数据抽象与封装概述hred

数据抽象与封装概述

• 抽象与封装是两个重要的程序设计手段，主要是用来驾驭程序的复杂度和提高程序的安全性，便于大型程序的设计、理解与维护。

• 对于一个程序实体而言，
• 抽象是指该程序实体外部可观察到的行为，使用者不考虑该程序实体的内部是如何实现的。（复杂度控制）
• 封装是指把该程序实体内部的具体实现细节对使用者隐藏起来，只对外提供一个接口。（信息保护）

• 主要的程序抽象与封装机制包括：
• 过程抽象与封装
• 数据抽象与封装

• 过程抽象与封装
• 过程抽象
• 用一个名字来代表一段完成一定功能的程序代码，代码的使用者只需要知道代码的名字以及相应的功能，而不需要知道对应的程序代码是如何实现的。
• 过程封装
• 把命名代码的具体实现隐藏起来（对使用者不可见，或不可直接访问），使用者只能通过代码名字来使用相应的代码。
• 命名代码所需要的数据是通过参数来获得，计算结果通过返回值机制返回。
• 实现过程抽象与封装的程序实体通常称为子程序。在C/C++语言中，子程序用函数来表示。
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过程抽象与封装是基于功能分解与复合的过程式程序设计的基础

• 数据抽象与封装
• 数据抽象
• 只描述对数据能实施哪些操作以及这些操作之间的关系，数据的使用者不需要知道数据的具体表示形式（数组或链表等）
• 数据封装
• 把数据及其操作作为一个整体（封装体）来进行实现，其中，数据的具体表示被隐藏起来（使用者不可见，或不可直接访问），对数据的访问（使用）只能通过封装体对外接口中提供的操作来完成。
• 与过程抽象与封装相比，数据抽象与封装能够实现更好的数据保护。
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数据抽象与封装是面向对象程序的基础，其中的对象体现了数据的抽象与封装
• 例子：栈的使用
• 栈是一种由若干具有线性次序关系的元素所构成的复合数据，对栈只能实施两种操作：
• 进栈（push）：往栈中增加一个元素
• 退栈（pop）：从栈中删除一个元素
• 上述两个操作满足一个重要性质： 对于操作序列：push(...); ...pop(...); ... ;push(x);pop(y); ，它满足：x == y 即，增加/删除操作在线性序列的同一端（称为栈顶）进行， 后进先出（Last In First Out，简称LIFO）是它的基本特征。
• 栈的应用
• 隐式：函数调用时局部变量等的内存管理（分配/释放）。
• 显式：应用程序中对一些数据的管理。例如，把表达式的中缀表示转成后缀表示的程序中，要用到一个操作符栈。
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中缀表达式与后缀表达式
中缀表达式：a+b/c-d
后缀表达式：abc/+d-
好处：忽略了对于优先级的判断
可以运用栈来实现
• 栈的实现
• 定义一个数据类型来表示栈数据
• 第一种操作：直接操作
• 第二种：过程抽象与封装

重大隐患：数据定义与操作的定义是分开的，二者之间没有必然的联系，仅仅依靠操作的参数类型把二者关联起来。

例如，下面函数f的参数类型也为Stack，因此用它也能操作栈数据st，从而会破坏st所具有的栈性质。
再者，数据依然是公开的，用户依然可以直接操作😭
• 第三种：数据封装
• 数据表示：定义栈数据类型
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如此一来，用户将不再能直接操作top与buffer，只能够调用开放的接口