Estruturas de Dados: quais são e como aplicar na programação?

*Escrito por: Bruno de Abreu Iizuka Moritani, docente do curso de Engenharia de Computação da Faculdade ESEG

Quando alguém começa a aprender programação, é comum prestar mais atenção na sintaxe: como declarar variáveis, usar if, for, criar funções e classes.

Mas, depois de um tempo, surge uma questão muito importante: como organizar os dados do programa de forma eficiente?

É nesse ponto que entram as estruturas de dados. Elas são fundamentais para que um programa funcione bem, seja organizado e consiga crescer sem virar uma bagunça.

Essa questão aparece em praticamente qualquer sistema. Por exemplo, um aplicativo de mensagens precisa guardar conversas e exibi-las rapidamente. Uma plataforma de streaming organiza milhares de filmes e séries.

Uma rede social lida com perfis, conexões, recomendações e interações em grande escala. Em todos esses casos, não basta apenas ter dados: é preciso saber como armazená-los, acessá-los e manipulá-los.

Neste texto, vamos entender os tipos de dados, quais são as estruturas de dados, qual sua relação com algoritmos e perceber como esses conceitos aparecem na prática no desenvolvimento de software.

Portanto, continue a leitura para saber mais sobre o assunto!

O que é um algoritmo?

Um algoritmo é um conjunto de passos para resolver um problema. Em programação, ele define o que o sistema deve fazer: buscar uma informação, cadastrar um usuário, ordenar uma lista, remover um item, processar uma solicitação.

Mas pense no seguinte: não adianta ter um ótimo passo a passo se os dados estiverem mal organizados. É como cozinhar com uma boa receita em uma cozinha completamente desarrumada.

Você até consegue preparar o prato, mas perde tempo procurando ingredientes, utensílios e espaço para trabalhar.

Na computação, acontece algo parecido. Um algoritmo pode estar correto, mas, se os dados forem armazenados de forma inadequada, o sistema pode ficar lento, confuso e difícil de manter. Por isso, algoritmo e estrutura de dados andam juntos.

Uma estrutura de dados (data structure) não serve apenas para guardar informações. Ela também influencia diretamente as operações que o sistema precisa realizar, como:

• inserir dados;
• remover elementos;
• buscar informações;
• percorrer coleções;
• reorganizar conteúdos.

Em outras palavras, escolher uma boa estrutura de dados significa facilitar o trabalho do algoritmo.

Leia também: O que é um algoritmo na programação?

Quais são os tipos de dados?

Os dados são o conteúdo, ou seja, aquilo que a informação representa. Por exemplo:

• Número inteiro → número sem vírgula (quantidade de alunos)
• Número real → número com vírgula (medida, valor, nota, ex. 8,5)
• String/Texto → nome de um aluno (“Ana”, “Carlos”)
• Booleano → situação do aluno (aprovado: true / reprovado: false)

Portanto:

• Dado = o que tem dentro
• Estrutura de dados = onde e como isso está guardado

Agora pense na seguinte situação: uma faculdade de Engenharia da Computação possui vários alunos e notas. Como essas informações devem ser organizadas?

Em um vetor? Em uma lista? Em uma árvore?

Por exemplo, o valor “8,5” pode ser uma nota de aluno. Esse é o dado. Mas essa nota pode estar armazenada:

• em um vetor de notas;
• em uma lista de alunos;
• em uma pilha de avaliações;
• em uma árvore de registros;
• em um grafo de relacionamentos.

Ou seja: o tipo de dado é o conteúdo; a estrutura de dados é a forma de organizar esse conteúdo para que ele possa ser manipulado com eficiência.

Quer entender melhor quais são as estruturas de dados? No próximo tópico, explicamos cada uma delas.

Quais são as estruturas de dados?

Existem diversas estruturas de dados, e cada uma combina melhor com certos tipos de problemas. A seguir, veja o que são dados estruturados, os mais presentes no dia a dia de quem programa.

Vetores (arrays)

Vetores, ou arrays, são coleções ordenadas de elementos do mesmo tipo, acessados por um índice.

Pense em uma fileira de caixas numeradas: cada caixa representa uma posição do vetor e guarda um valor. Em muitas linguagens, o primeiro índice é 0.

Um exemplo clássico é um vetor com as notas de uma turma: notas[0] guarda a nota do primeiro aluno, notas[1] a do segundo e assim por diante.

A grande vantagem do vetor é permitir acesso rápido a qualquer posição, desde que o índice seja conhecido. Por outro lado, seu tamanho costuma ser fixo, o que pode tornar mais trabalhoso inserir ou remover elementos no meio da coleção.

Listas

Listas também armazenam coleções de elementos, mas de forma mais flexível do que os vetores. Em muitas implementações, seu tamanho pode crescer ou diminuir durante a execução, conforme novos elementos são inseridos ou removidos.

Um aplicativo de lista de tarefas é um bom exemplo: você adiciona uma nova tarefa, remove o que já foi concluído e reorganiza a ordem dos itens. 

Para quem está começando, vale guardar a ideia de que listas são coleções dinâmicas e versáteis, muito presentes nas bibliotecas das linguagens modernas.

Pilhas

A estrutura de dados – Pilhas segue o princípio LIFO (Last In, First Out): o último elemento que entra é o primeiro que sai.

A analogia mais comum é a pilha de pratos: você coloca um prato em cima do outro e, na hora de pegar, tira primeiro o que está no topo.

Na prática, a estruturação de dados em pilhas aparece no histórico de ações de um editor de texto, no controle de chamadas de funções de um programa e até na navegação por páginas quando clicamos em “voltar”.

As operações básicas são empilhar e desempilhar. É uma estrutura simples de entender e muito útil em vários problemas reais.

Filas

A fila segue o princípio FIFO (First In, First Out): o primeiro a entrar é o primeiro a sair. É como uma fila de banco ou de atendimento em uma lanchonete: quem chegou primeiro é atendido antes.

Em sistemas computacionais, filas são usadas em serviços de impressão, sistemas de atendimento e vários cenários em que é importante respeitar a ordem de chegada.

As operações principais são enfileirar, inserindo no final, e desenfileirar, removendo do início.

Leia também: O que é programação web?

Árvores – estrutura de dados

Árvores são estruturas hierárquicas em que cada elemento, chamado de nó, pode estar ligado a outros em diferentes níveis. Elas são ótimas para representar dados organizados em forma de hierarquia.

A estrutura de pastas do computador é um exemplo visual muito comum: uma pasta principal contém subpastas, que podem conter novas subpastas e arquivos.

Em programação, árvores aparecem em sistemas de arquivos, mecanismos de busca e estruturas usadas para organizar dados com eficiência.

Grafos

A estrutura de dados – Grafos são formados por nós, também chamados de vértices, e conexões entre eles, chamadas de arestas. Eles são ideais para representar relações e caminhos entre elementos.

Uma rede social é um bom exemplo: cada pessoa é um nó, e cada amizade ou conexão é uma aresta. Em mapas, cidades podem ser representadas como nós e estradas como arestas.

Grafos são muito usados em sistemas de recomendação, rotas de entrega, redes de computadores e outros cenários em que conexões fazem parte do problema.

Estruturas de dados na prática

Quando começamos a programar, muitas dessas estruturas já aparecem prontas nas linguagens.

Estrutura de dados em Python, por exemplo, as listas são muito usadas para coleções flexíveis. Em Java, encontramos arrays, ArrayList, LinkedList, Stack e Queue.

Mesmo quando a linguagem oferece estruturas prontas, entender seu funcionamento continua sendo essencial.

Isso acontece porque o programador não deve pensar apenas em “onde guardar”, mas também em como o sistema vai usar esses dados.

A melhor estrutura não é a mais famosa nem a mais avançada. É a que melhor atende às operações mais frequentes do problema.

• Se o sistema precisa acessar rapidamente uma posição específica, o vetor pode ser uma boa escolha.
• Se o foco está em inserções e remoções frequentes, a lista pode fazer mais sentido.
• Se o problema exige ordem de chegada, a fila é natural.
• Se precisamos representar hierarquias, árvores são ótimas.
• Se o objetivo é modelar conexões, grafos costumam ser o caminho mais adequado.

Conclusão quais são as estruturas de dados

Estruturas de dados são essenciais porque definem como as informações serão organizadas e manipuladas dentro de um programa.

Elas influenciam diretamente o desempenho, a clareza do código e a capacidade de evolução de um sistema.

Mais do que decorar nomes como vetor, lista, pilha, fila, árvore ou grafo, o mais importante é desenvolver a capacidade de analisar um problema e perguntar: qual estrutura organiza melhor esses dados para as operações que eu preciso realizar?

Esse é um conhecimento que aparece na faculdade, em entrevistas técnicas e no desenvolvimento de sistemas reais. Quanto melhor entendermos estruturas de dados, melhor programamos.

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