¿Qué es una estructura de datos de matriz?

Una estructura de datos de matriz es un método para almacenar tipos de datos similares en una secuencia lineal. Esta secuencia lineal permite un acceso muy rápido y eficiente a cualquier parte de la matriz. Cada pieza de datos en una matriz se encuentra en una posición numerada llamado índice. Los datos reales ubicados en un índice particular se denominan elemento. Las matrices se usan ampliamente en la mayoría de los lenguajes de programación de computadoras y son la base de muchos otros tipos de estructuras de datos.

Una de las características principales de una estructura de datos de matriz es la forma en que se almacena en la memoria. En la mayoría de los casos, las matrices se almacenan en una secuencia lineal. Otras estructuras de datos, como listas enlazadas, puede tener cada elemento almacenado en cualquier punto aleatorio de la memoria disperso en toda el área de espacio disponible. Una matriz se almacena en secuencia, por lo que se pueden realizar varias operaciones eficientes para encontrar rápidamente la dirección de un índice en la memoria y recuperar los datos allí.

Hay diferentes formas de declarar una estructura de datos de matriz. La forma más simple es una matriz unidimensional, que comienza en el índice cero y puede tener tantos índices como sea necesario. Una matriz bidimensional tiene dos índices cuando se hace referencia, similar al ancho y la altura utilizados para ensamblar coordenadas en una cuadrícula. Las matrices multidimensionales pueden tener tres o más índices en la matriz. Aunque se está accediendo a la matriz con más de una referencia de índice, los datos aún se almacenan linealmente en la memoria.

Las matrices son diferentes de otras estructuras de datos, como las listas vinculadas. Una lista vinculada es una estructura dinámica que puede crecer y reducirse a medida que se ejecuta el programa. En su mayor parte, las matrices son estáticas y su tamaño no puede ser cambiado durante la ejecución. Esto significa que una matriz limita la cantidad de elementos que se pueden almacenar durante el tiempo de ejecución. Por el contrario, una matriz permite un acceso completamente aleatorio a los elementos que contiene, a diferencia de una lista vinculada que debe atravesarse en secuencia para llegar a los elementos en el medio y al final.

La velocidad de una estructura de datos de matriz la hace perfectamente adecuada para su uso en otros tipos de datos más complejos, como las tablas hash. La previsibilidad de las direcciones de memoria de los elementos también se puede utilizar para implementar algoritmos de empalme de matriz muy rápidos que puede mover datos rápidamente. Esto es particularmente útil para operaciones de clasificación como los tipos de burbuja que son perfectamente adecuados para usar con matrices.