FIFO e LIFO em .NET

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Queue e Stack – Trabalhando
com os modelos FIFO e LIFO em
.NET
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Veja neste artigo como trabalhar com os modelos FIFO (First-In, First-Out) e LIFO (Last-In, First-Out) no .NET
Framework, utilizando as classes Queue e Stack contidas no namespace System.Collections.
Introdução ao Queue e Stack
Na computação, duas das estruturas de dados mais conhecidas e comumente utilizadas são a FILA e a
PILHA. Muitas vezes, é necessário desenvolver classes específicas para se trabalhar com essas
estruturas, mas no .NET Framework já estão presentes nativamente as classes Queue e Stack cujo
funcionamento é baseado no conceito de fila e pilha, respectivamente.
Neste artigo, conheceremos de forma detalhada essas duas classes. Serão apresentados seus principais
métodos e propriedades, bem como exemplos práticos de uso. Porém, antes vamos entender melhor o
funcionamento dessas estruturas.
Fila (First-in, First-out)
A fila implementa o conceito “First-in, First-out”, ou “Primeiro a entrar, Primeiro a sair”. Ou seja, o
primeiro elemento inserido na lista é também o primeiro a ser removido. Podemos pensar, por exemplo,
em uma fila de banco. A primeira pessoa a entrar na fila será a primeira a ser atendida, logo, a primeira a
sair da fila.
o
Também é muito comum se usar a expressão FIFO (abreviação de first-in, first-out) para definir a pilha.
Pilha (Last-in, First-out)
O conceito implementado pela pilha é o de “Last-in, First-out” (também chamado LIFO ou FILO, de first-
in, last-out, que tem o mesmo sentido prático) ou “Último a entrar, Primeiro a sair”.
Imagine, por exemplo, que você esteja organizando vários pratos. Inicialmente você organiza todos uns
sobre os outros, formando uma pilha de pratos. Logo após, você irá retirar um a um para organizar no seu
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devido local. Perceba que o primeiro prato removido foi o último a ser inserido na pilha, aquele que ficou
na parte superior. Enquanto isso, o primeiro prato inserido na pilha, aquele que está abaixo de todos, será
o último removido.
Agora que os conceitos teóricos já foram apresentados, vejamos na prática como aplicá-los no .NET
Framework.
Observação 1: aqui serão apresentadas as propriedades e métodos relevantes ao contexto do artigo.
Métodos como ToString e GetHashCode, por exemplo, não serão abordados por serem herdados e não
estarem diretamente relacionados com as estruturas citadas.
Queue
A classe Queue encontra-se no namespace System.Collections e implementa o conceito de FIFO.
A única propriedade relevante dessa classe nesse contexto é o Count que retorna a quantidade de
elementos atualmente existente na lista.
Por outro lado, mais de um método merece destaque, principalmente o Enqueue e o Dequeue, como
veremos abaixo.
Enqueue: recebe como parâmetro um objeto a ser inserido na lista, nesse caso, no final da fila.
Dequeue: este método não recebe parâmetros, mas retorna o primeiro objeto da fila, aquele que,
pela ordem, é o próximo a ser removido. Após a chamada desse método, o objeto retornado é
também removido da fila.
Peek: semelhante ao Dequeue, retorna o primeiro objeto da lista, mas não o remove. Pode ser
usado quando se deseja apenas conhecer o valor do primeiro elemento.
TrimToSize: altera a capacidade da lista para a quantidade atual de elementos. Com isso, memória
é poupada, pois a classe Queue reserva memória para armazenar uma quantidade de elementos, se
nem todos forem usados, parte da memória reservada fica sem uso. Usando o TrimToSize essa
memória é liberada.
Construtor: a classe Queue possui três sobrecargas do construtor original, que não recebe nenhum
parâmetro. A primeira delas recebe um valor inteiro que define capacidade inicial da lista. A segunda
recebe uma coleção (ICollection) da qual os itens são copiados para a lista. A terceira recebe um
valor inteiro para a capacidade inicial e um fator de expansão do tipo float. Esse fator de expansão é
utilizado para aumentar a capacidade da fila quando for necessário. Originalmente esse valor é
pequeno para que não seja utilizada memória desnecessariamente.
Caso se conheça previamente o número de elementos a ser inserido da lista, é interessante definir a
capacidade inicial (no constructor), evitando que memória extra seja reservada. Caso a quantidade de
itens ultrapasse a capacidade inicialmente definida, esta é automaticamente expandida.
Stack
Também contida no namespace Sytem.Collections , a classe Stack implementa o conceito de LIFO, onde o
último elemento inserido é o primeiro a ser removido.
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A propriedade Count, também nesse caso, é a única com relevância nesse contexto e também retorna a
quantidade de elementos contidos na lista.
Os métodos que merecem destaque são:
Push: insere um objeto (recebido como parâmetro) no fim da lista.
Pop: retorna e remove o elemento do topo da pilha, ou seja, o último que foi inserido.
Peek: retorna o elemento do topo da pilha, porém sem que este seja removido.
Construtor: além do construtor original, sem parâmetros, existem duas sobrecargas. A primeira
recebe uma coleção do tipo ICollection da qual os itens são copiados para a pilha. A segunda recebe
um valor inteiro que define a capacidade inicial da lista. Sobre a capacidade inicial, valem os
mesmos comentários feitos a respeito da outra classe.
Métodos em comum
As duas classes possuem métodos em comum que vale a pena citar aqui:
Clear: remove todos os itens da lista, não sendo possível recuperá-los.
Contains: recebe como parâmetro um objeto a ser localizado na lista. Caso esse objeto esteja
contido na fila, o retorno desse método é true, caso contrário, o retorno é false.
Exemplos práticos
Para os exemplos a seguir, foi utilizada uma aplicação console.
No exemplo a seguir, são inseridos três elementos em uma fila e, em seguida, todos são removidos e
exibidos na ordem.
Listagem 1: Exemplo de uso da classe Queue em C#
Listagem 2: Exemplo de uso da classe Queue em VB.NET
Queue q = new Queue();
 
//Inserindo três elementos
q.Enqueue(1);
q.Enqueue(2);
q.Enqueue(3);
 
Console.WriteLine("Listando elementos da fila:");
 
//Enquanto houver elementos na lista, exibir e remover o primeiro
while (q.Count > 0)
{
 Console.WriteLine(q.Dequeue());
}
 
//Exibe a quantidade de elementos restantes, ou seja, zero
Console.WriteLine("A lista agora possui " + q.Count.ToString() + " elementos.");
Console.Read();
Dim q As System.Collections.Queue = New System.Collections.Queue()
 
'Inserindo três elementos
q.Enqueue(1)
q.Enqueue(2)
q.Enqueue(3)
 
Console.WriteLine("Listando elementos da lista:")
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O resultado desse código é mostrado na Figura 1.
 
Figura 1: Resultado do exemplo com a classe Queue
Note que os itens foram removidos na mesma ordem em que foram inseridos. O elemento 1 foi o primeiro
a ser adicionado e também o primeiro a ser retirado da fila. Ao fim, não resta nenhum item.
A seguir temos um exemplo semelhante, mas utilizando a classe Stack. Nesse caso, os itens devem ser
exibidos na ordem inversa da adição.
Listagem 3: Exemplo de uso da classe Stack em C#
Listagem 4: Exemplo de uso da classe Stack em VB.NET
 
'Enquanto houver elementos na lista, exibir e remover o primeiro
While q.Count > 0
Console.WriteLine(q.Dequeue())
End While
 
'Exibe a quantidade de elementos restantes, ou seja, zero
Console.WriteLine("A lista possui agora " + q.Count.ToString() + " elementos.")
 
Console.Read()
Stack s = new Stack();
 
//Inserindo três elementos
s.Push(1);
s.Push(2);
s.Push(3);
 
Console.WriteLine("Listando elementos da lista:");
 
//Enquanto houver elementos na lista, exibir e removero primeiro
while (s.Count > 0)
{
 Console.WriteLine(s.Pop());
}
 
//Exibe a quantidade de elementos restantes, ou seja, zero
Console.WriteLine("A lista agora possui " + s.Count.ToString() + " elementos.");
Console.Read();
Dim s As System.Collections.Stack = New System.Collections.Stack()
 
'Inserindo três elementos
s.Push(1)
s.Push(2)
s.Push(3)
 
Console.WriteLine("Listando elementos da lista:")
 
'Enquanto houver elementos na lista, exibir e remover o primeiro
While s.Count > 0
Console.WriteLine(s.Pop())
End While
 
'Exibe a quantidade de elementos restantes, ou seja, zero
Console.WriteLine("A lista possui agora " + s.Count.ToString() + " elementos.")
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O resultado é exibido na Figura 2.
 
Figura 2: Resultado do exemplo com a classe Stack
Como era esperado, os itens foram exibidos na ordem contrária a da inserção. O elemento 3 foi o último a
ser inserido, mas foi o primeiro listado. Novamente, ao final do código não restam itens da pilha.
Conclusão
Na informática, são muitas as aplicações dos modelos FIFO e LIFO e, como vimos, o .NET Framework
facilita bastante o trabalho com estruturas desse tipo, oferecendo duas classes eficientes e de fácil
manipulação.
Sugiro que o leitor busque conhecer os demais métodos e propriedades dessas classes que, em geral,
são comuns às classes que representam coleções nesse namespace.
Finalizo então este artigo e espero que o conteúdo aqui apresentado possa ser útil a quem dele possa
precisar. Até a próxima.
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