En este post de programación en Python y estructura de datos te mostraré cómo implementar una pila o stack dinámica con sus operaciones básicas: apilar (push), desapilar (pop) e imprimir.

Vamos a usar clases y programación orientada a objetos para tener un código limpio y reusable. Verás que será muy sencillo.

Recuerda que una pila es una lista ligada de cierta manera; solo cambia el orden de acceso de los elementos.

Estructura de datos pila

Como breve recordatorio, una pila de datos es una estructura de datos en donde el último elemento en entrar es el primero en salir. Básicamente es ir apilando datos, como si fuera una pila de libros, platos, etcétera de la vida real.

Comenzamos con un nodo superior, y cuando se agrega un nuevo elemento, ese elemento pasa a ser el superior, además de que el que anteriormente era superior, es ahora el siguiente del nuevo.

Es decir, cada que apilamos un nuevo valor, este pasa a ser la cima de la pila. Justo como cuando apilamos algo en la vida real.

Nodo

Tenemos un nodo que va a representar un elemento de esta pila que vamos a implementar en Python. Este nodo tiene un dato (que puede ser de cualquier tipo) y un apuntador a otro nodo, que será el nodo que está debajo de él ya en la pila.

class Nodo:
    def __init__(self, dato):
        self.dato = dato
        self.siguiente = None

Como se puede observar en el código de Python, al crear una instancia del nodo se debe proporcionar el valor o dato que estará alojado en ese nodo. Por defecto, el siguiente nodo está en None.

Pila en Python

Ahora veamos la clase Pila. Esta pila va a crear nuevos nodos y va a proveer las operaciones de esta estructura de datos.

class Pila:
    def __init__(self):
        self.superior = None

    def apilar(self, dato):
        print(f"Agregando {dato} en la cima de la pila")
        # Si no hay datos, agregamos el valor en el elemento superior y regresamos
        if self.superior == None:
            self.superior = Nodo(dato)
            return
        nuevo_nodo = Nodo(dato)
        nuevo_nodo.siguiente = self.superior
        self.superior = nuevo_nodo

    def desapilar(self):
        # Si no hay datos en el nodo superior, regresamos
        if self.superior == None:
            print("No hay ningún elemento en la pila para desapilar")
            return

        print(f"Desapilar {self.superior.dato}")
        self.superior = self.superior.siguiente

    def imprimir(self):
        print("Imprimiendo pila:")
        # Recorrer la pila e imprimir valores
        nodo_temporal = self.superior
        while nodo_temporal != None:
            print(f"{nodo_temporal.dato}", end=",")
            nodo_temporal = nodo_temporal.siguiente
        print("")

Cuando se crea una instancia de la pila no se deben enviar argumentos, ya que la misma inicia con el nodo superior vacío. Ya cuando apilamos (línea 5) o hacemos la operación push es cuando se verifica si el nodo superior está vacío, y si es así, se crea el nuevo nodo en ese lugar.

En caso de que ya haya algo ocupando la cima de la pila creamos un nuevo nodo cuyo siguiente será el que hasta ahora era el superior, y el superior ahora es el nuevo nodo.

Para la operación de desapilar o pop simplemente hacemos que el superior sea el siguiente elemento al que apunta, e imprimimos el valor que se está removiendo de la pila.

Finalmente para imprimir la pila recorremos la estructura de datos usando el ciclo while en Python mientras haya datos. Recorremos desde la cima hasta el elemento final de la pila.

Uso de la pila

Para usar la pila simplemente creamos una instancia de la clase (podemos crear instancias infinitas y aisladas entre sí gracias a la POO) e invocamos a sus métodos. Por ejemplo:

pila = Pila()
pila.apilar("Luis")
pila.apilar("María José")
pila.apilar("Ethan")
pila.imprimir()
pila.desapilar()
pila.imprimir()
pila.apilar("Leon Scott Kennedy")
pila.imprimir()
pila.desapilar()
pila.desapilar()
pila.imprimir()
pila.desapilar()
pila.desapilar()
pila.imprimir()

Fíjate que en este caso estoy usando la pila para elementos de tipo cadena, pero pueden ser clases complejas, enteros, tipos variados, arreglos, etcétera. Es decir, el dato es genérico.

Poniendo todo junto

Ya te mostré el código de la pila y del nodo para implementar un stack en Python, ahora te enseñaré el código completo. Queda así:

"""
    https://parzibyte.me/blog
"""


class Nodo:
    def __init__(self, dato):
        self.dato = dato
        self.siguiente = None


class Pila:
    def __init__(self):
        self.superior = None

    def apilar(self, dato):
        print(f"Agregando {dato} en la cima de la pila")
        # Si no hay datos, agregamos el valor en el elemento superior y regresamos
        if self.superior == None:
            self.superior = Nodo(dato)
            return
        nuevo_nodo = Nodo(dato)
        nuevo_nodo.siguiente = self.superior
        self.superior = nuevo_nodo

    def desapilar(self):
        # Si no hay datos en el nodo superior, regresamos
        if self.superior == None:
            print("No hay ningún elemento en la pila para desapilar")
            return

        print(f"Desapilar {self.superior.dato}")
        self.superior = self.superior.siguiente

    def imprimir(self):
        print("Imprimiendo pila:")
        # Recorrer la pila e imprimir valores
        nodo_temporal = self.superior
        while nodo_temporal != None:
            print(f"{nodo_temporal.dato}", end=",")
            nodo_temporal = nodo_temporal.siguiente
        print("")


pila = Pila()
pila.apilar("Luis")
pila.apilar("María José")
pila.apilar("Ethan")
pila.imprimir()
pila.desapilar()
pila.imprimir()
pila.apilar("Leon Scott Kennedy")
pila.imprimir()
pila.desapilar()
pila.desapilar()
pila.imprimir()
pila.desapilar()
pila.desapilar()
pila.imprimir()

Yo lo he ejecutado y funciona de maravilla como puedes ver en la siguiente imagen. Si te fijas, el último elemento apilado es siempre el primero cuando se imprime.

Si quieres puedes descargar el código y ejecutarlo en tu entorno local.

Para terminar el post, te dejo con más ejemplos de código en Python. Recuerda que ya he implementado una pila en C, y si quieres ver otras estructuras de datos puedes leer sobre los árboles binarios en Python.