Kiểu dữ liệu trừu tượng – (ADT) doc

Spring 2004 Data Structure & Algorithm - Nguyen Tri Tuan - Khoa CNTT ĐH KHTN Tp.HCM 1 Trình bày khái niệm tổng quát về kiểu dữ liệu Cài đặt các kiểu dữ liệu theo hướng cấu trúc Cà

Trang 1

Spring 2004 Data Structure & Algorithm - Nguyen Tri Tuan - Khoa CNTT ĐH KHTN Tp.HCM 1

Trình bày khái niệm tổng

quát về kiểu dữ liệu

Cài đặt các kiểu dữ liệu theo hướng cấu trúc

Cài đặt các kiểu dữ liệu theo hướng đối tượng bằng C++

Kiểu dữ liệu trừu tượng – (ADT)

Nội dung trình bày

Kiểu dữ liệu trừu tượng (ADT)

So sánh một số cài đặt kiểu dữ liệu theo

hướng cấu trúc và cài đặt kiểu dữ liệu theo

hướng đối tượng bằng C++

Áp dụng Template và việc xây dựng các

kiểu dữ liệu tổng quát

Trang 2

ADT - Abstract Data Type

Kiểu dữ liệu trừu tượng: T = <V, O>

V (Values - miền giá trị): tập hợp các giá trị

mà kiểu T có thể nhận

O (Operators – các thao tác): tập hợp các thao

tác cơ bản được định nghĩa trên V

Ví dụ:

T = int:

V = {-32768 +32767}

O = {+, -, *, div, mod, >, >=, <, <=, ==, !=,…}

Có nhiều cách để xây dựng các kiểu dữ

liệu, và không có 1 qui định cụ thể về việc

cần phải xây dựng các thao tác như thế nào

Trang 3

Cài đặt kiểu dữ liệu theo hướng cấu trúc (struct):

Áp dụng khi chưa có công cụ lập trình hướng đối

tượng

Xây dựng các thao tác dưới dạng những thủ tục/hàm

Các thao tác và dữ liệu (V, O) tách rời nhau

Dữ liệu không được “bảo vệ”, vì ta có thể truy xuất

đến ở bất cứ đâu trong phạm vi mà dữ liệu đã được

định nghĩa

…

Cài đặt kiểu dữ liệu theo hướng đối tượng:

Dữ liệu và thao tác được tích hợp lại

Dữ liệu được “ẩn” (hiding) và bảo vệ, tránh

những truy xuất trực tiếp

Chương trình chỉ truy xuất đến dữ liệu thông

qua các thao tác đã được định nghĩa

Trang 4

Ưu điểm của cài đặt kiểu dữ liệu bằng hướng đối tượng

Chương

trình

Dữ liệu và các thao tác

Yêu cầu truy xuất dữ liệu

Kết quả thực hiện

Bảo vệ

Truy xuất “tự do” đến dữ liệu

Program Data

Add

Remove

Find

Display

Program

Yêu cầu

Kết quả

Dữ liệu được “bảo vệ”

Data

Add

Remove

Find

Display

Trang 5

Cài đặt kiểu dữ liệu theo hướng đối

tượng…: (tt)

Có thể “che dấu” những thao tác xử lý cục

bộ, giúp đơn giản hoá việc sử dụng bằng cách

chỉ cung cấp cho người dùng những thao tác

thực sự cần thiết

Nâng cao tính “module hoá” của chương trình

Che dấu các thao tác xử lý cục bộ

Trang 6

So sánh một số cài đặt kiểu dữ liệu…

Danh sách liên kết (Linked-list)

Ngăn xếp (Stack)

Cây nhị phân tìm kiếm (BST)

Danh sách liên kết (Linked-list)

Trang 7

// Cài đặt theo hướng cấu trúc

typedef struct tagNODE {

INFO data;

tagNODE *pNext;

} NODE;

// Quản lý danh sách bằng con trỏ đầu và cuối

typedef struct LINKED_LIST {

NODE *pHead;

unsigned int Count; // số nút trong danh sách

}

// Cài đặt theo hướng cấu trúc … (tt)

// Xây dựng các thao tác cơ bản

void CreateEmptyList(LINKED_LIST &list);

int IsEmptyList(const LINKED_LIST &list);

int CountNode(const LINKED_LIST &list);

int InsertNode(LINKED_LIST &list, int index,

INFO newdata);

int DeleteNode(LINKED_LIST &list, NODE *pPrev,

NODE *pCurr);

void TraverseList(const LINKED_LIST &list);

NODE *FindNode(const LINKED_LIST &list, <KeyType> key);

Trang 8

Cài đặt danh sách liên kết theo hướng đối tượng

Chương trình

sử dụng List Dữ liệu của List

Gọi thao tác Kết quả

Interface

Create

Insert

Traverse

Delete

Find

Client

Server

// Cài đặt theo hướng đối tượng

class LINKED_LIST {

private:

struct NODE // 1 nút trong danh sách

{

INFO data;

NODE *pNext; // trỏ đến nút kế tiếp

};

unsigned int Count; // Số nút trong danh sách

NODE *pHead;

NODE *pTail;

…

Trang 9

// Cài đặt theo hướng đối tượng…(tt)

public:

// constructors và destructor:

LINKED_LIST();

LINKED_LIST(const LINKED_LIST &aList);

~List();

// các thao tác

int IsEmpty() const;

int Count() const;

int Insert(int index, INFO newdata);

int Delete(NODE *pPrev, NODE *pCurr);

void Traverse();

NODE *Find(<KeyType> key);

} // end class

Ngăn xếp (Stack)

Trang 10

// Cài đặt theo hướng cấu trúc (dùng mảng)

typedef struct STACK {

int *StkArray; // mảng chứa các phần tử

int StkMax; // số phần tử tối đa

int StkTop; // vị trí đỉnh Stack

};

// Cài đặt theo hướng cấu trúc (dùng danh sách liên kết)

// Khai báo cấu trúc 1 phần tử trong Stack

typedef struct tagSTACK_NODE {

} STACK_NODE;

// Khai báo cấu trúc Stack

typedef struct STACK {

STACK_NODE *StkTop;

}

Trang 11

// - Định nghĩa các thao tác

int InitStack(STACK &s, int MaxItems);

int IsEmpty(const STACK &s);

int IsFull(const STACK &s);

int Push(STACK &s, int newitem);

int Pop(STACK &s, int &outitem);

int StackTop(const STACK &s, int &outitem);

// Cài đặt theo hướng đối tượng (dùng mảng)

class STACK {

private:

int *StkArray;

int StkMax;

int StkTop;

int IsEmpty();

int IsFull();

…

Trang 12

// Cài đặt theo hướng đối tượng (dùng mảng)…(tt)

public:

// constructors và destructor

STACK(int MaxItems = N);

STACK(const STACK &aStack);

~STACK();

// các thao tác

int Push(int newitem);

int Pop(int &outitem);

int Top(int &outitem);

}

// Cài đặt theo hướng đối tượng (dùng linked-list)

class STACK {

private:

{

NODE *pNext; // trỏ đến nút kế tiếp

};

unsigned int Count; // Số nút trong stack

NODE *pHead;

public:

// các thao tác tương tự như cách dùng mảng

}

Trang 13

Cây nhị phân tìm kiếm (BST)

typedef struct tagBT_NODE {

tagBT_NODE *pLeft; // con trỏ đến nút con trái

tagBT_NODE *pRight; // con trỏ đến nút con phải

typedef struct BIN_TREE {

BT_NODE *pRoot; // con trỏ đến nút gốc

}; // cấu trúc cây nhị phân tìm kiếm

Trang 14

// Cài đặt theo hướng cấu trúc…(tt)

void BSTCreate(BIN_TREE &t);

int BSTIsEmpty(const BIN_TREE &t);

BT_NODE *BSTSearch(const BT_NODE *pCurr, int Key);

int BSTInsert(BT_NODE *&pCurr, int Key);

void _Delete(BT_NODE *&pCurr);

BT_NODE *_SearchStandFor(BT_NODE *&p,

BT_NODE *pCurr);

int BSTDelete(BT_NODE *&pCurr, int Key);

void BSTNLR(const BT_NODE *pCurr);

Cài đặt BST bằng hướng đối tượng

Trang 15

// Cài đặt theo hướng đối tượng

class BST {

private:

struct NODE // 1 nút trong cây

{

int Data;

NODE *pLeft; // trỏ đến nút con trái NODE *pRight; // trỏ đến nút con phải };

unsigned int Count; // Số nút trong cây

NODE *pRoot;

void _Delete(NODE *&pCurr);

NODE *_SearchStandFor(NODE *&p, NODE *pCurr);

…

// Cài đặt theo hướng đối tượng…(tt)

public:

BST();

~BST();

int IsEmpty();

NODE *Search(const NODE *pCurr, int Key);

int Insert(NODE *&pCurr, int Key);

int Delete(NODE *&pCurr, int Key);

void NLR(const NODE *pCurr);

}

Trang 16

Nhận xét ?

Vấn đề:

Ta muốn sử dụng cấu trúc Stack với các kiểu

dữ liệu khác nhau: int, char, float,…

Tất cả các thao tác căn bản không thay đổi

Nếu xây dựng theo hướng cấu trúc…

…Ta phải xây dựng nhiều kiểu Stack

Trang 17

Áp dụng Template và class cho phép xây

dựng các kiểu dữ liệu “tổng quát”

VD Linked-List/Stack/Queue/Tree với các

phần tử có thể là kiểu int, char, string,

struct XYZ,…

// Xây dựng template class STACK

template <class T> class STACK {

private:

T *StkArray;

int StkMax, StkTop;

int IsEmpty();

int IsFull();

public:

STACK(int MaxItems = N);

~STACK();

int Push(T newitem);

int Pop(T &outitem);

int Top(T &outitem);

}

Trang 18

// Sử dụng STACK

// với các kiểu dữ liệu khác nhau

STACK <int> intStack;

STACK <char> chrStack(1000);

STACK <float> fltStack(50);

Thanks for your attention

Định dạng
Số trang	18
Dung lượng	284,57 KB