Pilha ... Estrutura de Dados e Forma de Pensar ⋆ Colaborae

A pilha é uma estrutura de dados do tipo lista linear, para processamento computacional e de inteligência artificial e resolução de problemas.
Imita uma forma de pensamento humano.
Tem como regra geral ou máxima o seguinte: “o último elemento a ser inserido é o primeiro a sair” (LIFO – “Last In Fiirst Out”).
Esse “processo de empilhamento” é muito usado pelo cérebro humano para controlar os recursos cognitivos, a atenção, pensamento, percepção (interpretação) memória.
Diferentemente da lista comum, onde o acesso aos elementos pode ser feito em qualquer ponto (nó) da lista, mas de forma sequencial, na pilha, as operações de adição e remoção ocorrem apenas em uma extremidade da lista, chamada de topo.
A principal vantagem do uso do empilhamento, está no seu “critério procedural simplificado ” para armazenar, memorizar e recuperar dados.
A pilha tem 3 componentes principais que definem a sua estrutura e forma de processamento: 1) topo da pilha 2) operação push (inserirr) e operação de pop (remoção) … só isso.
As operações de inserção (push) e remoção (pop) ocorrem na extremidade da lista, no seu topo, a referência única para sequenciar as operações.
Essa simplicidade gera a alta eficiência de processamento e memória.
No topo da pilha está a informação ou instrução mais recente, próximo passo que pode ser (push ou pop) a ser feita.
Pilhas são usadas para: 1) gerenciar chamadas de funções e suas variáveis locais, 2) gerenciar chamadas de funções recursivas, 3) representar qualquer operação, atividade, tarefa, por um conjunto de operações push e pop, empilhados, relacionando instruções e dados.
A pilha e suas operações, permite organizar, segmentar, analisar, interromper, atividades, inserir dados e informações atualizadas, começar de onde parou, e assim por diante. … e com isso controlar qualqquer tipo de processamento.
O ser humano usa operação de pilha o tempo todo, nas suas atividades diárias. … para permutar pensamentos, comportamentos, tarefas, em tempo real e voltar onde parou após a execução de alguma ação ou tarefa.
A operação pilha, mentalmente e computacionalmente, é simples e eficiente, com ganhos de memória e processamento.

Pilha e Operações O (1).

O processamento da estrutura de pilha é extremamente rápido, têm complexidade de tempo constante, ou seja, de ordem O (1).
Complexidade de tempo (ou complexidade temporal) é um conceito da ciência da computação teórica que mede a quantidade de tempo que um algoritmo leva para executar em função do tamanho da entrada, geralmente expressa em termos assintóticos, como O(n) (tempo linear), O(n²) (tempo quadrático) e uma grande variedade de classes de comprlxidade.
Ela ajuda a comparar a eficiência de diferentes algoritmos, indicando a ordem de grandeza do tempo máximo necessário para processar para uma entrada de tamanho ‘n’.
Algoritmos do tipo O (1), tem como característica fundamental que o “tempo de execução não depende do tamanho dos dados de entrada”. Ou seja, apresentam o mesmo número de operações para serem executados, independente do tamanho de dados de entrada a serem processados (poucos ou milhões).

Exemplos de operações de ordem 1

Tabela Hash”.., ou tabela de dispersão, para permitir acesso direto aos dados por uma chave, tornar a busca e a inserção de dados extremamente rápida, estrutura muito usada para caches e bancos de dados que necessitam de consultas de alta velocidade … essencialmente funciona como um vetor onde, em vez de percorrer todos os elementos para encontrar um dado, aplica-se uma função (hash) a uma chave para obter um índice, acedendo diretamente à sua posição na tabela.
Array … ou Matriz … permitir acesso a um elemento ou célula “a_ij” em uma posição específica do array (pelo índice i e j ) é uma operação O(1), ja que o computador (seu algoritmo) pode calcular instantaneamente o endereço de memória do elemento desejado, e acessá-lo, independente do tamanho do array.
Aritmética básica ..somar, subtrair, multiplicar ou dividir dois números são operações que levam um tempo previsível, independentemente do valor dos números (dentro dos limites do tipo de dado).
Verificar se um número é par ou ímpar … verificar o resto da divisão por 2.
Adicionar um elemento ao final de um array … em algumas implementações de array dinâmico, essa operação pode ser O (1) em média, desde que não seja necessário redimensionar a estrutura.
Adicionar um nó no início de uma lista encadeada: Apenas o ponteiro para o nó inicial precisa ser atualizado, o que é uma operação de tempo constante.

Pilha, Máquina de Turing e Psicologia Cognitiva

Máquina de Turing é um modelo matemático computacional, concebido por Alan Turing, que captura os aspectos lógicos da computação.
Foi concebida como uma fita infinita dividida em células, um cabeçote que lê e escreve símbolos na fita e um conjunto finito de estados que definem as transições da máquina.
É um modelo universal de computação, capaz de simular qualquer algoritmo e, portanto, qualquer computador digital.
É o modelo mais poderoso de computação conhecido, capaz de simular qualquer outro algoritmo de computador … se um problema pode ser resolvido por um algoritmo, uma máquina de turing pode resolvê-lo.
Embora uma única pilha não seja suficiente para simular uma máquina de turing, um autômato com duas pilhas pode simular perfeitamente.
Uma Máquina de Turing com duas pilhas, onde cada pilha representa uma parte da fita (esquerda e direita) da Máquina de Turing, tem o mesmo poder computacional que uma Máquina de Turing padrão.
Ter mais pilhas (além de duas), não aumenta o poder computacional de forma que vá além do que uma Máquina de Turing já consegue fazer.
A pilha é uma estrutura de alta eficiência de gerenciamento.
Usa a e memória de forma dinâmica … onde os dados ou funções (recursos) necessários para a ação corrente são colocados no topo da pilha, formando uma hierarquia (árvore), permite que os programas tenham controle do conjunto de instruções e dados na execução do programa e possam ser auditados … a estrutura de pilha é uma lógica natural e humana para a solução de vários tipos de problemas … o fazer e o esfazer estão sempre no topo da pilha, naturalmente para agrupar, criar conjuntos, categorizar, classificar, adquirir conhecimento, armazenar e recuperar dados, informação e conhecimento.
É uma ferramenta e modelo de pensar
de auto valor cognitivo exploirar a problematização e melhorar a solução de classes de problemas cotidianos.

Maquina de Turing e Psicologia Cognitiva

A Máquina de Turing, é um modelo teórico de computação que tem uma relação complexa e fundamental com a psicologia cognitiva.

A mente é, funcionalmente, como uma máquina de Turing, um sistema que recebe, armazena e processa símbolos para gerar uma saída, como um computador.
O modelo de Turing lançou as bases para a ideia de que a atividade mental pode ser vista como um processo computacional, uma noção central na ciência cognitiva moderna.
A mente é como como um programa de computador (“software”) rodando no cérebro (“hardware”).
O pensamento, a memória e a resolução de problemas são processos de manipulação de símbolos.
Tal como a máquina de Turing: um sistema que recebe, armazena e processa símbolos para gerar uma saída … como um computador.
A psicologia cognitiva, nesse contexto, busca entender a estrutura e as regras desse “software mental” que roda sobre o hardware (cérebro).
O pensamento, a memória e a resolução de problemas são processos de manipulação de símbolos.
A psicologia cognitiva, nesse contexto, busca entender a estrutura e as regras desse “software mental”.
A máquina de Turing tem na sua essência provar a capacidade da mente de aprender com a experiência e ao longo do tempo.
Existem dúvidas sobre os limites dos modelos psicocognitivos, especialmente se a consciência, criatividade e emoções, podem ser reduzidos a um modelo computacional abstrato.
Adicionalmente a questão do ambiente externo, parâmetro adcicional significativo que interfere fortemente sobre os modelos teóricos e previsões conportamentais, tornam o modelo muito complexo e com muitas variáveis.
Muitos críticos apontam que o modelo de Turing “apresenta ainda característica behavioristas que o limitam.
A máquina de Turing continua a ser um conceito fundamental para a ciência da computação e a ciência cognitiva, servindo como ponto de partida para a teoria da computação da mente.
A discussão em torno da M
Máquina de Turing estimula reflexões e debates sobre a natureza da inteligência.
Está na base da inteligência artificial e da ciência cognitiva.
Apesar das críticas, a ideia de que a mente processa informações simbolicamente continua a ser uma perspectiva importante e coexiste com outras abordagens que consideram a interação entre o corpo, o ambiente e o cérebro.

Conclusão.

De uma forma geral, estruturas e Algoritmos trabalham aos pares e são modelos de esquemas mentais.
Se a estrutura muda o algoritmo muda e vice versa.
As estruturas e algoritmos de uma forma geral são usados na psicologia cognitiva como ferramentas para estudar cientificamente o sistema cognitivo humano.
A psicologia cognitiva, como ramo da ciência cognitiva, se preocupa em modelar e simular o pensamento e comportamento humano via co
A psicologia cognitiva está relacionada a filosofia, antropologia, sociologia, computação e inteligência artificial neuro ciência computação e inteligência artificial.
A estrutura de pilha é um componente importante da estrutura mental e computacional, expresa uma forma simples de fazer e criar classes de abstrações, e funções mentais, para formular problemas e soluções de problemas.
É uma forma natural, simples e e eficiente de ensinar e aprender, memorizar, comunicar.
A psicologia cognitiva na empresa é uma ferramenta fundamental para desenvolver a metacognição e aunotomia para indivíduos e empresas.