C++抽象數(shù)據(jù)類型介紹
公眾號:Coder梁(ID:Coder_LT)
我們在學(xué)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的時候,經(jīng)常遇到的一個概念就是抽象數(shù)據(jù)類型(Abstract Data Type),簡稱ADT。
維基百科中的定義是:抽象數(shù)據(jù)類型是計算機(jī)科學(xué)中具有類似行為的特定類別的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的數(shù)學(xué)模型,或者具有類似語義的一種或多種程序設(shè)計語言的數(shù)據(jù)類型。
從這段定義來看,非常地費解,其實我們只需要抓住核心。核心就是接口和實現(xiàn)的分離。我們在使用一個ADT的時候,只需要和接口進(jìn)行交互,而不必關(guān)心接口中的實現(xiàn)細(xì)節(jié)。同樣,數(shù)據(jù)也是隱藏不可見的,也需要通過接口進(jìn)行交互。
也就是說接口是數(shù)據(jù)類型唯一的交互方式,除此之外,用戶無法接觸到ADT的數(shù)據(jù)以及實現(xiàn)細(xì)節(jié)。
舉個例子:以棧舉例,如果我們不將棧設(shè)計成ADT,那么用戶在使用棧的時候,可能就需要自己創(chuàng)建一個數(shù)組來存儲棧中的數(shù)據(jù),通過調(diào)用一些方法來實現(xiàn)棧的功能。但這勢必需要用戶了解棧的原理,以及數(shù)據(jù)存儲的細(xì)節(jié)。ADT會做一個良好的封裝,用戶只需要了解每個接口的功能,調(diào)用對應(yīng)的接口實現(xiàn)自己想要的邏輯即可。
我們來看一下C++ Primer當(dāng)中實現(xiàn)的棧的例子。
首先,我們需要知道棧一共有哪些接口,大概有如下這么幾個:
- 創(chuàng)建空棧
- 可添加數(shù)據(jù)到棧頂
- 可從棧頂彈出數(shù)據(jù)
- 可查看棧是否為空
- 可查看棧是否已滿
然后,我們遵守C++
中面向?qū)ο蟮脑O(shè)計思路,將它封裝在一個類當(dāng)中。
首先我們來定義這個類:
#ifndef STACK__H_ #define STACK__H_ typedef unsigned long Item; class Stack { ?private: ? ? ? ? enum {MAX=10}; ? ? ? ? Item items[MAX]; ? ? ? ? int top; ? ? public: ? ? ?Stack(); ? ? ?bool isempty() const; ? ? ?bool isfull() const; ? ? ?bool push(const Item &item); ? ? ?bool pop(Item &item); }; #endif
我們來看下這個定義,會發(fā)現(xiàn),其中的數(shù)據(jù)都被設(shè)定成了private
,也就是用戶無法直接訪問到數(shù)據(jù)。只能通過public
的接口進(jìn)行交互,也無須關(guān)心其中的實現(xiàn)細(xì)節(jié),可以當(dāng)做黑盒使用。
最后, 我們再來看下C++ Primer當(dāng)中給出的實現(xiàn):
#include "stack.h" Stack::Stack() { ? ? top = 0; } bool Stack::isempty() const { ? ? return top == 0; } bool Stack::isfull() const { ? ? return top == MAX; } bool Stack::push(const Item &item) { ? ? if (top < MAX) { ? ? ? ? items[top++] = item; ? ? ? ? return true; ? ? } ? ? return false; } bool Stack::pop(Item &item) { ? ? if (top > 0) { ? ? ? ? item = items[--top]; ? ? ? ? return true; ? ? } ? ? return false; }
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