Урок 11.Создание абстрактных типов данных.(практика)

Абстра́ктный тип да́нных (АТД)— это тип данных, который предоставляет для работы с элементами этого типа определённый набор функций, а также возможность создавать элементы этого типа при помощи специальных функций. Вся внутренняя структура такого типа спрятана от разработчика программного обеспечения — в этом и заключается суть абстракции. Абстрактный тип данных определяет набор независимых от конкретной реализации типа функций для оперирования его значениями. Конкретные реализации АТД называются структурами данных.

В программировании абстрактные типы данных обычно представляются в виде интерфейсов, которые скрывают соответствующие реализации типов. Программисты работают с абстрактными типами данных исключительно через их интерфейсы, поскольку реализация может в будущем измениться. Такой подход соответствует принципу инкапсуляции в объектно-ориентированном программировании. Сильной стороной этой методики является именно сокрытие реализации. Раз вовне опубликован только интерфейс, то пока структура данных поддерживает этот интерфейс, все программы, работающие с заданной структурой абстрактным типом данных, будут продолжать работать. Разработчики структур данных стараются, не меняя внешнего интерфейса и семантики функций, постепенно дорабатывать реализации, улучшая алгоритмы по скорости, надежности и используемой памяти.

Различие между абстрактными типами данных и структурами данных, которые реализуют абстрактные типы, можно пояснить на следующем примере. Абстрактный тип данных список может быть реализован при помощи массива или линейного списка, с использованием различных техник динамического выделения памяти. Однако каждая реализация определяет один и тот же набор функций, который должен работать одинаково (по результату, а не по скорости) для всех реализации.

Абстрактные типы данных позволяют достичь модульности программных продуктов и иметь несколько альтернативных взаимозаменяемых реализаций отдельного модуля.

Примеры атд

• Список

• Стек

• Очередь

• Ассоциативный массив

• Очередь с приоритетом

Дружественная (friend) функция — это функция, которая, не будучи членом класса, имеет доступ к его приватным членам.

Абстрактные типы данных (abstract data type, в дальнейшем АТД) позволяют создавать программы с использованием высокоуровневых абстракций. За счет применения абстрактных типов данных появляется возможность отделять абстрактные (концептуальные) преобразования, которые программы выполняют над данными, от любого конкретного представления структуры данных и любой конкретной реализации алгоритма.

 Абстрактные типы данных предоставляют в наше распоряжение постоянно расширяющийся набор инструментальных средств, позволяющий приниматься за решение все новых и новых задач.

Абстрактные конструкции более высокого уровня часто создаются на основе более простых конструкций. На всех уровнях действует один и тот же основной принцип: в своих программах надо найти наиболее важные операции и наиболее важные характеристики данных, затем точно определить и те и другие на абстрактном уровне и разработать эффективные конкретные механизмы для их поддержки.

Для разработки нового уровня абстракции потребуется определить абстрактные объекты, с которыми необходимо манипулировать, и операции, которые должны выполняться над ними; мы должны представить данные в некоторой структуре данных и реализовать операции.

Абстрактный тип данных (АТД) — это тип данных (набор значений и совокупность операций для этих значений), доступ к которому осуществляется только через интерфейс.

Class share

{

public:

share() {}

virtual void draw() {}

private:

};

Class circle: public share

{

circle () {}

void draw() {}

private:….

};

Все методы должны функционировать нормально в производных классах, но не в классе share, поскольку невозможно создать экземпляр формы как таковой. Программа должна быть защищена от попытки пользователя создать объект этого класса. Класс shareсуществует только для того, чтобы поддерживать интерфейс, общий для всех производных классов, поэтому об этом типе данных говорят как об абстрактном, или АТД.

Абстрактный тип данных представляет общую концепцию, такую как форма, а не отдельные объекты. В С++ АТД по отношению к другим классам всегда выступает как базовый, для которого невозможно создать функциональный объект абстрактного класса.