31. Desplazamiento de datos

El desplazamiento de datos se refiere a la acción de mover datos de un lugar a otro de la memoria. Es una operación que se realiza en multitud de ocasiones, por ejemplo, en los algoritmos de ordenación, que veremos en las siguientes unidades.

Nota

En el lenguaje Python existen métodos eficientes para llevar a cabo el desplazamiento de datos. Estos métodos se basan en el uso de rebanadas, asignación de tuplas y funciones de inserción y borrado de elementos en listas. Sin embargo, en esta unidad y las siguientes, no se emplearán estos métodos eficientes de desplazamiento de datos en Python. El propósito es adquirir un entendimiento a más bajo nivel de cómo se realizan estas operaciones, lo que puede ser aplicable en cualquier otro lenguaje de programación.

Intercambio de datos

Es frecuente que un programa tenga que intercambiar los datos de dos variables o de dos posiciones de una lista. Para poder intercambiar los datos usaremos una variable temporal intermedia:

bajo = 200
alto = 100

# Intercambiamos los datos entre sí.
temp = bajo
bajo = alto
alto = temp

Otro ejemplo se puede dar con listas de datos. En el siguiente caso vamos a ordenar una lista de números que no está ordenada, intercambiando los dos números del medio de la lista:

lista = [ 1, 3, 2, 4 ]

temp = lista[1]
lista[1] = lista[2]
lista[2] = temp

Desplazamiento a la derecha

Si necesitamos desplazar muchos números de una lista el procedimiento será similar al de intercambio de datos, pero algo más largo.

En el siguiente ejemplo necesitamos mover el último elemento de una lista al comienzo de la lista para ordenar todos los números:

lista = [ 1, 2, 3, 4, 5, 0 ]
#        ^---------------┘

Esta es una operación semejante a la de intercambio. Implica mover todos los números hacia la derecha para dejar un espacio libre al comienzo de la lista, que es donde finalmente colocaremos el número 0.

Para empezar guardaremos el valor del último elemento en una variable intermedia:

temp = lista[5]

Ahora desplazamos todos los elementos, menos el último, hacia la derecha. Para no pisar los valores habrá que comenzar por la derecha:

lista[5] = lista[4]
#   [ 1, 2, 3, 4, 5, 5 ]

y continuar hacia la izquierda:

lista[4] = lista[3]
#   [ 1, 2, 3, 4, 4, 5 ]

lista[3] = lista[2]
#   [ 1, 2, 3, 3, 4, 5 ]

lista[2] = lista[1]
#   [ 1, 2, 2, 3, 4, 5 ]

lista[1] = lista[0]
#   [ 1, 1, 2, 3, 4, 5 ]

Por último copiamos el valor de la variable temporal el el primer puesto de la lista a la izquierda del todo, para obtener la lista completamente ordenada:

lista[0] = temp
#   [ 0, 1, 2, 3, 4, 5 ]

Estas operaciones se pueden agilizar por medio de un bucle for, con lo que el programa final quedaría de la siguiente manera:

lista = [ 1, 2, 3, 4, 5, 0 ]

final = len(lista) - 1
temp = lista[final]
for i in range(final, 0, -1):
    lista[i] = lista[i - 1]
lista[0] = temp

print(lista)

La salida del programa será la lista ordenada:

[0, 1, 2, 3, 4, 5]

Desplazamiento a la izquierda

Este caso es semejante al anterior, pero ahora deseamos mover los datos en dirección contraria.

En el siguiente ejemplo necesitamos mover el primer elemento de una lista al final de la lista para ordenar todos los números:

lista = [ 5, 0, 1, 2, 3, 4 ]
#         └---------------^

Esta operación implica mover todos los números hacia la izquierda para dejar un espacio libre al final de la lista, que es donde colocaremos el número 5.

El programa final será el siguiente:

lista = [ 5, 0, 1, 2, 3, 4 ]

final = len(lista) - 1
temp = lista[0]
for i in range(final):
    lista[i] = lista[i + 1]
lista[final] = temp

print(lista)

La salida del programa será la lista ordenada:

[0, 1, 2, 3, 4, 5]

Ejercicios

1. Escribe un programa que intercambie los datos de las siguientes variables de manera que cada variable contenga el número que corresponde con su nombre. Recuerda utilizar una variable temporal:

   uno = 2
   dos = 1
   ...
   ...
   
   print(uno, dos)
   

   Salida:

   1 2
   

2. Escribe un programa que intercambie los datos de las siguientes variables de manera que cada variable contenga el número que corresponde con su nombre. Recuerda utilizar una variable temporal:

   uno = 3
   dos = 1
   tres = 2
   
   ...
   ...
   
   print(uno, dos, tres)
   

   Salida:

   1 2 3
   

3. Escribe una función que desplace todos los elementos de una lista hacia la izquierda. El primer elemento debe desaparecer y el último elemento se le asignará el segundo parámetro de la función.

   Ejemplo:

   lista = [0, 1, 2, 3, 4, 5]
   desplaza_izquierda(lista, 7)
   print(lista)
   

   Salida:

   [1, 2, 3, 4, 5, 7]
   

4. Escribe una función que desplace los elementos de una lista hacia la derecha, pero solo hasta una posición dada por su segundo parámetro, la variable min. El último elemento de la lista debe colocarse en la posición min. Comprueba que la función funciona correctamente con los siguientes ejemplos.

   Ejemplo 1:

   lista = [0, 1, 2, 3, 4, 5]
   desplaza_derecha(lista, 3)
   print(lista)
   

   Salida:

   [0, 1, 2, 5, 3, 4]
   

   Ejemplo 2:

   lista = [0, 1, 2, 3, 4, 5]
   desplaza_derecha(lista, 1)
   print(lista)
   

   Salida:

   [0, 5, 1, 2, 3, 4]
   

5. Escribe una función que desplace los elementos de una lista hacia la izquierda, hasta el elemento dado por su segundo parámetro, la variable min. Una vez realizado el desplazamiento, el último elemento de la lista debe asignarse al valor que estuviera en la posición min.

   Ejemplo:

   lista = ['a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f']
   desplaza_izquierda(lista, 1)
   print(lista)
   

   Salida:

   ['a', 'c', 'd', 'e', 'f', 'b']