首页 > 其他分享> 文章详细

【软件构造】抽象数据类型ADT

2022-05-16 14:33:09 阅读：162 来源： 互联网

标签：ADT StringBuilder public 抽象抽象数据类型 io 软件 RI

【软件构造】抽象数据类型ADT

1.ADT定义

除了java等编程语言自带的数据类型外，用户也可以自定义数据类型。ADT指的是封装在类内的一些数据属性与公开给用户的方法接口。与自带数据类型相比，ADT更关注于操作，即ADT是由操作定义的，与内部如何实现无关。

2.ADT的操作分类

一般而言，抽象数据类型（ADT）的操作可分为如下4种：

构造器（Creators）：从无到有构造一个对象实例的方法，t^*->T。
生产器（Producer）：由旧的对象产生新的对象。T+,t^*->T
观察器（Observers）：返回与ADT内部属性相关的值。T+,t^*->t
变值器（Mutators）：改变对象内部属性值的方法。（本类的上一篇博客介绍过，有无变值器是immutable类与mutable类的本质区别，但immutable类中也可以有变值器），T+,t^*->void | t | T

T：抽象类型

t：其他类型

+：出现1次或者多次

*：出现0次或多次

实例如下：

package Test;
/*
@author HIT_Why 120L021418
@create 2022-05-16 11:11
*/
public class ADT {

    // 内部属性
    private boolean is_ADT;

    // 构造器
    public ADT(boolean io){
        is_ADT=io;
    }
    // 生产器
    public ADT anD(ADT a,ADT b){
        return new ADT(a.is_ADT&&b.is_ADT);
    }
    // 观察器
    public boolean getValue(){
        return is_ADT;
    }
    // 变值器
    public void setValue(boolean io){
        is_ADT=io;
    }
}

3.ADT设计要求

一个好的ADT需满足：

满足表示独立性。
支持用户对数据操作需求，且实现需求难度低。
设计简洁一致的操作，通过简单行为的组合实现复杂的操作，对于复杂的操作为客户端提供方法使其简单地调用。

这里，表示独立性介绍如下：

3.1表示独立性定义

表示独立性（Representation Independence），简称为RI，指用户使用ADT时无需考虑其实现，内部表示的变化不应影响外部。而外部也只能通过ADT提供的操作影响到内部，避免表示暴露。

3.2表示独立性实践

我们将上述代码稍作修改，得到如下代码：

package Test;

/*
@author HIT_Why 120L021418
@create 2022-05-16 11:11
*/
public class ADT {

    // 内部属性
    public StringBuilder is_ADT;

    // 构造器
    public ADT(StringBuilder io){
        this.is_ADT=io;
    }
    // 生产器
    public ADT anD(ADT a){
        return new ADT(a.is_ADT.append(1));
    }
    // 观察器
    public StringBuilder getValue(){
        return is_ADT;
    }
    // 变值器
    public void setValue(StringBuilder io){
        is_ADT=io;
    }
}

不难发现，该ADT设计出现了表示暴露，问题分析如下：

内部属性为public，使得用户可以直接修改内部属性，违背RI，应修改隐藏为private；
构造器中将StringBuilder类对象作为参数，StringBuilder类为mutable类，使得用户可以通过修改该类的实例值，间接修改ADT的内部属性is_ADT，违背RI；
观察器中直接返回内部属性值，出现了表示暴露，违背RI，故需要避免immutable类对象的使用。

修改如下：

package Test;

/*
@author HIT_Why 120L021418
@create 2022-05-16 11:11
*/
public class ADT {

    // 内部属性
    private StringBuilder is_ADT;

    // 构造器
    public ADT(StringBuilder io){
        this.is_ADT=new StringBuilder(io);
    }
    // 生产器
    public ADT anD(ADT a){
        return new ADT(a.is_ADT.append(1));
    }
    // 观察器
    public StringBuilder getValue(){
        return new StringBuilder(this.is_ADT);
    }
    
}

4.表示空间与抽象空间

表示空间（R空间）：实现实例的值得集合，为程序员看到并使用的值，称为表示值。

抽象空间（A空间）：抽象值构成的空间，为用户可以看到并使用的值，称为抽象值。

建立二者之间的映射如下图：

该映射解释如下：

每个抽象值都被某个表示值映射到
某些抽象值由多个表示值映射到
并非所有表示值都映射

将上面的抽象为函数，得到抽象函数的定义。

抽象函数（AF）：R空间与A空间之间映射关系的函数，描述了如何将R空间中的值解释为A空间中的值。

例如：设计一个表示集合的ADT，但ADT内部的实际存储形式为列表形式，则这个ADT建立了一个从列表到抽象的集合的映射。由于集合的不重复性，并非所有序列都能被解释为集合，即R空间的值并非全部合法。x是否合法，由RI(x)确定。则此时的AF是一个满射但非双射。

5.总结

RI就是一种判定规则，是合法变量应符合的标准，返回yes or no；AF就是一种解释，向用户解释内部属性。
在设计ADT时，要选择R空间和A空间，还要定义RI和与AF。
同一ADT可以有多个表示，不同的内部表示，需要设计不同的AF和RI。
在每个ADT的方法中使用，必须满足RI，在各个操作之后需要通过编写checkRep函数检查是否满足RI。

Ending~

标签：ADT,StringBuilder,public,抽象,抽象数据类型,io,软件,RI
来源： https://www.cnblogs.com/ganzhi/p/16276404.html

本站声明： 1. iCode9 技术分享网（下文简称本站）提供的所有内容，仅供技术学习、探讨和分享；
2. 关于本站的所有留言、评论、转载及引用，纯属内容发起人的个人观点，与本站观点和立场无关；
3. 关于本站的所有言论和文字，纯属内容发起人的个人观点，与本站观点和立场无关；
4. 本站文章均是网友提供，不完全保证技术分享内容的完整性、准确性、时效性、风险性和版权归属；如您发现该文章侵犯了您的权益，可联系我们第一时间进行删除；
5. 本站为非盈利性的个人网站，所有内容不会用来进行牟利，也不会利用任何形式的广告来间接获益，纯粹是为了广大技术爱好者提供技术内容和技术思想的分享性交流网站。

ICode9

【软件构造】抽象数据类型ADT

【软件构造】抽象数据类型ADT

1.ADT定义

2.ADT的操作分类

3.ADT设计要求

3.1表示独立性定义

3.2表示独立性实践

4.表示空间与抽象空间

5.总结