Kiểu dữ liệu trừu tượng – (ADT) doc

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) Spring 2004 Data Structure & Algorithm - Nguyen Tri Tuan - Khoa CNTT ĐH KHTN Tp.HCM 2 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 2 Spring 2004 Data Structure & Algorithm - Nguyen Tri Tuan - Khoa CNTT ĐH KHTN Tp.HCM 3 Kiểu dữ liệu trừu tượng (ADT)  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 Spring 2004 Data Structure & Algorithm - Nguyen Tri Tuan - Khoa CNTT ĐH KHTN Tp.HCM 4 Kiểu dữ liệu trừu tượng (ADT)  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 3 Spring 2004 Data Structure & Algorithm - Nguyen Tri Tuan - Khoa CNTT ĐH KHTN Tp.HCM 5 Kiểu dữ liệu trừu tượng (ADT)  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  … Spring 2004 Data Structure & Algorithm - Nguyen Tri Tuan - Khoa CNTT ĐH KHTN Tp.HCM 6 Kiểu dữ liệu trừu tượng (ADT)  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  … 4 Spring 2004 Data Structure & Algorithm - Nguyen Tri Tuan - Khoa CNTT ĐH KHTN Tp.HCM 7 Kiểu dữ liệu trừu tượng (ADT) 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 Spring 2004 Data Structure & Algorithm - Nguyen Tri Tuan - Khoa CNTT ĐH KHTN Tp.HCM 8 Kiểu dữ liệu trừu tượng (ADT) 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 5 Spring 2004 Data Structure & Algorithm - Nguyen Tri Tuan - Khoa CNTT ĐH KHTN Tp.HCM 9 Kiểu dữ liệu trừu tượng (ADT)  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 Spring 2004 Data Structure & Algorithm - Nguyen Tri Tuan - Khoa CNTT ĐH KHTN Tp.HCM 10 Kiểu dữ liệu trừu tượng (ADT) Che dấu các thao tác xử lý cục bộ 6 Spring 2004 Data Structure & Algorithm - Nguyen Tri Tuan - Khoa CNTT ĐH KHTN Tp.HCM 11 So sánh một số cài đặt kiểu dữ liệu…  Danh sách liên kết (Linked-list)  Ngăn xếp (Stack)  Cây nhị phân tìm kiếm (BST) Spring 2004 Data Structure & Algorithm - Nguyen Tri Tuan - Khoa CNTT ĐH KHTN Tp.HCM 12 So sánh một số cài đặt kiểu dữ liệu… Danh sách liên kết (Linked-list) 7 Spring 2004 Data Structure & Algorithm - Nguyen Tri Tuan - Khoa CNTT ĐH KHTN Tp.HCM 13 So sánh một số cài đặt kiểu dữ liệu… // 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; NODE *pTail; unsigned int Count; // số nút trong danh sách } Spring 2004 Data Structure & Algorithm - Nguyen Tri Tuan - Khoa CNTT ĐH KHTN Tp.HCM 14 So sánh một số cài đặt kiểu dữ liệu… // 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); 8 Spring 2004 Data Structure & Algorithm - Nguyen Tri Tuan - Khoa CNTT ĐH KHTN Tp.HCM 15 So sánh một số cài đặt kiểu dữ liệu… 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 Spring 2004 Data Structure & Algorithm - Nguyen Tri Tuan - Khoa CNTT ĐH KHTN Tp.HCM 16 So sánh một số cài đặt kiểu dữ liệu… // Cài đặt theo hướng đối tượng class LINKED_LIST { private: struct NODE // 1 nút trong danh sách { INFOdata; NODE *pNext; // trỏđến nút kế tiếp }; unsigned int Count; // Số nút trong danh sách NODE *pHead; NODE *pTail; … 9 Spring 2004 Data Structure & Algorithm - Nguyen Tri Tuan - Khoa CNTT ĐH KHTN Tp.HCM 17 So sánh một số cài đặt kiểu dữ liệu… // 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 Spring 2004 Data Structure & Algorithm - Nguyen Tri Tuan - Khoa CNTT ĐH KHTN Tp.HCM 18 So sánh một số cài đặt kiểu dữ liệu… Ngăn xếp (Stack) 10 Spring 2004 Data Structure & Algorithm - Nguyen Tri Tuan - Khoa CNTT ĐH KHTN Tp.HCM 19 So sánh một số cài đặt kiểu dữ liệu… // 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 }; Spring 2004 Data Structure & Algorithm - Nguyen Tri Tuan - Khoa CNTT ĐH KHTN Tp.HCM 20 So sánh một số cài đặt kiểu dữ liệu… // Cài đặt theo hướng cấu trúc (dùng danh sách liên kết) // Khai báo cấu trúc 1 phần tử trong Stack typedef struct tagSTACK_NODE { int Data; tagSTACK_NODE *pNext; } STACK_NODE; // Khai báo cấu trúc Stack typedef struct STACK { int StkCount; STACK_NODE *StkTop; } [...]... và việc xây dựng các kiểu dữ liệu tổng quát 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 Spring 2004 Data Structure & Algorithm - Nguyen Tri Tuan - Khoa CNTT ĐH KHTN Tp.HCM 32 16 Áp dụng Template và việc xây dựng các kiểu dữ liệu tổng quát Áp dụng... 2004 Data Structure & Algorithm - Nguyen Tri Tuan - Khoa CNTT ĐH KHTN Tp.HCM 27 So sánh một số cài đặt kiểu dữ liệu Cài đặt BST bằng hướng đối tượng Spring 2004 Data Structure & Algorithm - Nguyen Tri Tuan - Khoa CNTT ĐH KHTN Tp.HCM 28 14 So sánh một số cài đặt kiểu dữ liệu // Cài đặt theo hướng đối tượng class BST { private: struct NODE { int Data; NODE *pLeft; NODE *pRight; // 1 nút trong cây // trỏ... 29 So sánh một số cài đặt kiểu dữ liệu // 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); } Spring 2004 Data Structure & Algorithm - Nguyen Tri Tuan - Khoa CNTT ĐH KHTN Tp.HCM 30 15 So sánh một số cài đặt kiểu dữ liệu Nhận xét ? Spring... các kiểu dữ liệu tổng quát 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,… Spring 2004 Data Structure & Algorithm - Nguyen Tri Tuan - Khoa CNTT ĐH KHTN Tp.HCM 33 Áp dụng Template và việc xây dựng các kiểu dữ liệu tổng quát // Xây dựng template class STACK template class STACK... đặt kiểu dữ liệu // Cài đặt theo hướng cấu trúc // - 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); Spring 2004 Data Structure & Algorithm - Nguyen Tri Tuan - Khoa CNTT ĐH KHTN Tp.HCM 21 So sánh một số cài đặt kiểu dữ liệu ... đặt kiểu dữ liệu // Cài đặt theo hướng đối tượng (dùng linked-list) class STACK { private: struct NODE // 1 nút trong stack { int data; 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 Spring 2004 Data Structure & Algorithm - Nguyen Tri Tuan - Khoa CNTT ĐH KHTN Tp.HCM 24 12 So sánh một số cài đặt kiểu dữ. .. int Pop(T &outitem); int Top(T &outitem); } Spring 2004 Data Structure & Algorithm - Nguyen Tri Tuan - Khoa CNTT ĐH KHTN Tp.HCM 34 17 Áp dụng Template và việc xây dựng các kiểu dữ liệu tổng quát // Sử dụng STACK // với các kiểu dữ liệu khác nhau STACK intStack; STACK chrStack(1000); STACK fltStack(50); Spring 2004 Data Structure & Algorithm - Nguyen Tri Tuan - Khoa CNTT ĐH KHTN... Tp.HCM 21 So sánh một số cài đặt kiểu dữ liệu // Cài đặt theo hướng đối tượng (dùng mảng) class STACK { private: int *StkArray; int StkMax; int StkTop; int IsEmpty(); int IsFull(); … Spring 2004 Data Structure & Algorithm - Nguyen Tri Tuan - Khoa CNTT ĐH KHTN Tp.HCM 22 11 So sánh một số cài đặt kiểu dữ liệu // Cài đặt theo hướng đối tượng (dùng mảng)…(tt) public: // constructors và destructor STACK(int... mảng Spring 2004 Data Structure & Algorithm - Nguyen Tri Tuan - Khoa CNTT ĐH KHTN Tp.HCM 24 12 So sánh một số cài đặt kiểu dữ liệu Cây nhị phân tìm kiếm (BST) Spring 2004 Data Structure & Algorithm - Nguyen Tri Tuan - Khoa CNTT ĐH KHTN Tp.HCM 25 So sánh một số cài đặt kiểu dữ liệu // Cài đặt theo hướng cấu trúc typedef struct tagBT_NODE { int Data; tagBT_NODE *pLeft; // con trỏ đến nút con trái tagBT_NODE... trong cây BT_NODE *pRoot; // con trỏ đến nút gốc }; // cấu trúc cây nhị phân tìm kiếm Spring 2004 Data Structure & Algorithm - Nguyen Tri Tuan - Khoa CNTT ĐH KHTN Tp.HCM 26 13 So sánh một số cài đặt kiểu dữ liệu // 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); . 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) Spring 2004 Data. 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. Tri Tuan - Khoa CNTT ĐH KHTN Tp.HCM 6 Kiểu dữ liệu trừu tượng (ADT)  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