An Abstraktný typ údajov (ADT) je koncepčný model, ktorý definuje súbor operácií a správania pre dátovú štruktúru bez špecifikácie, ako sa tieto operácie vykonávajú alebo ako sú dáta organizované v pamäti. Definícia ADT hovorí len o tom, čo operácie sa majú vykonať ale nie ako tieto operácie sa vykonajú. Nešpecifikuje, ako budú dáta usporiadané v pamäti a aké algoritmy budú použité na implementáciu operácií. Nazýva sa „abstraktný“, pretože poskytuje pohľad nezávislý od implementácie.

Proces poskytovania len toho najnutnejšieho a skrývania detailov je známy ako abstrakcie.

Vlastnosti ADT

Abstraktné dátové typy (ADT) predstavujú spôsob zapuzdrenia údajov a operácií s týmito údajmi do jednej jednotky. Niektoré z kľúčových funkcií ADT zahŕňajú:

• Abstrakcia: Užívateľ nemusí poznať implementáciu dátovej štruktúry, poskytuje len to najnutnejšie.
• Lepšia koncepcia: ADT nám poskytuje lepšiu konceptualizáciu skutočného sveta.
• Robustný: Program je robustný a má schopnosť zachytiť chyby.
• Zapuzdrenie : ADT skrývajú interné podrobnosti údajov a poskytujú používateľom verejné rozhranie na interakciu s údajmi. To umožňuje jednoduchšiu údržbu a úpravu dátovej štruktúry.
• Abstrakcia údajov : ADT poskytujú úroveň abstrakcie od podrobností implementácie údajov. Používatelia potrebujú poznať iba operácie, ktoré možno vykonať s údajmi, nie to, ako sú tieto operácie implementované.
• Nezávislosť štruktúry údajov : ADT môžu byť implementované pomocou rôznych dátových štruktúr, ako sú polia alebo prepojené zoznamy, bez ovplyvnenia funkčnosti ADT.
• Skrytie informácií: ADT môžu chrániť integritu údajov tým, že povolia prístup iba oprávneným používateľom a operáciám. To pomáha predchádzať chybám a zneužitiu údajov.
• Modularita : ADT je ​​možné kombinovať s inými ADT na vytvorenie väčších a komplexnejších dátových štruktúr. To umožňuje väčšiu flexibilitu a modularitu v programovaní.

Celkovo ADT poskytujú výkonný nástroj na organizovanie a manipuláciu s údajmi štruktúrovaným a efektívnym spôsobom.

Tento obrázok ukazuje, ako abstraktný dátový typ (ADT) skrýva interné dátové štruktúry (ako polia prepojené zoznamy) pomocou verejných a súkromných funkcií, ktoré aplikačnému programu vystavujú iba definované rozhranie.

Prečo používať ADT?

Hlavné dôvody, prečo používať ADT v jazyku Java, sú uvedené nižšie:

• Zapuzdrenie: Skrýva zložité implementačné detaily za čisté rozhranie.
• Opätovná použiteľnosť : Umožňuje rôzne interné implementácie (napr. pole alebo prepojený zoznam) bez zmeny externého použitia.
• Modularita: Zjednodušuje údržbu a aktualizácie oddelením logiky.
• Zabezpečenie: Chráni údaje tým, že zabraňuje priamemu prístupu a minimalizuje chyby a neúmyselné zmeny.

Príklad abstrakcie

Napríklad používame primitívne hodnoty ako int float a char s vedomím, že tieto dátové typy môžu fungovať a byť s nimi vykonávané bez znalosti detailov ich implementácie. ADT fungujú podobne definovaním aké operácie sú možné bez podrobného popisu ich vykonávania.

Rozdiel medzi ADT a UDT

Nižšie uvedená tabuľka ukazuje rozdiel medzi ADT a UDT.

koľko miest v Spojených štátoch amerických

Príklady ADT

Teraz pochopme tri bežné ADT: Zoznam ADT Zásobník ADT a ADT vo fronte.

1. Uveďte zoznam ADT

Zoznam ADT (Abstract Data Type) je sekvenčná kolekcia prvkov, ktorá podporuje súbor operácií bez špecifikácie internej implementácie . Poskytuje usporiadaný spôsob ukladania údajov o prístupe a ich úpravy.

Operácie:

Zoznam ADT potrebuje uložiť požadované údaje v poradí a mal by mať nasledujúce operácie :

• získať(): Vráti prvok zo zoznamu na ľubovoľnú pozíciu.
• vložiť(): Vložte prvok na ľubovoľné miesto v zozname.
• odstrániť(): Odstráňte prvý výskyt akéhokoľvek prvku z neprázdneho zoznamu.
• removeAt(): Odstráňte prvok na určenom mieste z neprázdneho zoznamu.
• nahradiť(): Nahraďte prvok na ľubovoľnej pozícii iným prvkom.
• veľkosť (): Vráti počet prvkov v zozname.
• isEmpty(): Ak je zoznam prázdny, vráti hodnotu true; inak vráti false.
• isFull(): Ak je zoznam plný, vráti hodnotu true, inak vráti hodnotu false. Použiteľné iba v implementáciách s pevnou veľkosťou (napr. zoznamy založené na poliach).

2. Stack ADT

Stack ADT je ​​lineárna dátová štruktúra, ktorá sa riadi princípom LIFO (Last In First Out). Umožňuje pridávať a odstraňovať prvky iba z jedného konca nazývaného vrch zásobníka.

Operácie:

V Stack ADT by poradie vkladania a odstraňovania malo byť podľa princípu FILO alebo LIFO. Prvky sa vkladajú a vyberajú z rovnakého konca, ktorý sa nazýva horná časť stohu. Mal by tiež podporovať nasledujúce operácie:

• TAM(): Vložte prvok na jeden koniec stohu nazývaný vrch.
• pop(): Odstráňte a vráťte prvok v hornej časti stohu, ak nie je prázdny.
• nahliadnuť (): Vráťte prvok v hornej časti stohu bez toho, aby ste ho vybrali, ak stoh nie je prázdny.
• veľkosť (): Vráti počet prvkov v zásobníku.
• isEmpty(): Ak je zásobník prázdny, vráti hodnotu true; inak vráti false.
• isFull(): Ak je zásobník plný, vráti hodnotu true; inak vráti false. Relevantné len pre zásobníky s pevnou kapacitou (napr. založené na poliach).

3. Front ADT

Queue ADT je ​​lineárna dátová štruktúra, ktorá sa riadi princípom FIFO (First In First Out). Umožňuje vkladanie prvkov na jeden koniec (zadný) a vyberanie z druhého konca (predné).

Operácie:

Queue ADT má podobný dizajn ako Stack ADT, ale poradie vkladania a odstraňovania sa mení na FIFO. Prvky sa vkladajú na jeden koniec (nazývaný zadný) a vyberajú sa z druhého konca (nazývaný predný). Mal by podporovať nasledujúce operácie:

chrome adresný riadok

• zaradiť (): Vložte prvok na koniec frontu.
• podľa toho(): Odstráňte a vráťte prvý prvok frontu, ak front nie je prázdny.
• nahliadnuť (): Vráťte prvok frontu bez jeho odstránenia, ak front nie je prázdny.
• veľkosť (): Vráti počet prvkov vo fronte.
• isEmpty(): Vráťte true, ak je front prázdny; inak vráti false.

Výhody a nevýhody ADT

Abstraktné dátové typy (ADT) majú niekoľko výhod a nevýhod, ktoré je potrebné zvážiť pri rozhodovaní o ich použití pri vývoji softvéru. Tu sú niektoré z hlavných výhod a nevýhod používania ADT:

Výhoda:

Výhody sú uvedené nižšie:

• Zapuzdrenie : ADT poskytujú spôsob na zapuzdrenie údajov a operácií do jednej jednotky, čo uľahčuje správu a úpravu štruktúry údajov.
• Abstrakcia : ADT umožňujú používateľom pracovať s dátovými štruktúrami bez toho, aby museli poznať detaily implementácie, čo môže zjednodušiť programovanie a znížiť chyby.
• Nezávislosť štruktúry údajov : ADT môžu byť implementované pomocou rôznych dátových štruktúr, ktoré môžu uľahčiť prispôsobenie sa meniacim sa potrebám a požiadavkám.
• Skrytie informácií : ADT môžu chrániť integritu údajov riadením prístupu a zabránením neoprávneným úpravám.
• Modularita : ADT je ​​možné kombinovať s inými ADT za účelom vytvorenia zložitejších dátových štruktúr, ktoré môžu zvýšiť flexibilitu a modularitu v programovaní.

Nevýhody:

Nevýhody sú uvedené nižšie:

• Nad hlavou : Implementácia ADT môže zvýšiť réžiu z hľadiska pamäte a spracovania, čo môže ovplyvniť výkon.
• Zložitosť : Implementácia ADT môže byť zložitá, najmä pre veľké a zložité dátové štruktúry.
• Učenie Krivka: Používanie ADT si vyžaduje znalosť ich implementácie a používania, čo si môže vyžadovať čas a námahu na učenie.
• Obmedzená flexibilita: Niektoré ADT môžu byť obmedzené vo svojej funkčnosti alebo nemusia byť vhodné pre všetky typy dátových štruktúr.
• náklady : Implementácia ADT môže vyžadovať dodatočné zdroje a investície, ktoré môžu zvýšiť náklady na vývoj.