Структуры Данных и Абстракции Данных

Хотя термины тип данных (или просто тип ), структура данных и абстрактный тип данных звучат похоже, но имеют они различный смысл. В языках программирования тип данных переменной обозначает множество значений, которые может принимать эта переменная. Например, переменная булевого (логического) типа может принимать только два значения: значение true (истина) и значение false (ложь) и никакие другие. Набор базовых типов данных отличается в разных языках: в языке Pascal это типы целых (integer) и действительных (real) чисел, булев (boolean) тип и символьный (char) тип. Правила конструирования составных типов данных (на основе базовых типов) также различаются в разных языках программирования: Pascal легко и быстро строит такие типы.

Абстрактный тип данных (АТД) – это математическая модель плюс различные операторы, определённые в рамках этой модели. Мы можем разрабатывать алгоритм в терминах АТД, но для реализации алгоритма в конкретном языке программирования необходимо найти способ представления АТД в терминах типов данных и операторов, поддерживаемых данным языком программирования. Для представления АТД используются структуры данных , которые представляют собой набор переменных, возможно, различных типов данных, объединённых определённым образом.

Базовым строительным блоком структуры данных является ячейка , которая предназначена для хранения значения определённого базового или составного типа данных. Структуры данных создаются путём задания имён совокупностям (агрегатам) ячеек и (необязательно) интерпретации значения некоторых ячеек как представителей (т.е. указателей) других ячеек.

В качестве простейшего механизма агрегирования ячеек в Pascal и большинстве других языков программирования можно применять (одномерный) массив, т.е. последовательность ячеек определённого типа. Массив также можно рассматривать как отображение множества индексов (таких как целые числа 1, 2, …, n) в множество ячеек. Ссылка на ячейку обычно состоит из имени массива и значения из множества индексов данного массива. В Pascal множество индексов может быть нечислового типа, например (север, восток, юг, запад), или интервального типа как (1..10).Значения всех ячеек массива должны иметь одинаковый тип данных. Объявление

Имя : array [ТипИндекса] of ТипЯчеек;

задаёт имя для последовательности ячеек, тип для элементов множества индексов и тип содержимого ячеек.

Кстати, Pascal необычайно богат на типы индексов. Многие языки программирования позволяют использовать в качестве индексов только множества последовательных целых чисел. Например, чтобы в языке Fortran в качестве индексов массива можно было использовать буквы, надо всё равно использовать целые индексы, заменяя «А» на 1, «В» на 2, и т.д.

Другим общим механизмом агрегирования ячеек в языке программирования является структура записи . Запись (record) можно рассматривать как ячейку, состоящую из нескольких других ячеек (называемых полями ), значения в которых могут быть разных типов. Записи часто группируются в массивы; тип данных определяется совокупностью типов полей записи. Например, в Pascal объявление

var

reclist : array [1..4] of record

data : real;

next : integer;

end

задаёт имя reclist (список записей) 4-элементного массива, значениями которого являются записи с двумя полями: data (данные) и next (следующий).

Третий метод агрегирования ячеек, который можно найти в Pascal и некоторых других языках программирования, - это файл . Файл, как и одномерный массив, является последовательностью значений определённого типа. Однако файл не имеет индексов: его элементы доступны только в том порядке, в каком они были записаны в файл. В отличие от файла, массивы и записи являются структурами с «произвольным доступом», подразумевая под этим, что время доступа к компонентам массива и записи не зависит от значения индекса массива или указателя поля записи. Достоинство агрегирования с помощью файла (частично компенсирующее описанный недостаток) заключается в том, что файл не имеет ограничения на количество составляющих его элементов и это количество может изменяться во время выполнения программы.

Указатели и курсоры

В дополнение к средствам агрегирования ячеек в языках программирования можно использовать указатели и курсоры. Указатель (pointer) – это ячейка, чьё значение указывает на другую ячейку. При графическом представлении структуры данных в виде схемы тот факт, что ячейка А является указателем на ячейку В, показывается с помощью стрелки от ячейки А к ячейке В.

В языке Pascal с помощью следующего объявления можно создать переменную – указатель prt , указывающую на ячейку определённого типа, например ТипЯчейки:

var

prt : ТипЯчейки

Постфикс в виде стрелки, направленной вверх, в Pascal используется как оператор разыменования, т.е. выражение prt обозначает значение (типа ТипЯчейки) в ячейке, указанной prt .

Курсор (cursor) – это ячейка с целочисленным значением, используемая для указания на массив. В качестве способа указания курсор работает так же, как и указатель, но курсор можно использовать и в языках (подобных Fo

Внимание, отключите Adblock

Вы посетили наш сайт со включенным блокировщиком рекламы!
Ссылка для скачивания станет доступной сразу после отключения Adblock!

Скачать