07. SPA1 - Apstraktni Tipovi Podataka

7/24/2019 07. SPA1 - Apstraktni Tipovi Podataka

1/33

APSTRAKTNI TIPOVIPODATAKA

Strukture podataka i algoritmi 1


2/33

Ugraeni tipovi u Javi

Type Values Operations

boolean false, true || && !

char Unicode characters (as for int)

int negative, zero, positive

whole numbers

+ - * / %

< > == etc.

float negative, zero, positive

floating-point numbers

+ - * / %

< > == etc.

String sequences of

characters

+ length

charAt etc.


3/33

Uvoenje novih tipova

Da bismo definisali novi tip, potrebno je definisatinjegove vrednosti, reprezentaciju podataka ioperacije.

U Javi koristimo deklaraciju klase:Atributi (polja) odreuju vrednosti i reprezentaciju podataka.

Konstruktorii metodisu operacije.

Svaki objekat: ima svoje vrednosti atributa

je kreiran nekim konstruktorom moe biti izmenjen pozivom nekog svog metoda.


4/33

4

Primer: tip podataka Person(1)

Deklaracija klase:

publicclassPerson {

publicString surname, forename;publicintyearOfBirth;

publicPerson (String sname, String fname,intyear) {

this.surname = sname; }

publicchangeName (String newName) {

this.surname = newName;}

}


5/33

Primer: tip podataka Person(2)

Primena u aplikaciji:Person p1 =

newPerson("Curie", "Pierre", 1859);

Person p2 =

newPerson("Sklodowska", "Marie", 1867);

p2.changeName(p1.surname);


6/33

Primer: tip podataka Date(1)

Deklaracija klase:

publicclassDate {

// Each Datevalue is a past, present, or future date.

// This date is represented by a year number y, a month number// m(112), and a day-in-month number d(131):

publicinty, m, d;

publicDate (inty, intm, intd) {

// Construct a date with year y, month m, and day-in-month d.

if(m < 1 || ) throw;this.y = y; this.m = m; this.d = d;

}


7/33


Deklaracija klase (nastavak):publicvoidadvance (intn) {

// Advance this date by ndays (where n 0).inty = this.y, m = this.m,

d = this.d + n;

for(;;) {intlast = ; // no. of days in m/yif(d


8/33


Primena u aplikaciji:

Date today = newDate(2001, 2, 14);

today.advance(16);

System.out.println(today.y + '-' +today.m

+ '-' + today.d);

Ovo bi trebalo da odtampa 2001-3-2.


9/33

Primer: tip podataka Date (4)

Problem: Ovakva struktura podataka dozvoljavanekonzistentne podatke (npr., m= 0; ili m= 2 i d=

30).

Konstruktori i metodi bi trebali da budu implementiranida ne dozvoljavaju ovakve vrednosti. Npr:

Date today = newDate(2001, 2, 30);

bi trebalo da baci izuzetak.

Ali ta ako se poljima pristupa direktno?Date today = newDate(2001, 2, 14);

today.d += 16;


10/33


Drugaija reprezentacija podataka:publicclassDate {


// This date is represented by a day-in-epoch number d//

(where 0 represents 1 January 2000):

publicintd;

publicDate (inty, intm, intd) { }

publicvoidadvance (intn) { }

}

Ovakvom imlementacijom metod advanceje bri, aliDate()je sporiji.


11/33


Postojei kod aplikacije:Date today = newDate(2001, 2, 14);

today.advance(16);

System.out.println(today.y+ '-' + today.m

+ '-' + today.d);

GekaPogrena vrednost Geka


12/33

public ili private reprezentacija

podataka Ako je reprezentacija podataka public:

Kod aplikacije moe da kreira nekonzistentne

vrednosti.

Postojei kod aplikacije moe postati sintaksnoneispravan ako se promeni reprezentacija.

Ako je reprezentacija podataka private:

+ Aplikacija ne moe da kreira nekonzistentne

vrednosti.

+ Postojei kod aplikacije ne moe postati sintaksno

neispravan ako se promeni reprezentacija.


13/33

Apstraktni tipovi podataka

Apstraktni tip podataka(abstract data type- ADT)je opisan: Skupom vrednosti

Skupom operacija.

Nije opisan reprezentacijom podataka.

Reprezentacija podataka je private, tako daaplikacija nema pristup podacima. (To mogu samooperacije.)

Reprezentacija podataka je promenljiva, bez efektana kod aplikacije. (Samo operacije moraju bitiouvane.)


14/33

Specifikacija ADT-a (1)

Za svaki ADT treba da postoji dogovor-ugovor koji: specificira skup vrednosti ADT-a

specificira svaku operaciju ADT-a(tj., ime operacije, parametre i tipove parametara, tippovratne vrednosti i ponaanje operacije).

U ugovoru se ne specificira reprezentacija podatakaniti algoritmi za implementaciju operacija.

Ponaanje operacije opisuje efekat vidljiv od stranekoda aplikacije.

Primer ponaanja: pretraiti niz. Primer algoritama sa takvim ponaanjem: linearna pretraga,

binarna pretraga...


15/33

Specifikacija ADT-a (2)

Programer ADT-a preuzima odgovornost daimplementira ADT koji zadovoljava ugovor.

Programer aplikacije radi sa ADT-om jedino prekooperacija specificiranih u ugovoru.

Podela odgovornosti: Programera ADT-a ne zanima u kakvim aplikacijama e se

ADT koristiti.

Programer aplikacije ne mora da zna kako je ADTimplementiran.

Podela odgovornosti je kljuni koncept kod dizajniranjai implementacije velikih sistema.


16/33

Primer: ugovor za DateADT (1)

1) Vrednosti moraju biti svi prethodni, sadanji i

budui datumi.

2) Konstruisati datum iz godine y, meseca mi dana d.

3) Porediti datume.

4) Ispisati datum u nekom razumljivom formatu, npr.y-m-d.

5) Uveati datum za ndana.


17/33


Ugovor kao okvir klase:publicclassDate {


private;

publicDate (inty, intm, intd);


publicintcompareTo (Date that);

// Return1 if this date is earlier than that,

// or 0 if this date is equal to that,

// or +1 if this date is later than that.publicString toString ();

// Return this date rendered in ISO format.

publicvoidadvance (intn);

// Advance this date by ndays (where n 0).

}


18/33


Kod aplikacije:

Date today = ;

Date easter = newDate(2001, 4, 15);

today.advance(16);

if(today.compareTo(easter)< 0)

System.out.println(today.toString());

Kod koji se ne kompajlira:today.d+= 16;

System.out.println(today.y+ '-' + today.m

+ '-' + today.d);

grekagreka


19/33

Implementacija ADT-a

Implementacija ADT-a podrazumeva:

Odabir polgodne reprezentacije podataka

Odabir algoritma za svaku operaciju.

Reprezentacija podataka mora biti privatna.

Reprezentacija podataka mora da pokrije sve

mogue vrednosti.

Algoritmi moraju biti konzistentni sa reprezentacijompodataka.


20/33

Primer: prva implementacija Date

ADT-a (1)

Deklaracija klase:publicclassDate {


// This date is represented by a year number y, a month number

// m, and a day-in-month number d:privateinty, m, d;


// Construct a date with year y, month m, and day-in-month d.this.y = y; this.m = m; this.d = d;

}


21/33


ADT-a(2)

publicintcompareTo (Date that) {


// or 0 if this date is equal to that,

// or +1 if this date is later than that.return(this.y < that.y ? -1 :

this.y > that.y ? +1 :

this.m < that.m ? -1 :

this.m > that.m ? +1 :

this.d < that.d ? -1 :

this.d > that.d ? +1 : 0);

}


22/33


ADT-a (3)

publicString toString () {

// Return this date rendered in ISO format.

return(this.y + '-' + this.m + '-'

+ this.d);

}

publicvoidadvance (intn) {

// Advance this date by ndays (where n 0).

}

}

komplikovano


23/33

Primer: druga implementacija DateADT-a (1)

Deklaracija klase:

publicclassDate {


// This date is represented by a day-in-epoch number d

// (where 0 represents 1 January 2000):privateintd;



;

this.d = ;}

komplikovano


24/33


publicintcompareTo (Date that) {


// or 0 if this date is equal to that,// or +1 if this date is later than that.return(this.d < that.d ? -1 :

this.d > that.d ? +1 : 0);

}


25/33


publicString toString () {

// Return this date rendered in ISO format.inty, m, d;

;return(y + '-' + m + '-' + d);

}

publicvoidadvance (intn) {

// Advance this date by ndays (where n 0).this.d += n;

}

}

komplikovano


26/33

Dizajn ADT-a (1)

Operacije su dovoljne ako zadovoljavaju svezahteve ADT-a.

Da li aplikacija moe biti korektno napisana

korienjem iskljuivo poziva operacija?

Operacija je neophodnaako nije viak uzahtevima ADT-a.

Da li operacija moe biti izbegnuta?

Dobro dizajniran ADT sadri operacije koje suneophodne i dovoljne za ispunjenje zahteva.


27/33

Primer: dizajn DateADT-a (1)

publicclassDate {

private;


publicintcompareTo (Date that);

publicString toString ();


}

Sve operacije su dovoljne.

Sve operacije su neophodne.


28/33


publicclassDate {

private;


publicintgetYear ();publicintgetMonth ();

publicintgetDay ();

}

Ove operacije su dovoljne. (Operacije poreenja iispisa datuma su nezgrapnije ali i dalje mogue).

Sve operacije su neophodne.


29/33


publicclassDate {

private;publicDate (inty, intm, intd);

publicintcompareTo (Date that);publicString toString ();publicvoidadvance (intn);publicvoidadvance1Day ();

} Operacija advance1Daynije neophodna.


30/33

Dizajn ADT-a (2)

constructorje operacija koja kreira vrednost ADT-a. accessorje operacija koja koristi vrednost ADT-a da bi

izraunala vrednost nekog drugog tipa.

transformerje operacija koja rauna novu vrednostpostojeeg ADT-a.

Dobro dizajniran ADT sadri barem jedan constructor,accessor i transformer. Constructor-i i transformer-izajedno mogu da generiu sve vrednosti ADT-a.


31/33

Dizajn ADT-a (3)

Transformer je: mutativeako prepisuje staru vrednost ADT-a nekom

novom vrednou

applicativeako vraa novu vrednost ADT-a, bez

menjanja stare vrednostinpr. metode saberi i saberiNa kod polinoma.

Vrednosti ADT-a mogu biti:

mutableako ADT obezbeuje barem jedanmutative transformer

immutableako ADT ne obezbeuje ni jedanmutative transformer.


32/33


publicclassDate {

private;


publicintcompareTo (Date that);publicString toString ();


}

constructor

mutative

transformer

accessoraccessor


33/33


publicclassDate {

private;


publicintcompareTo (Date that);publicString toString ();

publicDate plus (intn);

}

constructor

applicative

transformer

accessoraccessor

Documents

07. SPA1 - Apstraktni Tipovi Podataka