抽象數(shù)據(jù)類(lèi)型指的是什么？有哪些特征？

抽象數(shù)據(jù)類(lèi)型(Abstract DataType,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。抽象數(shù)據(jù)類(lèi)型的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(wú)關(guān)。

抽象數(shù)據(jù)類(lèi)型有兩個(gè)重要特征：數(shù)據(jù)抽象和數(shù)據(jù)封裝。

所謂數(shù)據(jù)抽象是指用ADT描述程序處理的實(shí)體時(shí)，強(qiáng)調(diào)的是其本質(zhì)的特征，無(wú)論內(nèi)部結(jié)構(gòu)如何變化，只要本質(zhì)特性不變，就不影響其外部使用。例如，在程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言中經(jīng)常使用的數(shù)據(jù)類(lèi)型int，它就可以理解為是一個(gè)抽象數(shù)據(jù)類(lèi)型，在不同的計(jì)算機(jī)或操作系統(tǒng)中，它的實(shí)現(xiàn)方式可能會(huì)有所不同，但它本質(zhì)上的數(shù)學(xué)特性是保持不變的。例如，int類(lèi)型的數(shù)據(jù)指的是整數(shù)，可以進(jìn)行加減乘除模等一些運(yùn)算，int類(lèi)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(lái)看，它們都是相同的。因此數(shù)據(jù)抽象的意義在于數(shù)據(jù)類(lèi)型的數(shù)學(xué)抽象特性。

而另一方面，所謂的數(shù)據(jù)封裝是指用戶(hù)在軟件設(shè)計(jì)時(shí)從問(wèn)題的數(shù)學(xué)模型中抽象出來(lái)的邏輯數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和邏輯數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上的運(yùn)算，需要通過(guò)固有數(shù)據(jù)類(lèi)型(高級(jí)編程語(yǔ)言中已實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)類(lèi)型)來(lái)實(shí)現(xiàn)，它在定義時(shí)必須給出名字及其能夠進(jìn)行的運(yùn)算操作。一旦定義了一個(gè)抽象數(shù)據(jù)類(lèi)型，程序設(shè)計(jì)中就可以像使用基本數(shù)據(jù)類(lèi)型那樣來(lái)使明它。例如，在統(tǒng)計(jì)學(xué)生信息時(shí)，經(jīng)常會(huì)使用姓名、學(xué)號(hào)、成績(jī)等信息，可以定義一個(gè)抽象數(shù)據(jù)類(lèi)型student，它封裝了姓名、學(xué)號(hào)、成績(jī)3個(gè)不同類(lèi)型的變量，這樣操作student的變量就能很方便地知道這些信息了。C語(yǔ)言中的結(jié)構(gòu)體以及C++語(yǔ)言中的類(lèi)等都是這種形式。

抽象數(shù)據(jù)類(lèi)型在定義時(shí)遵循一定的格式規(guī)范，一般抽象數(shù)據(jù)類(lèi)型的定義格式如下所示：

ADT抽象數(shù)據(jù)類(lèi)型名
{
   Data:
      數(shù)據(jù)元素之間邏輯關(guān)系的定義；
   Operation:
      操作1;
      操作2;
      
}

使用它的人可以只關(guān)心它的邏輯特征，不需要了解它的存儲(chǔ)方式。定義它的人同樣不必關(guān)心它如何存儲(chǔ)。

抽象數(shù)據(jù)類(lèi)型的定義由一個(gè)值域(Data)和定義在該值域上的一組操作(Operation)組成，若按其值的不同特性，可將抽象數(shù)據(jù)類(lèi)型細(xì)分為3類(lèi)：

(1)原子類(lèi)型。這種類(lèi)型的變量，值是不可分解的。例如int、char等這些數(shù)據(jù)類(lèi)型就無(wú)法再分解，屬于原子類(lèi)型的數(shù)據(jù)類(lèi)型。一般較少定義這種抽象數(shù)據(jù)類(lèi)型，因?yàn)楣逃袛?shù)據(jù)類(lèi)型基本都能滿(mǎn)足程序設(shè)計(jì)。

(2)固定聚合類(lèi)型。這種抽象數(shù)據(jù)類(lèi)型，其值是由確定數(shù)目的成分按一定的結(jié)構(gòu)組成的。例如，以上提到的student抽象數(shù)據(jù)類(lèi)型由姓名、學(xué)號(hào)、成績(jī)3個(gè)成分按照先后順序組成。

(3)可變聚合類(lèi)型。與固定聚合類(lèi)型相比，構(gòu)成可變聚合類(lèi)型值的成分的數(shù)目不確定。例如，定義一個(gè)“字符序列”，其中序列長(zhǎng)度是可變的，我們并不知道會(huì)有多少個(gè)字符來(lái)組成這個(gè)序列。

抽象數(shù)據(jù)類(lèi)型可以更好地使程序設(shè)計(jì)模塊化，在模塊內(nèi)部給出這些數(shù)據(jù)的表示及其操作的細(xì)節(jié)，在模塊外部使用抽象的數(shù)據(jù)和抽象的操作。而且，所定義的數(shù)據(jù)類(lèi)型的抽象層次越高，含有該抽象數(shù)據(jù)類(lèi)型的軟件模塊的復(fù)用程度也就越高。