TIPOS DE DATOS ABSTRACTOS

Un Tipo de datos abstractos (ADT) Es un modelo conceptual que define un conjunto de operaciones y comportamientos para una estructura de datos. sin especificar cómo se implementan estas operaciones o cómo se organizan los datos en la memoria. La definición de ADT sólo menciona lo que se van a realizar operaciones pero no cómo estas operaciones serán implementadas. No especifica cómo se organizarán los datos en la memoria y qué algoritmos se utilizarán para implementar las operaciones. Se llama "abstracto" porque proporciona una visión independiente de la implementación.

El proceso de proporcionar sólo lo esencial y ocultar los detalles se conoce como abstracción.

Características del TDA

Los tipos de datos abstractos (ADT) son una forma de encapsular datos y operaciones sobre esos datos en una sola unidad. Algunas de las características clave de los ADT incluyen:

Abstracción: El usuario no necesita conocer la implementación de la estructura de datos, solo se proporcionan los elementos esenciales.
Mejor conceptualización: ADT nos brinda una mejor conceptualización del mundo real.
Robusto: El programa es robusto y tiene la capacidad de detectar errores.
Encapsulación : Los ADT ocultan los detalles internos de los datos y proporcionan una interfaz pública para que los usuarios interactúen con los datos. Esto permite un mantenimiento y modificación más sencillos de la estructura de datos.
Abstracción de datos : Los ADT proporcionan un nivel de abstracción de los detalles de implementación de los datos. Los usuarios sólo necesitan saber las operaciones que se pueden realizar con los datos, no cómo se implementan esas operaciones.
Independencia de la estructura de datos : Los ADT se pueden implementar utilizando diferentes estructuras de datos, como matrices o listas vinculadas, sin afectar la funcionalidad del ADT.
Ocultación de información: Los ADT pueden proteger la integridad de los datos al permitir el acceso solo a usuarios y operaciones autorizados. Esto ayuda a evitar errores y uso indebido de los datos.
Modularidad : Los ADT se pueden combinar con otros ADT para formar estructuras de datos más grandes y complejas. Esto permite una mayor flexibilidad y modularidad en la programación.

En general, los ADT proporcionan una herramienta poderosa para organizar y manipular datos de manera estructurada y eficiente.

Esta imagen demuestra cómo un tipo de datos abstractos (ADT) oculta estructuras de datos internas (como listas enlazadas de matrices) utilizando funciones públicas y privadas que exponen solo una interfaz definida al programa de aplicación.

Tipos de datos abstractos

¿Por qué utilizar ADT?

Las razones clave para utilizar ADT en Java se enumeran a continuación:

Encapsulación: Oculta detalles de implementación complejos detrás de una interfaz limpia.
Reutilizabilidad : Permite diferentes implementaciones internas (por ejemplo, matriz o lista vinculada) sin cambiar el uso externo.
Modularidad: Simplifica el mantenimiento y las actualizaciones separando la lógica.
Seguridad: Protege los datos impidiendo el acceso directo minimizando errores y cambios no deseados.

Ejemplo de abstracción

Por ejemplo, utilizamos valores primitivos como int float y char entendiendo que estos tipos de datos pueden operar y ejecutarse sin ningún conocimiento de los detalles de su implementación. Los ADT funcionan de manera similar al definir qué operaciones son posibles sin detallar su implementación.

Diferencia entre ADT y UDT

La siguiente tabla demuestra la diferencia entre ADT y UDT.

Aspecto	Tipos de datos abstractos (ADT)	Tipos de datos definidos por el usuario (UDT)
Definición	Define una clase de objetos y las operaciones que se pueden realizar sobre ellos junto con su comportamiento esperado (semántica) pero sin especificar detalles de implementación.	Un tipo de datos personalizado creado combinando o ampliando tipos primitivos existentes que especifican tanto la estructura como las operaciones.
Enfocar	Qué operaciones están permitidas y cómo se comportan sin dictar cómo se implementan.	Cómo se organizan los datos en la memoria y cómo se ejecutan las operaciones.
Objetivo	Proporciona un modelo abstracto para definir estructuras de datos de forma conceptual.	Permite a los programadores crear implementaciones concretas de estructuras de datos utilizando tipos primitivos.
Detalles de implementación	No especifica cómo se implementan las operaciones ni cómo se estructuran los datos.	Especifica cómo crear y organizar tipos de datos para implementar la estructura.
Uso	Se utiliza para diseñar y conceptualizar estructuras de datos.	Se utiliza para implementar estructuras de datos que implementan los conceptos abstractos definidos por los ADT.
Ejemplo	Lista ADT Pila ADT Cola ADT.	Registros de enumeraciones de clases de estructuras.

Ejemplos de ADT

Ahora comprendamos tres ADT comunes: List ADT Stack ADT y Queue ADT.

1. Listar TDA

La Lista ADT (Tipo de datos abstractos) es una colección secuencial de elementos que admite un conjunto de operaciones. sin especificar la implementación interna . Proporciona una forma ordenada de almacenar el acceso y modificar datos.

Vías de lista

Operaciones:

El ADT de lista necesita almacenar los datos requeridos en la secuencia y debe tener las siguientes operaciones :

conseguir(): Devuelve un elemento de la lista en cualquier posición determinada.
insertar(): Inserta un elemento en cualquier posición de la lista.
eliminar(): Elimina la primera aparición de cualquier elemento de una lista que no esté vacía.
eliminarEn(): Elimina el elemento en una ubicación especificada de una lista que no esté vacía.
reemplazar(): Reemplace un elemento en cualquier posición con otro elemento.
tamaño(): Devuelve el número de elementos de la lista.
está vacío(): Devuelve verdadero si la lista está vacía; de lo contrario, devuelve falso.
está lleno(): Devuelve verdadero si la lista está llena; de lo contrario, devuelve falso. Solo aplicable en implementaciones de tamaño fijo (por ejemplo, listas basadas en matrices).

2. Apilar ADT

Stack ADT es una estructura de datos lineal que sigue el principio LIFO (Last In First Out). Permite agregar y eliminar elementos solo desde un extremo llamado parte superior de la pila.

Vista de la pila

Operaciones:

En Stack ADT, el orden de inserción y eliminación debe ser de acuerdo con el principio FILO o LIFO. Los elementos se insertan y eliminan desde el mismo extremo llamado parte superior de la pila. También debería soportar las siguientes operaciones:

empujar(): Inserte un elemento en un extremo de la pila llamado parte superior.
estallido(): Retire y devuelva el elemento en la parte superior de la pila si no está vacío.
ojeada(): Devuelve el elemento en la parte superior de la pila sin eliminarlo si la pila no está vacía.
tamaño(): Devuelve el número de elementos de la pila.
está vacío(): Devuelve verdadero si la pila está vacía; de lo contrario, devuelve falso.
está lleno(): Devuelve verdadero si la pila está llena; de lo contrario, devuelve falso. Solo es relevante para pilas de capacidad fija (por ejemplo, basadas en matrices).

3. Cola ADT

La cola ADT es una estructura de datos lineal que sigue el principio FIFO (primero en entrar, primero en salir). Permite introducir elementos por un extremo (trasero) y extraer por el otro extremo (frontal).

Vista de la cola

Operaciones:

El ADT de cola sigue un diseño similar al ADT de pila, pero el orden de inserción y eliminación cambia a FIFO. Los elementos se insertan en un extremo (llamado trasero) y se retiran por el otro extremo (llamado frente). Debería soportar las siguientes operaciones:

poner en cola(): Inserta un elemento al final de la cola.
respectivamente(): Elimina y devuelve el primer elemento de la cola si la cola no está vacía.
ojeada(): Devuelve el elemento de la cola sin eliminarlo si la cola no está vacía.
tamaño(): Devuelve el número de elementos de la cola.
está vacío(): Devuelve verdadero si la cola está vacía; de lo contrario, devuelve falso.

Ventajas y desventajas de la ADT

Los tipos de datos abstractos (ADT) tienen varias ventajas y desventajas que deben considerarse al decidir utilizarlos en el desarrollo de software. Estas son algunas de las principales ventajas y desventajas del uso de ADT:

Ventaja:

Las ventajas se enumeran a continuación:

Encapsulación : Los ADT proporcionan una forma de encapsular datos y operaciones en una sola unidad, lo que facilita la gestión y modificación de la estructura de datos.
Abstracción : Los ADT permiten a los usuarios trabajar con estructuras de datos sin tener que conocer los detalles de implementación, lo que puede simplificar la programación y reducir errores.
Independencia de la estructura de datos : Los ADT se pueden implementar utilizando diferentes estructuras de datos que pueden facilitar la adaptación a las necesidades y requisitos cambiantes.
Ocultación de información : Los ADT pueden proteger la integridad de los datos controlando el acceso y evitando modificaciones no autorizadas.
Modularidad : Los ADT se pueden combinar con otros ADT para formar estructuras de datos más complejas que pueden aumentar la flexibilidad y la modularidad en la programación.

Desventajas:

Las desventajas se enumeran a continuación:

Arriba : La implementación de ADT puede agregar gastos generales en términos de memoria y procesamiento, lo que puede afectar el rendimiento.
Complejidad : Los ADT pueden ser complejos de implementar, especialmente para estructuras de datos grandes y complejas.
Aprendiendo Curva: El uso de ADT requiere conocimiento de su implementación y uso, lo que puede llevar tiempo y esfuerzo aprender.
Flexibilidad limitada: Algunos ADT pueden tener una funcionalidad limitada o pueden no ser adecuados para todos los tipos de estructuras de datos.
Costo : La implementación de TDA puede requerir recursos e inversiones adicionales que pueden aumentar el costo de desarrollo.