抽象データ型

アン 抽象データ型 (ADT) データ構造の一連の操作と動作を定義する概念モデルです。 これらの操作がどのように実装されるかを指定せずに またはメモリ内でデータがどのように編成されるか。 ADT の定義では、次のことのみが言及されています。 操作が実行される しかしそうではありません どうやって これらの操作が実装されます。データがメモリ内でどのように編成されるか、および操作の実装にどのようなアルゴリズムが使用されるかについては指定されていません。 これは、実装に依存しないビューを提供するため、「抽象」と呼ばれます。

必要不可欠なものだけを提供し、詳細を隠すプロセスは、抽象化。

ADTの特徴

抽象データ型 (ADT) は、データとそのデータに対する操作を 1 つのユニットにカプセル化する方法です。 ADT の主な機能には次のようなものがあります。

抽象化: ユーザーは、必要なものだけが提供されるため、データ構造の実装を知る必要はありません。
より良い概念化: ADT を使用すると、現実世界をより適切に概念化できます。
屈強： このプログラムは堅牢であり、エラーを検出する機能があります。
カプセル化 : ADT はデータの内部詳細を隠し、ユーザーがデータを操作するためのパブリックインターフェイスを提供します。これにより、データ構造のメンテナンスと変更が容易になります。
データの抽象化 : ADT は、データの実装詳細からあるレベルの抽象化を提供します。ユーザーは、データに対して実行できる操作のみを知る必要があり、それらの操作がどのように実装されるかは知りません。
データ構造の独立性 : ADT は、ADT の機能に影響を与えることなく、配列やリンクリストなどのさまざまなデータ構造を使用して実装できます。
情報の隠蔽: ADT は、許可されたユーザーと操作のみにアクセスを許可することで、データの整合性を保護できます。これは、エラーやデータの悪用を防ぐのに役立ちます。
モジュール性 : ADT を他の ADT と組み合わせて、より大規模で複雑なデータ構造を形成できます。これにより、プログラミングの柔軟性とモジュール性が向上します。

全体として、ADT は、構造化された効率的な方法でデータを整理および操作するための強力なツールを提供します。

このイメージは、抽象データ型 (ADT) が、定義されたインターフェイスのみをアプリケーションプログラムに公開するパブリック関数とプライベート関数を使用して内部データ構造 (配列リンクリストなど) を隠す方法を示しています。

抽象データ型

ADT を使用する理由

Java で ADT を使用する主な理由を以下に示します。

カプセル化: 複雑な実装の詳細をクリーンなインターフェイスの背後に隠します。
再利用性 : 外部の使用法を変更せずに、さまざまな内部実装 (配列やリンクリストなど) を許可します。
モジュール性: ロジックを分離することでメンテナンスと更新を簡素化します。
安全： 直接アクセスを防止してデータを保護し、バグや意図しない変更を最小限に抑えます。

抽象化の例

たとえば、int float や char などのプリミティブ値は、実装の詳細を知らなくてもこれらのデータ型が操作および実行できることを理解して使用しています。 ADT は、次のように定義することで同様に動作します。 どのような操作が可能かを、その実装の詳細を説明せずに説明します。

ADTとUDTの違い

以下の表は、ADT と UDT の違いを示しています。

側面	抽象データ型 (ADT)	ユーザー定義データ型 (UDT)
意味	オブジェクトのクラスと、それらに対して実行できる操作を、その期待される動作 (セマンティクス) とともに定義しますが、実装の詳細は指定しません。	構造と操作の両方を指定する既存のプリミティブ型を結合または拡張することによって作成されるカスタムデータ型。
集中	実装方法を指定することなく、どのような操作が許可され、どのように動作するか。	データがメモリ内でどのように編成され、操作がどのように実行されるか。
目的	概念的な方法でデータ構造を定義するための抽象モデルを提供します。	プログラマーがプリミティブ型を使用してデータ構造の具体的な実装を作成できるようにします。
実装の詳細	操作の実装方法やデータの構造については指定しません。	構造を実装するためにデータ型を作成および編成する方法を指定します。
使用法	データ構造を設計および概念化するために使用されます。	ADT によって定義された抽象概念を実現するデータ構造を実装するために使用されます。
例	リスト ADT スタック ADT キュー ADT。	クラス列挙レコードを構造化します。

ADT の例

ここで、List ADT、Stack ADT、Queue ADT という 3 つの一般的な ADT について理解しましょう。

1.ADTのリスト

リスト ADT (抽象データ型) は、一連の操作をサポートする要素の順次コレクションです。 内部実装を指定せずに 。これは、アクセスを保存し、データを変更するための順序付けられた方法を提供します。

リストの争い

操作:

List ADT は必要なデータをシーケンスに格納する必要があり、次の操作を行う必要があります。 :

得る（）： リストの任意の位置にある要素を返します。
入れる（）： リスト内の任意の位置に要素を挿入します。
取り除く（）： 空でないリストから最初に出現した要素を削除します。
削除At(): 空でないリストから指定された位置にある要素を削除します。
交換する（）： 任意の位置の要素を別の要素に置き換えます。
サイズ（）： リスト内の要素の数を返します。
isEmpty(): リストが空の場合は true を返します。それ以外の場合は false を返します。
isFull(): リストがいっぱいの場合は true を返し、それ以外の場合は false を返します。固定サイズの実装 (配列ベースのリストなど) にのみ適用されます。

2. スタックADT

スタック ADT は、LIFO (Last In First Out) 原則に従う線形データ構造です。これにより、スタックの最上部と呼ばれる一方の端からのみ要素を追加および削除できます。

スタックのビュー

操作:

スタック ADT では、挿入と削除の順序は FILO または LIFO 原則に従っている必要があります。要素は、スタックの最上部と呼ばれる同じ端から挿入および削除されます。次の操作もサポートする必要があります。

押す（）： トップと呼ばれるスタックの一端に要素を挿入します。
ポップ（）： 空でない場合は、スタックの先頭にある要素を削除して返します。
ピーク（）： スタックが空でない場合は、スタックの先頭にある要素を削除せずに返します。
サイズ（）： スタック内の要素の数を返します。
isEmpty(): スタックが空の場合は true を返します。それ以外の場合は false を返します。
isFull(): スタックがいっぱいの場合は true を返します。それ以外の場合は false を返します。固定容量スタック (配列ベースなど) にのみ関係します。