了解抽象数据类型

Posted 2020-11-19 userrrr

 

  抽象数据类型(Abstract Data Type 简称ADT)是指一个数学模型以及定义在此数学模型上的一组操作。抽象数据类型需要通过固有数据类型（高级编程语言中已实现的数据类型）来实现。抽象数据类型是与表示无关的数据类型，是一个数据模型及定义在该模型上的一组运算。对一个抽象数据类型进行定义时，必须给出它的名字及各运算的运算符名，即函数名，并且规定这些函数的参数性质。一旦定义了一个抽象数据类型及具体实现，程序设计中就可以像使用基本数据类型那样，十分方便地使用抽象数据类型。

在早期的编程语?中，?户只能??定义?法，?所有的类型都是规定好的（例如int、boolean、String等等）。 ?现代编程语?允许?户??定义类型对数据进?抽象，这是软件开发中的?个巨?进步。

对数据进?抽象的核?思想就是类型是通过其对应的操作来区分的：?个整型就是你能对它进?加法和乘法的东 ?；?个布尔型就是你能对它进?取反的东?；?个字符串就是你能对它进?链接或者取?字符串的东?，等等。 在?定意义上，?户在以前的编程语?上似乎已经能够定义??的类型了，例如定义?个名叫Date的结构体，?? ?int表?天数和年份。但是真正使得抽象类型变得新颖不同的是对操作的强调：?户不?管这个类型??的数据是 怎么保存表?的，就好像是程序员不?管编译器是怎么存储整数?样。起作?的只是类型对应的操作。

和很多现代语??样，在Java中内置类型和?户定义类型之间的关系很模糊。例如在 java.lang 中的类 Integer 和 Boolean 就是内置的——Java标准中规定它们必须存在，但是它们的定义?是和?户定义类型的? 式?样的。另外，Java中还保留了原始类型，它们不是类和对象，例如 int 和 boolean ，?户?法对它们进? 继承。

对于类型，不管是内置的还是?户定义的，都可以被分为可改变 和 不可变两种。其中可改变类型的对象能够被改 变：它们提供了改变对象内容的操作，这样的操作执?后可以改变其他对该对象操作的返回值。所以 Date 就是 可改变的，因为你可以通过调? setMonth 操作改变 getMonth 操作的返回值。但 String 就是不可改变的， 因为它的操作符都是创建?个新的 String 对象?不是改变现有的这个。有时候?个类型会提供两种形式，?种是可改变的?种是不可改变的。例如 StringBuilder 就是?种可改变的字符串类型。

 抽象类型是通过它的操作定义的. 对于类型T来说，它的操作集合和规格说明完全定义和构造了它的特性。例如，当我们谈到 List 类型时，我们并 没有特指?个数组或者链接链表，?是?系列模糊的值——哪些对象可以是 List 类型——满?该类型的规格说明 和操作规定，例如 get() , size() , 等等。

  那么，如何设计抽象类型呢？

  设计?个抽象类型包括选择合适的操作以及它们对应的?为，有?个重要的规则。

1.设计少量，简单，可以组合实现强?功能的操作??设计很多复杂的操作。

2.每个操作都应该有?个被明确定义的?的，并且应该设计为对不同的数据结构有?致的?为，?不是针对某些特殊 情况。例如，或许我们不应该为 List 类型添加?个 sum 操作。因为这虽然可能对想要操作?个整数列表的?户 有帮助，但是如果?户想要操作?个字符串列表呢？或者?个嵌套的列表? 所有这些特殊情况都将会使得 sum 成为 ?个难以理解和使?的操作。

3.操作集合应该充分地考虑到?户的需求，也就是说，?户可以?这个操作集合做他们可能想做的计算。?个较好测 试?法是检查抽象类型的每个属性是否都能被操作集提取出来。例如，如果没有 get 操作，我们就不能提取列表 中的元素。抽象类型的基本信息的提取也不应该特别困难。例如， size ?法对于 List 并不是必须的，因为我们 可以? get 增序遍历整个列表，直到 get 执?失败，但是这既不?效，也不?便。

4.抽象类型可以是通?的：例如，列表、集合，或者图。或者它可以是适?于特定领域的：?个街道的地图，?个员 ?数据库，?个电话簿等等。但是?个抽象类型不能兼有上述?者的特性。被设计?来代表?个纸牌序列的 Deck 类型不应该有?个通?的 add ?法来向类型实例中添加任意对象，?如整型和字符串类型。反过来说，对于像 dealCards 这样的只对特定领域(译者注：纸牌游戏)有效的?法，把它加? List 这样的通?类型中也是没有意义的。

 

 

毫无疑问，抽象数据类型大大的扩大了我们所能操做的变量的范围。通过抽象数据类型，我们拥有了定义属于自己的变量的机会，并能根据我们的所需向其中添加任何的属性以及函数。抽象数据类型毫无疑问地大大降低了我们地编程难度，能够更自由简单地使用各种功能，仅仅只需要通过变量本身便能实现很多操做。抽象数据类型让我们地编程更加得心应手，也更加地有趣。