnica permite que el enrutador especifique el orden en que se deben transferir los paquetes.

Finalmente, FIFO se utiliza enalgoritmos del sistema operativo . Los procesos se seleccionan para el tiempo de CPU en el orden de llegada. Por ejemplo, cuando varios procesos esperan acceso a la CPU, el sistema operativo prioriza los procesos que llegaron antes. Esto asegura que todos los procesos reciban tiempo de CPU de manera justa.

Un uso común de LIFO es en estructuras de datos. Elpila es la estructura de datos principal siguiendo el enfoque LIFO. Se utiliza en varios lenguajes de programación para el almacenamiento y la gestión de datos. La estructura de datos de pila tiene varias aplicaciones, incluida la evaluación de expresiones, la gestión de memoria y las llamadas a funciones.

LIFO también ve uso engestión de la memoria . Por ejemplo, el algoritmo de asignación de memoria de pila aprovecha LIFO. Aquí, la asignación y desasignación de memoria tienen lugar en una estructura similar a una pila. Al ser llamado, los datos de la función se almacenan en la pila y se eliminan al regresar.

Una aplicación común de LIFO es en el'Historia' característica de los navegadores web. Cuando un usuario visita una página web, su URL se captura y se agrega a la "parte superior" de la pila, junto con otras URL visitadas. Una vez que se presiona el botón 'Atrás', la página web visitada más recientemente se elimina de la parte superior de la pila y se muestra al usuario.

Otro ejemplo de LIFO esoperaciones de deshacer y rehacer en informática Por ejemplo, si está utilizando un procesador de texto y desea deshacer un cambio de formato, use las teclas Control (o Comando) y Z juntas. Luego, el software del procesador de texto recupera el estado anterior de formateo y lo vuelve a aplicar utilizando una estructura de datos LIFO. De manera similar, si un usuario acaba de enviar un archivo a la papelera en su dispositivo y desea deshacer la eliminación, simplemente toca el botón "deshacer" y la aplicación obtiene y restaura el archivo eliminado más recientemente desde la parte superior de los archivos eliminados. pila de datos

Finalmente, las redes informáticas utilizan LIFO en la cola de "último en entrar, primero en salir". Esto ayuda a los enrutadores a especificar el orden en que se deben transmitir los paquetes de datos entre sistemas. Aquí, LIFO ayuda a garantizar que los paquetes de datos lleguen al destinatario deseado en un orden lógico.

Otra ventaja del método FIFO es suenfoque justo en todos los procesos . El primer proceso en ser recibido será el primero en ser ejecutado, según el principio de primero en llegar, primero en ser atendido (FCFS). Esto garantiza la igualdad de oportunidades para el uso de la CPU para todos los procesos y minimiza la posibilidad de una terminación prematura o un mal funcionamiento.

En términos decronología , FIFO garantiza que el elemento más antiguo de la cola reciba un procesamiento preferencial. Esto se logra manteniendo el elemento más antiguo al principio de la cola y permitiendo un acceso rápido.

Como se elimina la necesidad de encontrar el elemento más antiguo, elproceso de recuperación se vuelve más eficiente. El método FIFO también elimina los criterios de "esperar y esperar", lo que reduce el tiempo de procesamiento de datos.

Por último, el enfoque FIFO presentaconsumo fijo de memoria . Esta es una ventaja notable porque permite que la utilización de la memoria permanezca constante independientemente del número de operaciones ejecutadas. Esta ventaja es un subproducto del hecho de que FIFO no necesita estructuras de datos adicionales para administrar sus elementos.

El enfoque LIFO otorga un procesamiento preferencial al último elemento que ingresa. Esto es especialmente útil cuando ella mayoría de los elementos recién agregados deben procesarse rápidamentesin que el resto de la operación tenga que ser completada.

Por último, LIFO es beneficioso para las aplicaciones en las que los usuarios necesitan acceder a la información más reciente en términos decronología, como el seguimiento del mercado de valores o el análisis de datos financieros.

Además, FIFOno permite acceder a los elementos aleatoriamente . Esto evita que la CPU acceda a cualquier elemento en cola, excepto al primero, y podría generar ineficiencia en ciertos procesos en los que la CPU podría necesitar acceder a un elemento en particular en el medio de la cola.

Finalmente, mientras FIFO es conocido por su imparcialidad durante la ejecución del proceso,no puede apoyar la priorización de procesos . Esto podría hacer que los procesos críticos esperen a que se realicen los procesos regulares o de menor prioridad, lo que afecta la efectividad del sistema.

Otro inconveniente de LIFO es suinflexibilidad ; puede que no sea una opción eficiente para aplicaciones que requieren un algoritmo más sofisticado.

Finalmente, LIFO esno es eficiente en la gestión de la memoria . Esto se debe a que, a diferencia de FIFO (donde el consumo de memoria es fijo), la utilización de memoria en LIFO cambia con cada operación y no se puede proporcionar un tamaño fijo para la memoria consumida. Dado que el consumo de memoria para LIFO no está predeterminado, garantizar una asignación de recursos eficiente es un desafío.

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La principal diferencia entre primero en entrar, primero en salir (FIFO) y último en entrar, primero en salir (LIFO) en la programación radica en el orden de los elementos que se procesan. FIFO procesa el primer elemento en el orden de salida, mientras que LIFO procesa el último elemento en el orden de salida.

FIFO es preferible para aplicaciones donde el orden de llegada es significativo y los datos cronológicamente más antiguos, como la transferencia de paquetes de datos, son más importantes. Por el contrario, se prefiere LIFO para aplicaciones donde el orden de llegada es menos significativo y los datos cronológicamente más nuevos son de importancia clave, como las llamadas a funciones y las operaciones de deshacer y rehacer.

En términos de estructuras de datos, FIFO se implementa como una cola, mientras que LIFO se implementa como una pila. Ambos métodos tienen ventajas y desventajas, y la elección entre ellos depende en última instancia de los requisitos particulares de la aplicación de programación que se está desarrollando.

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Fuente de la imagen: Shutterstock

Escritor técnico