An Abstrakt datatype (ADT) er en konseptuell modell som definerer et sett med operasjoner og atferd for en datastruktur uten å spesifisere hvordan disse operasjonene implementeres eller hvordan data er organisert i minnet. Definisjonen av ADT nevner bare hva operasjoner skal utføres men ikke hvordan disse operasjonene vil bli gjennomført. Den spesifiserer ikke hvordan data vil bli organisert i minnet og hvilke algoritmer som skal brukes for å implementere operasjonene. Det kalles "abstrakt" fordi det gir et implementeringsuavhengig syn.

Prosessen med å gi bare det viktigste og skjule detaljene er kjent som abstraksjon.

Funksjoner av ADT

Abstrakte datatyper (ADT) er en måte å kapsle inn data og operasjoner på disse dataene i en enkelt enhet. Noen av nøkkelfunksjonene til ADT-er inkluderer:

• Abstraksjon: Brukeren trenger ikke å kjenne til implementeringen av datastrukturen, bare det vesentlige er gitt.
• Bedre konseptualisering: ADT gir oss en bedre konseptualisering av den virkelige verden.
• Robust: Programmet er robust og har evnen til å fange opp feil.
• Innkapsling : ADT-er skjuler de interne detaljene til dataene og gir et offentlig grensesnitt for brukere å samhandle med dataene. Dette muliggjør enklere vedlikehold og modifikasjon av datastrukturen.
• Dataabstraksjon : ADT-er gir et abstraksjonsnivå fra implementeringsdetaljene til dataene. Brukere trenger bare å vite operasjonene som kan utføres på dataene, ikke hvordan disse operasjonene implementeres.
• Datastrukturuavhengighet : ADT-er kan implementeres ved hjelp av forskjellige datastrukturer som arrays eller koblede lister uten å påvirke funksjonaliteten til ADT.
• Skjuler informasjon: ADT-er kan beskytte integriteten til dataene ved kun å tillate tilgang til autoriserte brukere og operasjoner. Dette bidrar til å forhindre feil og misbruk av dataene.
• Modularitet : ADT-er kan kombineres med andre ADT-er for å danne større mer komplekse datastrukturer. Dette gir større fleksibilitet og modularitet i programmeringen.

Generelt gir ADT et kraftig verktøy for å organisere og manipulere data på en strukturert og effektiv måte.

Dette bildet demonstrerer hvordan en abstrakt datatype (ADT) skjuler interne datastrukturer (som arrays koblede lister) ved å bruke offentlige og private funksjoner som eksponerer bare et definert grensesnitt til applikasjonsprogrammet.

Hvorfor bruke ADT?

De viktigste grunnene til å bruke ADT-er i Java er oppført nedenfor:

• Innkapsling: Skjuler komplekse implementeringsdetaljer bak et rent grensesnitt.
• Gjenbrukbarhet : Tillater forskjellige interne implementeringer (f.eks. array eller koblet liste) uten å endre ekstern bruk.
• Modularitet: Forenkler vedlikehold og oppdateringer ved å skille logikk.
• Sikkerhet: Beskytter data ved å forhindre direkte tilgang og minimerer feil og utilsiktede endringer.

Eksempel på abstraksjon

For eksempel bruker vi primitive verdier som int float og char med forståelse av at disse datatypene kan operere og utføres på uten kunnskap om implementeringsdetaljer. ADT-er fungerer på samme måte ved å definere hvilke operasjoner som er mulige uten å detaljere gjennomføringen.

Forskjellen mellom ADT-er og UDT-er

Tabellen nedenfor viser forskjellen mellom ADT og UDT.

zip-kommando i linux

Eksempler på ADT

La oss nå forstå tre vanlige ADT-er: List ADT Stack ADT og Queue ADT.

1. List ADT

List ADT (Abstract Data Type) er en sekvensiell samling av elementer som støtter et sett med operasjoner uten å spesifisere den interne implementeringen . Det gir en ordnet måte å lagre tilgang og endre data på.

Operasjoner:

List ADT må lagre de nødvendige dataene i sekvensen og bør ha følgende operasjoner :

• bli(): Returner et element fra listen på en gitt posisjon.
• sett inn(): Sett inn et element hvor som helst i listen.
• fjerne(): Fjern den første forekomsten av et element fra en ikke-tom liste.
• removeAt(): Fjern elementet på et spesifisert sted fra en ikke-tom liste.
• erstatte(): Erstatt et element hvor som helst med et annet element.
• størrelse(): Returner antall elementer i listen.
• isEmpty(): Returner true hvis listen er tom; ellers returner false.
• erFull(): Returner true hvis listen er full ellers returner false. Kun aktuelt i implementeringer med fast størrelse (f.eks. array-baserte lister).

2. Stable ADT

Stack ADT er en lineær datastruktur som følger LIFO-prinsippet (Last In First Out). Den lar elementer legges til og fjernes bare fra den ene enden som kalles toppen av stabelen.

Operasjoner:

I Stack ADT bør rekkefølgen for innsetting og sletting være i henhold til FILO- eller LIFO-prinsippet. Elementer settes inn og fjernes fra samme ende som kalles toppen av stabelen. Den skal også støtte følgende operasjoner:

• trykk(): Sett inn et element i den ene enden av stabelen som kalles toppen.
• pop(): Fjern og returner elementet på toppen av stabelen hvis det ikke er tomt.
• kikk(): Returner elementet på toppen av stabelen uten å fjerne det hvis stabelen ikke er tom.
• størrelse(): Returner antall elementer i stabelen.
• isEmpty(): Returner true hvis stabelen er tom; ellers returner false.
• erFull(): Returner sann hvis stabelen er full; ellers returner false. Bare relevant for stabler med fast kapasitet (f.eks. array-basert).

3. Kø ADT

Queue ADT er en lineær datastruktur som følger FIFO-prinsippet (First In First Out). Den lar elementer settes inn i den ene enden (bak) og fjernes fra den andre enden (foran).

Operasjoner:

Kø ADT følger et design som ligner på Stack ADT, men rekkefølgen for innsetting og sletting endres til FIFO. Elementer settes inn i den ene enden (kalt bak) og fjernes fra den andre enden (kalt foran). Den skal støtte følgende operasjoner:

streng av lengde

• kø(): Sett inn et element på slutten av køen.
• deretter(): Fjern og returner det første elementet i køen hvis køen ikke er tom.
• kikk(): Returner elementet i køen uten å fjerne det hvis køen ikke er tom.
• størrelse(): Returner antall elementer i køen.
• isEmpty(): Returner true hvis køen er tom; ellers returner false.

Fordeler og ulemper med ADT

Abstrakte datatyper (ADT) har flere fordeler og ulemper som bør vurderes når du bestemmer deg for å bruke dem i programvareutvikling. Her er noen av de viktigste fordelene og ulempene ved å bruke ADT:

Fordel:

Fordelene er listet opp nedenfor:

• Innkapsling : ADT-er gir en måte å innkapsle data og operasjoner i en enkelt enhet, noe som gjør det enklere å administrere og endre datastrukturen.
• Abstraksjon : ADT-er lar brukere jobbe med datastrukturer uten å måtte kjenne til implementeringsdetaljene, noe som kan forenkle programmering og redusere feil.
• Datastrukturuavhengighet : ADT-er kan implementeres ved hjelp av ulike datastrukturer som kan gjøre det lettere å tilpasse seg endrede behov og krav.
• Skjuler informasjon : ADT-er kan beskytte integriteten til data ved å kontrollere tilgang og forhindre uautoriserte modifikasjoner.
• Modularitet : ADT-er kan kombineres med andre ADT-er for å danne mer komplekse datastrukturer som kan øke fleksibiliteten og modulariteten i programmering.

Ulemper:

Ulempene er listet opp nedenfor:

• Overhead : Implementering av ADT-er kan legge til overhead når det gjelder minne og prosessering som kan påvirke ytelsen.
• Kompleksitet : ADT-er kan være komplekse å implementere spesielt for store og komplekse datastrukturer.
• Læring Kurve: Å bruke ADT krever kunnskap om implementering og bruk, noe som kan ta tid og krefter å lære.
• Begrenset fleksibilitet: Noen ADT-er kan være begrenset i funksjonalitet eller kanskje ikke være egnet for alle typer datastrukturer.
• Koste : Implementering av ADT-er kan kreve ekstra ressurser og investeringer som kan øke kostnadene ved utvikling.