Explicame las diferentes estructuras de datos, usa python
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Las estructuras de datos son fundamentales en programación. Nos permiten organizar información de manera eficiente. Python incluye cuatro estructuras básicas: listas para secuencias ordenadas y modificables, tuplas para datos inmutables, conjuntos para elementos únicos, y diccionarios para asociar claves con valores. Cada una tiene características específicas que las hacen útiles en diferentes situaciones.
Las listas y tuplas son estructuras secuenciales fundamentales. Las listas son mutables, lo que significa que podemos modificar sus elementos después de crearlas. Usamos corchetes para definirlas y tienen métodos como append para añadir elementos. Las tuplas son inmutables, se definen con paréntesis y una vez creadas no pueden modificarse. Ambas mantienen el orden de los elementos y permiten duplicados, pero la inmutabilidad de las tuplas las hace más eficientes para datos que no cambian.
Los conjuntos y diccionarios son estructuras más especializadas. Los conjuntos almacenan elementos únicos sin orden específico, eliminando automáticamente los duplicados. Son ideales para operaciones matemáticas como unión e intersección. Los diccionarios asocian claves con valores, permitiendo acceso rápido a la información. Cada clave debe ser única e inmutable, como strings o números. Son perfectos para representar objetos con propiedades o crear índices eficientes.
Las pilas y colas son estructuras de datos especializadas que controlan el orden de acceso a los elementos. Las pilas siguen el principio LIFO, último en entrar primero en salir, como una pila de platos donde solo podemos tomar el de arriba. Se implementan fácilmente con listas usando append para añadir y pop para sacar. Las colas siguen FIFO, primero en entrar primero en salir, como una fila de personas. Para eficiencia se usa collections.deque que permite operaciones rápidas en ambos extremos.
Los árboles y grafos son estructuras más complejas para representar relaciones jerárquicas y conexiones. Los árboles tienen una estructura jerárquica con un nodo raíz y ramas que se extienden sin formar ciclos, como un sistema de archivos. Los grafos son más generales, con nodos conectados por aristas que pueden formar ciclos. Pueden ser dirigidos o no dirigidos. Estas estructuras son fundamentales en algoritmos, bases de datos y representación de redes como internet o redes sociales.