数据抽象及三种抽象方法讲义.

实验1 抽象数据类型的表示和实现
一、实验目的
1.复习巩固C语言的结构体、指针、函数、动态分配内存等知识点。

2.掌握抽象数据类型的定义、表示和实现，为后续实验打好基础。

二、实验内容
基本要求：
设计实现抽象数据类型“三元组”。

每个三元组由任意三个实数的序列构成，基本操作包括：创建一个三元组，取三元组的任意一个分量，置三元组的任意一个分量，求三元组的最大分量，求三元组的最小分量，显示三元组，销毁三元组等。

选作内容：
实现两个三元组的对应分量相加或相减，给三元组的各分量同乘一个比例因子等操作。

三、实验步骤
1、写出“三元组（Triplet）”抽象数据类型的定义，即数据对象、数据关系、基本操作
2、练习抽象数据类型的表示和实现。

方法：用指针描述“三元组”，要求：动态分配内存。

3、完成所有基本操作的C语言实现与调用，并写测试程序。

【⼆】、什么是抽象数据类型【⼆】、什么是抽象数据类型在上⼀篇【】中我详细介绍了我对数据结构的理解，其实描述数据结构，有⼀个很好的⽅法叫抽象数据类型。

下⾯我会详细介绍抽象数据类型。

抽象数据类型英⽂名叫(Abstract Data Type)，这⾥有两个关键词，⼀个叫“数据类型”，⼀个叫“抽象”，它们分别是什么意思呢？⾸先说什么是数据类型呢？数据类型，它包含了两个东西，⼀个是“数据对象集”，就是我们说的“是什么东西”，第⼆个是“数据集合相关联的操作集”，就上我在上⼀篇中说的，我们不能单纯讲怎么去处理图书，我们是要对这些图书进⾏操作的，这两件事情：图书的摆放，对图书的操作，是紧密结合在⼀起的。

这两个东西在C语⾔⾥是独⽴处理的，但是在⼀些⾯向对象的语⾔⾥边，⽐如C++、Java，你就会发现，它们很好的为数据类型专门设计了⼀种机制，就是⼀个“类”，把这个数据集跟它相关的操作集封装在⼀个类⾥⾯。

那再说什么是抽象呢？总体来说，我们只描述数据对象集和相关的操作集"是什么"，我们不关⼼“它是怎么做到的”这个问题。

可能到现在⼀些没有基础的朋友看起来还是很抽象，没关系，我再举个例⼦，可能帮助你更好的理解抽象数据类型到底是个什么东西，这个例⼦是关于“矩阵”的抽象数据类型的定义。

⾸先我们要给这个抽象数据类型⼀个名称叫“矩阵”，然后我们要描述⼀下它的数据对象集，⼀个N M的矩阵，是由N M个矩阵的元素构成的，我们把这个元素描述成⼀个三元组a,i,j，其中a是这个矩阵元素的值，同时我们还需要知道这个矩阵元素在矩阵⾥⾯所处的位置，就是它的⾏号i和列号j，就这样描述了⼀个数据的对象集，相关联的操作集有很多很多(如下图)我们来看⼀下，为什么这个就叫做“抽象”的表⽰呢？⾸先我们来看，在描述数据对象集的时候，说a是矩阵元素的值，那这个值是float？还是double？还是int？我们在这个抽象数据类型中描述是不关⼼的，相应地，当需要对它的元素值进⾏操作的时候，我们返回的也是ElementType,是⼀个通⽤的元素类型，我在实现这个矩阵相关的所有函数的时候，我在头上写⼀个define,你需要什么，我就把它define(定义)成什么样⼦，这样的话，你实现的这些函数是跟“你那个矩阵元素到底是哪种类型”是没有关系的，哪种类型都是可以运算的。

抽象数据类型1.数据类型数据类型（data type）是⼀个值的集合和定义在这个值集上的⼀组操作的总称。

原⼦类型:如语⾔的整形、字符型等标准类型及指针等简单的导出类型和空类型。

结构类型：其值是由若⼲成分按某种结构组成的，因此是可以分解的，并且它的成分可以是⾮结构的，也可以是结构的，通常是由标准类型派⽣的。

例如，C/C++中的数组、结构等类型。

2.抽象数据类型（abstract data type, ADT）抽象数据类型是指⼀个数学模型以及定义在该模型上的⼀组操作。

它通常是指对数据的某种抽象，定义了数据的取值范围及其结构形式，以及对数据的操作的集合。

“抽象”的意义在于数据类型的数学抽象特性。

3.抽象数据类型的描述⽅法（D，S，P）D是数据对象，S是D上的关系集，P是对D的基本操作集。

4.抽象数据类型⼀般可以由数据对象、数据关系及基本操作来定义。

ADT 抽象数据类型{数据对象（数据对象的定义）数据关系（数据关系的定义）基本操作（基本操作的定义）}ADT 抽象数据类型名其中，数据对象和数据关系的定义⽤集合描述，基本操作的定义格式为返回类型基本操作名（参数表）5.对于每个操作，包含下列5个基本要素：输⼊前置条件过程输出后置条件6.基本操作有两种参数：赋值参数只为操作提供输出值；引⽤参数以&开头，除可提供输出值外，还将返回操作结果。

7.⾯向对象的程序设计（OPP）⽅法。

在⾯向对象程序设计语⾔中，借助对象描述抽象数据类型，存储结构的说明和操作函数的说明被封装在⼀个整体结构中，这个整体结构称为类（class），属于某个类的具体变量称为对象（object）。

8.ADT和类的概念实际上反映了程序或软件设计的两层抽象：ADT相当于是在概念层（抽象层）上描述问题，⽽类相当于是在实现层上描述问题。

抽象数据类型与C++中类的对应关系如下：抽象数据类型——类数据对象——数据成员（属性）基本操作——成员函数（⽅法）。

抽象数据类型数据结构的三个⽅⾯：数据的逻辑结构：线性结构：线性表、栈、队⾮线性结构：树形结构、图形结构数据的存储结构：顺序存储、链式存储数据的运算：插⼊、删除、修改、查找、排序什么叫数据的逻辑结构？表⽰数据元素之间的逻辑关系，即从逻辑关系上描述数据，它与数据的存储⽆关，是独⽴于计算机的。

集合结构：仅同属⼀个集合线性结构：⼀对⼀ 线性树结构：⼀对多 ⾮线性图结构：多对多 ⾮线性什么叫数据的物理结构？物理结构亦称存储结构，是数据的逻辑结构在计算机存储器内的表⽰（或映像）。

它依赖于计算机。

存储结构详解：“数据元素”的映像“关系”的映像两种不同的存储结构：顺序存储结构、链式存储结构什么是数据的运算？在数据的逻辑结构上定义的操作算法。

它在数据的存储结构上实现。

最常⽤的数据运算有5种：插⼊，删除，修改，查找，排序抽象数据类型（Abstract Data Type）数据：数据是指能够输⼊到计算机当中，且能被计算机接受和处理的，字符，图形，图像，⾳频，视频等的总称。

数据类型：是⼀个值的集合和定义在该值集上的⼀组操作的总称。

int、string、float、double这些数据类型均包含两个内容：⼀是数据对象集，它确定了⼀个取值范围，就像书店⾥的每⼀本书⼀样。

另⼀个是作⽤域数据对象集上的操作集，也就是仅作⽤于相应的数据元素集合上，就像从书架上找书和向书架上插⼊新书这些操作仅对应于相应书架⼀样。

这两个内容在c语⾔中是独⽴处理的，⽽在⾯向对象程序设计语⾔中，则是将两者封装在⼀起，称为类。

抽象数据类型：由⽤户定义，⽤以表⽰应⽤问题的数据模型。

它由基本的数据类型构成，并包括⼀组相关的服务（或称操作）。

它与数据类型实质上是⼀个概念，但其特征是使⽤与实现分离，实⾏封装和信息隐蔽（独⽴于计算机）。

定义抽象数据类型“复数”ADT Complex{数据对象：D {e1,e2 e1,e2∈RealSet}数据关系：R1 {<e1,e2> | e1是复数的实数部分，|e2是复数的虚数部分}}基本操作：AssignComplex（&Z,v1，v2）操作结果：构造复数Z，其实部和虚部分别被赋以参数v1和v2的值DestroyComplex（&Z）操作结果：复数Z被销毁。

抽象数据的名词解释抽象数据是计算机科学中一个重要概念，用于描述一类具体数据的共同特征和操作。

它是对真实世界中事物的抽象和模拟，以便能够通过计算机进行有效地处理。

抽象数据是数据类型的一个关键组成部分，它定义了数据对象的属性和方法，可以被视作对现实世界中某个实体的一种抽象。

在计算机科学中，抽象数据可以被分为两种类型：原子数据和结构数据。

原子数据是不可再分解的最小数据单位，是数据对象的基本元素。

示例包括整数、字符、布尔值等。

原子数据的特点是它们的值是不可变的，即无法改变其本身的值。

相反，结构数据则由多个原子数据组合而成，形成了一种层次结构。

示例包括数组、记录、链表等。

与原子数据不同的是，结构数据可以被修改或包含其他数据类型。

抽象数据的定义不直接依赖于具体的编程语言或实现细节，而是建立在通用的数据抽象层面上。

通过定义数据对象的属性和操作，可以对这些数据对象进行统一管理和处理。

数据属性描述了数据对象的特征和信息，可以访问和修改这些属性。

数据操作定义了数据对象的行为和可使用的方法，可以对数据对象执行各种操作，如读取、写入、修改等。

在抽象数据中，数据对象被看作黑盒子，用户只关心对象的行为和结果，而不需要了解内部的实现细节。

这种封装性可以提高代码的可维护性和可重用性。

例如，当我们使用数组数据类型时，我们只需关注如何访问和操作数组元素，而不需要关心底层实现的细节。

这种封装性可以使程序更加简洁、模块化和易于理解。

抽象数据的还具有一些常见的特性。

其中之一是数据的可见性。

数据对象的可见性定义了可以访问和操作数据对象的范围。

例如，私有数据只能在对象内部访问和修改，而公共数据可以在系统中的任何地方进行访问和修改。

另一个特性是数据的一致性。

数据对象的一致性要求数据对象在任何时候都处于有效状态，即数据对象的属性应该满足一定的约束条件。

一致性的维护需要通过正确的数据操作来保证。

抽象数据是软件开发中的核心概念之一，它提供了一种高层次的数据抽象方法，以便能够更容易地以逻辑方式处理和管理数据。

什么是数据结构抽象数据类型及面向对象概念模板算法定义(1)什么是数据结构？数据结构是计算机科学和信息技术领域中的一个重要概念，用于描述数据的组织、存储和管理方式。

简单来说，数据结构就是指在计算机上组织和存储数据的一种特定方式。

抽象数据类型及面向对象概念抽象数据类型（Abstract Data Type，简称ADT）是指一类既具有相同数据类型性质又具有相同的数据操作性质的数据类型。

ADT是从用户需求角度出发描述数据类型的，而不是从数据存储和处理的角度。

因此，ADT的概念更加抽象、通用和可扩展。

面向对象（Object Oriented，简称OO）是一种编程范型，它将数据和行为封装到对象中，通过继承、多态等特性来定义对象间的交互关系。

面向对象的编程思想借鉴了人类认知世界的方式，更加符合日常的思考和表达方式。

模板模板（Template）是一种泛型编程范式，是指将函数或类中具体的类型参数用类型参数代替，以达到一种通用的、不适用于某一种具体类型的、适用于所有类型的代码。

C++中的STL库（标准模板库）就是一个典型的例子，通过通用的代码，实现了多种数据结构和算法。

算法定义算法是指一种用于解决问题的有限步骤的描述，是一种可行可实现思路的明确描述。

算法具有输入、输出、有限性、明确性、有效性、确定性等特性。

例如最常见的排序、查找、图形处理等问题，都可以通过正确的算法得到解决。

以上就是关于数据结构、抽象数据类型、模板和算法的基本概念和定义。

这些概念都是计算机科学和信息技术领域中的重要内容，对于理解计算机领域的基础知识和开发实践都具有重要意义。

数据是描述客观事物的数值、字符以及能输入机器且能被处理的各种符号集合。

换句话说，数据是对客观事物采用计算机能够识别、存储和处理的形式所进行的描述；是计算机加工处理的对象。

包括数值、字符、声数据元素是组成数据的基本单位一个数据元素可由若干个数据项组成（）数据对象是性质相同的数据元素的集合，是数据的一个子集。

…}，字母字符数据对象是集合象。

由此可看出，不论数据元素集合是无限集（如整数集）Data Structure）数据元素相互之间的关系称为结构（ Structure ），有四种基本结构。

集合结构：结构中的数据元素之间除了同属于一个集合的关系外，无任何其它关系。

线性结构：结构中的数据元素之间存在着一对一的线性关系。

图状结构或网状结构：结构中的数据元素之间存在着多对多的任意关系。

为数据结构的有限集，S是D上关系的有限集。

表示复数的虚部。

存储结构（又称物理结构）是逻辑结构在计算机中的存储映象，是逻辑结构在计算机中的实现，它包括据元素的表示和关系的表示形式化描述：要存入机器中，建立一从，使S（D逻辑结构与存储结构的关系为：数据结构的内容可归纳为三个部分：逻辑结构、存储结构和运算集合。

按某种逻辑关系组织起来的一批数据，按一定的映象方式把它存放在计算机的存储器中，并在这些数据上定义了一个运算的集合，(Data Type)数据类型是一组性质相同的值集合以及定义在这个值集合上的一组操作的总称合，即该类型的取值范围，以及该类型中可允许使用的一组运算。

例如高级语言中的数据类型就是已经实现的从这个意义上讲，数据类型是高级语言中允许的变量种类，计算机中使用的是二进制数，汇编语言中则可给出各种数据的十进制表示，如二进制数据的抽象; 使用者在编程时可以直接使用据抽象，出现了数据类型，(Abstract Data Type)）是指基于一类逻辑关系的数据类型以及定义在这个类型之上的一组操作。

抽象数据类型的定义取决于客观存在的一组逻辑特性，而与其在计算机内如何表示和实现无关，即不论其内部结构如何变化，只要它的数学特性不变，都不影响其外部使用。

抽象数据类型名词解释抽象数据类型抽象数据类型(abstract data type)抽象数据类型是对具体数据类型的扩充，它提供了多种方式来组织数据，如二进制、结构化文本等。

在许多情况下，数据类型并不能全面反映系统的需求，于是出现了抽象数据类型。

抽象数据类型描述一个计算机系统可以使用哪些数据类型，其中每种数据类型定义了一组操作。

从设计角度看，一个抽象数据类型是特定于某个具体硬件和软件平台的，但是这个类型被应用到任何一个硬件和软件平台上都将具有相同的含义。

抽象数据类型分类根据实现该抽象数据类型所用数据元素的类型，可以将抽象数据类型分为：基本数据类型：具有通用性的数据类型，其定义简单。

抽象数据类型中的所有操作，都可以使用基本数据类型中的成员来实现。

具体数据类型：不具有通用性，其定义较复杂。

从设计角度看，由于具体数据类型中的成员可能要受到硬件的制约，使得设计人员不得不考虑到硬件的具体类型。

抽象数据类型的主要特点： 1、在抽象数据类型定义中，不仅包括对象的引用和数据元素的数据值，还定义了操作和函数调用关系。

2、抽象数据类型中，常量成员只能按照预先确定的格式传送，字符串长度必须遵循预先确定的长度。

3、抽象数据类型的数据元素是按照不同规则组合在一起的。

4、抽象数据类型允许用户建立新的数据类型。

2、抽象数据类型的内部表示法：用对象的名称作为指针，与数据元素的数据类型相联系的一种表示方法。

有两种形式，一种是与其它数据类型相联系的形式；另一种是与标识符相联系的形式。

3、接口方法：指用来说明一个类能够用于实现另一个类的功能的类型信息。

接口方法的定义很简单，它总是指向对象的内部或者是指向一个成员函数。

4、基类：也叫做父类或者是上级类。

基类实现的是一个类的数据操作。

基类中定义的每个数据操作都要有目的地实现。

5、派生类：也叫子类或者是下级类。

派生类实现的是一个类的功能。

6、虚基类：也叫做基类或者是自身。

虚基类就是一个类，其中定义的每个数据操作都无需实现。