
- •Структуры данных и алгоритмы их обработки (Учебное пособие)
- •Москва 2007
- •1. Структуры данных и алгоритмы 6
- •1.2. Информация и ее представление
- •1.2.1. Природа информации
- •1.2.2. Хранение информации
- •1.2.3. Классификация структур данных
- •1.3. Операции над структурами данных
- •1.4. Порядок алгоритма
- •1.5. Структурность данных и технологии программирования
- •Контрольные вопросы
- •2. Простые структуры данных
- •2.1. Порядковые типы
- •2.2. Целочисленный тип
- •2.3. Символьный тип
- •2.4. Перечисляемый тип
- •2.5. Интервальный тип
- •2.6. Логический тип
- •2.7. Битовый тип
- •2.8. Вещественный тип
- •2.9. Указательный тип
- •Контрольные вопросы
- •3. Объектные типы данных
- •3.1. Объявление и реализация классов
- •Interface
- •Implementation
- •3.2. Директивы видимости
- •3.3. Свойства классов
- •3.4. Структурированная обработка ошибок
- •3.5. Применение объектов
- •Контрольные вопросы
- •4. Статические структуры данных
- •4.1. Векторы
- •4.2. Массивы
- •4.3. Множества
- •4.4. Записи
- •4.5. Таблицы
- •4.6. Операции над статическими структурами
- •4.6.1. Алгоритмы поиска
- •4.6.2. Алгоритмы сортировки
- •Самые медленные алгоритмы сортировки
- •Быстрые алгоритмы сортировки
- •Самые быстрые алгоритмы сортировки
- •Сортировка слиянием
- •Контрольные вопросы
- •5. Полустатические структуры данных
- •5.1. Стеки
- •5.1.1. Стеки в вычислительных системах
- •5.2. Очереди fifo
- •5.2.1. Очереди с приоритетами
- •5.2.2. Очереди в вычислительных системах
- •5.3. Деки
- •5.3.1. Деки в вычислительных системах
- •5.4. Строки
- •5.4.1. Операции над строками
- •5.4.2. Представление строк в памяти
- •3 A b d 8 p q r s t u V w
- •V w ptr nil
- •1 8 П р е д с т а в
- •2 7 ? Л е н и е ?
- •1 8 С т р о к и з
- •1 8 В е н ь я м и
- •1 8 С у п р а в л
- •1 8 Я е м о й д л
- •1 4 И н о й ? ? ? ? nil
- •6.2. Связные линейные списки
- •6.2.1. Машинное представление связных линейных списков
- •Inf next
- •Inf next
- •Inf nil
- •6.2.2. Реализация операций над связными линейными списками
- •Inf next
- •Inf next
- •Inf next
- •Inf next
- •Inf next
- •Inf next
- •Inf next
- •Inf next
- •Inf next
- •Inf next
- •Inf next
- •Inf next
- •6.2.3. Применение линейных списков
- •6.3. Нелинейные разветвленные списки
- •6.3.1. Основные понятия
- •6.3.2. Представление списковых структур в памяти
- •6.3.3. Операции обработки списков
- •6.4. Язык программирования lisp
- •6.5. Управление динамически выделяемой памятью
- •Контрольные вопросы
- •7. Нелинейные структуры данных
- •7.1. Графы и деревья
- •(B) (a) (b) (a)
- •V0 v1 v2 v5 v6 v3 v4 v7 v8 v9 v10 (v0) (v1) (v7) (v8) (v9) (v10) (v3) (v2) (v4) (v5) (v6)
- •7.3. Бинарные деревья
- •7.3.1. Представление бинарных деревьев
- •7.3.2. Прохождение бинарных деревьев
- •7.4. Алгоритмы на деревьях
- •7.4.1. Сортировка с прохождением бинарного дерева
- •7.4.2. Сортировка методом турнира с выбыванием
- •7.4.3. Применение бинарных деревьев для сжатия информации
- •7.4.4. Представление выражений с помощью деревьев
- •7.5. Представление сильноветвящихся деревьев
- •Контрольные вопросы
- •8. Методы ускорения доступа к данным
- •8.1. Хеширование данных
- •8.1.1. Функции хеширования
- •8.1.2. Оценка качества хеш-функции
- •8.1.3. Методы разрешения коллизий
- •8.1.4. Переполнение таблицы и рехеширование
- •8.2. Организация данных для поиска по вторичным ключам
- •8.2.1. Инвертированные индексы
- •8.2.2. Битовые карты
- •Контрольные вопросы
- •Листинги рабочих примеров
- •1. Создание и управление списковыми объектами
- •Interface
- •Implementation
- •Interface
- •Implementation
- •3. Моделирование работы стека
- •Interface
- •Implementation
- •Interface
- •Implementation
- •4. Создание и редактирование бинарных деревьев
- •5. Создание и редактирование сильноветвящихся деревьев
- •Задания для самостоятельной работы
- •Литература
- •144Кафедра Вычислительной Техники и Программирования Московского Государственного Открытого Университета
3.2. Директивы видимости
Ключевая идея объектного подхода заключается в сокрытии информации. В хорошо спроектированном классе никакие изменения внутри не должны отражаться на пользователях данного класса. Директивы видимости, используемые в объектной модели языка Паскаль, позволяют ограничить доступность элементов класса.
Существует четыре уровня сокрытия информации, которые задаются директивами Private (закрытый), Public (общедоступный), Protected (защищенный) и Published (публикуемый). Наиболее строгой директивой является Private, которая ограничивает видимость атрибутов и методов класса тем модулем, в котором расположен данный класс. Директива Public наоборот, наименее строга, и обеспечивает доступ к объявлениям класса из любого модуля, имеющего доступ к данному модулю.
Директива Protected внутри модуля, в котором объявлен класс, действует аналогично директиве Private, а извне модуля – аналогично директиве Private. Однако вне модуля доступ к защищенным полям данных и методов все же возможен внутри производного класса. При создании классов директива Private должна использоваться только для полей и методов, действительно зависящих от класса. Любые поля и методы, доступ к которым из производных классов может потребоваться, должны быть объявлены в разделе Protected.
Для директивы Published правила видимости аналогичны Public, но разница между ними заключается в том, что Published указывает компилятору добавлять информацию о типе времени выполнения (Run-Time Type Information, RTTI) для всех объявлений этого раздела. Информация RTTI необходима инспектору объектов при работе с компонентами на форме в среде Borland® Delphi.
Распределим методы и поля по уровням доступности:
TFigure = class
private
fColor: Byte;
fThickness: Byte;
fCanvas: TCanvas;
public
constructor Create;
destructor Destroy; override;
procedure SetColor(Value: Byte);
procedure SetThickness(Value: Byte);
procedure PrepareCanvas;
end;
3.3. Свойства классов
Другим способом сохранения целостности объекта является применение свойств. Свойства в объектной модели языка Паскаль предназначены для обеспечения доступа к скрытым атрибутам класса. Обратимся к классу TFigure и введем свойства:
TFigure = class
private
fColor: Byte;
fThickness: Byte;
fCanvas: TCanvas;
protected
procedure SetColor(Color: Byte);
procedure SetThickness(Thickness: Byte);
property Color: Byte read fColor write SetColor;
property Thickness: Byte read fThickness write SetThickness;
public
constructor Create;
destructor Destroy;
procedure PrepareCanvas;
end;
Для определения свойств используется зарезервированное слово Property, вслед за которым задается имя свойства, затем его тип и спецификаторы чтения-записи. По принятому соглашению все методы доступа начинаются с приставки Get и Set для получения и установки значений полей соответственно. Возможны три комбинации для режима чтения-записи: запись и чтение полей (наличие директив read и write), только запись (write only) и только чтение (read only).
В примере свойство Color предназначено для модификации и чтения поля fColor, а свойство fThickness – поля fThickness. Чтение будет производиться непосредственно путем обращения к полям, а запись – с помощью методов записи SetColor и SetThickness.
Доступ к свойствам похож на обычный доступ к полям данных, однако компилятор всегда транслирует обращения к свойствам в вызовы соответствующих методов доступа. Например, присваивание:
Color:=16;
будет транслировано в вызов:
SetColor(16);
Таким образом, свойства предоставляют пользователю интерфейс, полностью скрывающий реализацию объекта, и обеспечивают контроль доступа к нему со стороны внешних объектов.