如何理解數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的抽象數(shù)據(jù)類型

謝琪林 攀枝花學(xué)院 智能制造學(xué)院

在編程語言中存在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（Abstract Data Type,ADT）這樣的一門學(xué)科，很多初學(xué)者對抽象數(shù)據(jù)類型出現(xiàn)理解困難問題，應(yīng)用無從談起的情況，今天我們一起來談?wù)剶?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)C 語言實(shí)現(xiàn)的正確認(rèn)識(shí)以及初步的應(yīng)用。

抽象數(shù)據(jù)類型這個(gè)概念有兩個(gè)關(guān)鍵字，即：抽象，和數(shù)據(jù)類型。我們先來談?wù)凜 語言環(huán)境下數(shù)據(jù)類型的概念。

數(shù)據(jù)類型：一組性質(zhì)相同的值的集合以及定義在此集合上的一些操作的總稱。此中有集合與操作兩個(gè)關(guān)鍵字。

什么性質(zhì)相同的值的集合？就是一類數(shù)據(jù)?；緮?shù)據(jù)類型被人做是最基本地，不可再劃分的數(shù)據(jù)，一般就是整形、浮點(diǎn)型性質(zhì)相同的值的集合在C 語言中包括：

在C 語言中，按照取值不同，數(shù)據(jù)類型可分為兩類：

①、原子類型：是不可再分解的基本類型，包括整型、實(shí)型、字符型等。

②、結(jié)構(gòu)類型：由若干的類型組合而成，是可以再分解的。例如：整型數(shù)組是由若干整型數(shù)據(jù)組合而成的。

比如：在C 語言中，聲明變量int a,b,這就意味著在給變量a、b 賦值時(shí)不能超出int 的取值范圍，變量a 和b 的運(yùn)算只能是int 類型所允許的運(yùn)算。

其對應(yīng)的操作有：

數(shù)據(jù)類型按值的不同進(jìn)行劃分。在高級語言中，每個(gè)變量、常量及表達(dá)式都有各自的取值范圍，類型就用來說明變量或表達(dá)式的取值范圍和所能進(jìn)行的操作。

無論是什么計(jì)算機(jī)或計(jì)算機(jī)語言都會(huì)面臨著整型運(yùn)算、實(shí)數(shù)運(yùn)算、字符運(yùn)算等操作，我們可以考慮把他們抽象出來。

那么抽象是指抽取出事物具有普遍性的本質(zhì)。它是抽出問題的特征而忽略非本質(zhì)的細(xì)節(jié)，是對具體事物的一個(gè)概括。抽象是一種思考問題的方式，它隱藏了復(fù)雜的細(xì)節(jié)，只保留了實(shí)現(xiàn)目標(biāo)所必須的信息。

ADT 是指一個(gè)數(shù)學(xué)模型以及定義在這個(gè)模型上的一組操作，其定義僅僅取決于它的一組邏輯特性，而與它在計(jì)算機(jī)中的表示和實(shí)現(xiàn)無關(guān)。其作用比如你要實(shí)現(xiàn)對一個(gè)班級同學(xué)信息管理的系統(tǒng)，如果你只用基本數(shù)據(jù)類型那么你需要定義很多數(shù)據(jù)類型的變量比如名字、性別、出生地、生日之類的，操作起來不是非常方便，但用抽象數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)就簡單了，直接把這些信息放包裝在一個(gè)新的數(shù)據(jù)類型中，然后就可以直接定義這樣的一個(gè)變量就可以了。所以我們可以得出結(jié)論：ADT 和數(shù)據(jù)類型在實(shí)質(zhì)上是一個(gè)概念，只不過是對數(shù)據(jù)類型的進(jìn)一步抽象，不僅限于各種不同的計(jì)算機(jī)處理器中已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)類型，還包括為解決更為復(fù)雜的問題而由用戶自定義的復(fù)雜數(shù)據(jù)類型，是一個(gè)數(shù)學(xué)模型以及定義在其上的一組操作組成，其一般的定義

例如，int 類型的數(shù)據(jù)表示的是整數(shù)，可以進(jìn)行加減乘除模等一些運(yùn)算，int 類型數(shù)據(jù)的這些數(shù)學(xué)特性保持不變，那么在編程者來看，他們都是相同的。因此，數(shù)據(jù)抽象泛指除基本數(shù)據(jù)類型以外的數(shù)據(jù)類型。其意義在于數(shù)據(jù)類型的數(shù)學(xué)抽象特性。在C 語言中實(shí)現(xiàn)的具體形式就是結(jié)構(gòu)體，在C++就是類的定義。

例如，在統(tǒng)計(jì)學(xué)生信息時(shí)常使用姓名、學(xué)號、成績等信息，我們可以定義這樣的一個(gè)抽象數(shù)據(jù)類型student,它封裝了姓名、學(xué)號、成績?nèi)齻€(gè)不同類型的變量，這樣操作student 的變量就能夠很方便的知道這些信息了。C 語言中的結(jié)構(gòu)體以及C++、java 語言中的類等都是這種形式。

ADT 是由若干基本數(shù)據(jù)類型歸并之后形成的一種新的數(shù)據(jù)類型，這種類型由用戶定義，功能操作比基本數(shù)據(jù)類型更多，一般包括結(jié)構(gòu)體和類。其實(shí)說白了，ADT 就是把一些有一定關(guān)聯(lián)的基本數(shù)據(jù)類型打包，然后當(dāng)做新的數(shù)據(jù)類型使用。

至于有什么用，這個(gè)用處可大了。比如你要實(shí)現(xiàn)對一個(gè)人地信息管理，如果你只用基本數(shù)據(jù)類型那么你需要定義很多數(shù)據(jù)類型的變量比如名字、性別、出生地、生日之類的，并且操作起來不方便。如果用抽象數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)就簡單了，直接把這些信息放包裝在一個(gè)新的數(shù)據(jù)類型中，然后就可以直接定義這樣的一個(gè)變量就可以了。