Un Tip de date abstracte (ADT) este un model conceptual care definește un set de operații și comportamente pentru o structură de date fără a preciza modul în care sunt implementate aceste operațiuni sau cum sunt organizate datele în memorie. Definiția ADT menționează doar ce urmează a fi efectuate operațiuni dar nu Cum aceste operațiuni vor fi implementate. Nu specifică cum vor fi organizate datele în memorie și ce algoritmi vor fi utilizați pentru implementarea operațiunilor. Se numește „abstract” deoarece oferă o vedere independentă de implementare.

Procesul de a oferi doar elementele esențiale și de a ascunde detaliile este cunoscut ca abstractizare.

Caracteristicile ADT

Tipurile de date abstracte (ADT) sunt o modalitate de încapsulare a datelor și a operațiunilor pe acele date într-o singură unitate. Unele dintre caracteristicile cheie ale ADT-urilor includ:

• Abstracție: Utilizatorul nu trebuie să cunoască implementarea structurii de date, doar elementele esențiale sunt furnizate.
• O mai bună conceptualizare: ADT ne oferă o conceptualizare mai bună a lumii reale.
• Robust: Programul este robust și are capacitatea de a detecta erori.
• Încapsulare : ADT-urile ascund detaliile interne ale datelor și oferă o interfață publică pentru ca utilizatorii să interacționeze cu datele. Acest lucru permite întreținerea și modificarea mai ușoară a structurii datelor.
• Abstracția datelor : ADT-urile oferă un nivel de abstractizare din detaliile de implementare a datelor. Utilizatorii trebuie să cunoască doar operațiunile care pot fi efectuate asupra datelor, nu cum sunt implementate acele operațiuni.
• Independența structurii datelor : ADT-urile pot fi implementate folosind diferite structuri de date, cum ar fi matrice sau liste legate, fără a afecta funcționalitatea ADT-ului.
• Ascunderea informațiilor: ADT-urile pot proteja integritatea datelor permițând accesul numai utilizatorilor și operațiunilor autorizate. Acest lucru ajută la prevenirea erorilor și a utilizării greșite a datelor.
• Modularitate : ADT-urile pot fi combinate cu alte ADT-uri pentru a forma structuri de date mai mari și mai complexe. Acest lucru permite o mai mare flexibilitate și modularitate în programare.

În general, ADT-urile oferă un instrument puternic pentru organizarea și manipularea datelor într-un mod structurat și eficient.

Această imagine demonstrează modul în care un tip de date abstracte (ADT) ascunde structurile interne de date (cum ar fi listele legate de matrice) folosind funcții publice și private care expun doar o interfață definită la programul de aplicație.

De ce să folosiți ADT-uri?

Principalele motive pentru a utiliza ADT-uri în Java sunt enumerate mai jos:

• Încapsulare: Ascunde detalii complexe de implementare în spatele unei interfețe curate.
• Reutilizabilitate : Permite implementări interne diferite (de exemplu, matrice sau listă conectată) fără a modifica utilizarea externă.
• Modularitate: Simplifica întreținerea și actualizările prin separarea logicii.
• Securitate: Protejează datele prin prevenirea accesului direct, minimizând erorile și modificările neintenționate.

Exemplu de abstracție

De exemplu, folosim valori primitive precum int float și char, înțelegând că aceste tipuri de date pot funcționa și pot fi efectuate fără a cunoaște detaliile implementării lor. ADT-urile funcționează în mod similar prin definire ce operațiuni sunt posibile fără a detalia implementarea lor.

Diferența dintre ADT-uri și UDT-uri

Tabelul de mai jos demonstrează diferența dintre ADT-uri și UDT-uri.

porniți java

Exemple de ADT-uri

Acum să înțelegem trei ADT-uri comune: List ADT Stack ADT și Queue ADT.

1. Lista ADT

Lista ADT (Abstract Data Type) este o colecție secvențială de elemente care acceptă un set de operații fără a preciza implementarea internă . Oferă o modalitate ordonată de a stoca accesul și de a modifica datele.

algoritmi de căutare

Operațiuni:

Lista ADT trebuie să stocheze datele necesare în secvență și ar trebui să aibă următoarele operații :

• obţine(): Returnează un element din listă la orice poziție dată.
• introduce(): Inserați un element în orice poziție din listă.
• elimina(): Eliminați prima apariție a oricărui element dintr-o listă nevide.
• removeAt(): Eliminați elementul dintr-o locație specificată dintr-o listă nevidă.
• înlocui(): Înlocuiți un element în orice poziție cu un alt element.
• dimensiune(): Returnează numărul de elemente din listă.
• isEmpty(): Returnează adevărat dacă lista este goală; altfel returneaza false.
• isFull(): Returnează adevărat dacă lista este plină, altfel returnează false. Se aplică numai în implementările de dimensiuni fixe (de exemplu, liste bazate pe matrice).

2. Stiva ADT

Stack ADT este o structură de date liniară care urmează principiul LIFO (Last In First Out). Permite adăugarea și îndepărtarea elementelor doar de la un capăt numit vârful stivei.

Operațiuni:

În Stack ADT, ordinea de inserare și ștergere ar trebui să fie în conformitate cu Principiul FILO sau LIFO. Elementele sunt introduse și îndepărtate de la același capăt numit vârful stivei. De asemenea, ar trebui să sprijine următoarele operațiuni:

• Apăsaţi(): Introduceți un element la un capăt al stivei numit vârf.
• pop(): Scoateți și returnați elementul din partea de sus a stivei dacă nu este gol.
• arunca o privire(): Returnați elementul din partea de sus a stivei fără a-l îndepărta dacă stiva nu este goală.
• dimensiune(): Returnează numărul de elemente din stivă.
• isEmpty(): Returnează true dacă stiva este goală; altfel returneaza false.
• isFull(): Returnează true dacă stiva este plină; altfel returneaza false. Relevant doar pentru stive cu capacitate fixă ​​(de exemplu, bazate pe matrice).

3. Coadă ADT

Queue ADT este o structură de date liniară care urmează principiul FIFO (First In First Out). Permite introducerea elementelor la un capăt (spate) și îndepărtarea de la celălalt capăt (față).

Operațiuni:

Queue ADT urmează un design similar cu Stack ADT, dar ordinea de inserare și ștergere se schimbă în FIFO. Elementele sunt introduse la un capăt (numit spate) și îndepărtate de la celălalt capăt (numit față). Ar trebui să sprijine următoarele operațiuni:

obțineți lungimea matricei în c

• coada(): Introduceți un element la sfârșitul cozii.
• în consecinţă(): Eliminați și returnați primul element al cozii dacă coada nu este goală.
• arunca o privire(): Returnează elementul cozii fără a-l elimina dacă coada nu este goală.
• dimensiune(): Returnează numărul de elemente din coadă.
• isEmpty(): Returnează true dacă coada este goală; altfel returneaza false.

Avantajele și dezavantajele ADT

Tipurile de date abstracte (ADT) au mai multe avantaje și dezavantaje care ar trebui luate în considerare atunci când decideți să le folosiți în dezvoltarea de software. Iată câteva dintre principalele avantaje și dezavantaje ale utilizării ADT-urilor:

Avantaj:

Avantajele sunt enumerate mai jos:

• Încapsulare : ADT-urile oferă o modalitate de încapsulare a datelor și operațiunilor într-o singură unitate, facilitând gestionarea și modificarea structurii datelor.
• Abstracția : ADT-urile permit utilizatorilor să lucreze cu structuri de date fără a fi nevoie să cunoască detaliile de implementare, ceea ce poate simplifica programarea și reduce erorile.
• Independența structurii datelor : ADT-urile pot fi implementate folosind diferite structuri de date care pot facilita adaptarea la nevoile și cerințele în schimbare.
• Ascunderea informațiilor : ADT-urile pot proteja integritatea datelor controlând accesul și prevenind modificările neautorizate.
• Modularitate : ADT-urile pot fi combinate cu alte ADT-uri pentru a forma structuri de date mai complexe, care pot crește flexibilitatea și modularitatea în programare.

Dezavantaje:

Dezavantajele sunt enumerate mai jos:

• deasupra capului : Implementarea ADT-urilor poate adăuga supraîncărcare în termeni de memorie și procesare, ceea ce poate afecta performanța.
• Complexitate : ADT-urile pot fi complexe de implementat, în special pentru structurile de date mari și complexe.
• Învăţare Curbă: Utilizarea ADT-urilor necesită cunoștințe despre implementarea și utilizarea lor, ceea ce poate necesita timp și efort pentru a învăța.
• Flexibilitate limitată: Unele ADT-uri pot fi limitate în funcționalitatea lor sau pot să nu fie potrivite pentru toate tipurile de structuri de date.
• Cost : Implementarea ADT-urilor poate necesita resurse și investiții suplimentare care pot crește costul dezvoltării.