C语言ADT（抽象数据类型编程） （含Demo演示文件）
C语言ADT（抽象数据类型编程） （含Demo演示文件）
C语言是一种计算机程序设计语言。它既具有高级语言的特点，又具有汇编语言的特点。它可以作为工作系统设计语言，编写系统应用程序，也可以作为应用程序设计语言，编写不依赖计算机硬件的应用程序。因此，它的应用范围广泛，不仅仅是在软件开发上，而且各类科研都需要用到C语言，具体应用比如单片机以及嵌入式系统开发。（摘自“百度百科”）
在嵌入式系统开发中，随着系统功能要求越来越多，除了硬件系统不断扩展外，芯片中软件设计的规模也越来大，算法越来越复杂，所以需要对程序结构进行良好设计，方便后来的修改和维护。
下面是对ADT的一些简单介绍：
1.2.1 ADT定义及主要特点：
为类型的属性和可对类型执行的操作提供一个抽象的描述。不受特定的实现和编程语言的约束。这种正式的抽象描述被称为抽象数据类型（Abstract Data Type，ADT）。
抽象数据类型概念的引入,降低了大型软件设计的复杂性;提高了系统的可读性与可维护性;使系统的各部分相对隔离,在一定程序上解决了软件的可靠性、生产率等方面的问题。
1.2.2定义步骤：
1、定义一个数据类型。提供存储数据的方式，提供操作数据的方式。
2、开发一个实现该ADT的编程接口。即说明如何存储数据，并描述用于执行所需操作的函数集合。例如，提供一个结构体类型的定义，同时提供用来操作该结构体的函数的原型。
3、编写代码实现这个接口。
1.2.3抽象数据类型优点：
程序便于维护，灵活应对需求的变更；如果有些功能运行不正常，可以将问题集中到一个函数上；如果想用更好的办法来完成一个任务，比如添加项目，则只需重新编写那一个函数；如果需要增加新的属性或操作，则修改抽象类型即可。
上面的都是在本科阶段学习C++里面的一讲《抽象数据类型》里面的内容。当时教学时是先讲C++基本的语法规则，再讲类。C++基本的语法规则和C语言基本类似，所以在讲C++“面向对象”最重要的特点――类之前，用“抽象数据类型”进行了一次过渡。C++目前基本上没有用过，类也用得不深入，但是“抽象数据类型”的思想却留下来了，这样使得自己对大规模的C语言程序设计的基本模式有了比较好的基础和概念了。
下面是结合ADT程序设计模式的例子进行介绍：
查看工作区，里面包含三个文件：
list.h：数据的定义和声明，接口函数的声明 list.cpp：接口函数的实现 cw0901d.cpp：用于引用和测试代码块 |
|---|
“list.h”文件内容如下：
list.h//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//版权声明：此代码文件版权属于武汉大学，仅用作学习和交流
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
/*
列表抽象数据类型的头文件
*/
#ifndef _LIST_H_
#define _LIST_H_
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//特定于程序的声明
//
const int TITLESIZE=51; //存放片名的数组长度
struct MyFilm
{
char title[TITLESIZE];
int rating;
};
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//一般类型定义
//
typedef MyFilm Item;
struct Node
{
Item item;
Node *next;
};
typedef Node * List;
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//函数原型
//
//操 作：初始化一个列表
//操作前：list引用一个列表
//操作后：该列表为初始化为空列表
void InitializeList(List &list);
//操 作：确定列表是否为空列表
//操作前：list引用一个已初始化的列表
//操作后：如果该列表为空则返回true，否则返回false
bool ListIsEmpty(const List &list);
//操 作：确定列表是否已满
//操作前：list引用一个已初始化的列表
//操作后：如果该列表已满则返回true，否则返回false
bool ListIsFull(const List &list);
//操 作：确定列表中项目的个数
//操作前：list引用一个已初始化的列表
//操作后：返回列表中项目的个数
unsigned int ListItemCount(const List &list);
//操 作：在列表的尾部添加一个项目
//操作前：item是要被添加到列表的项目
// list引用一个已初始化的列表
//操作后：如果可能的话，在列表的尾部添加一个新项目，
// 成功则返回true，否则返回false
bool AppendItem(Item item, List &list);
//操 作：把一个函数作用于列表中的每个项目
//操作前：list引用一个已初始化的列表
// pFun指向一个函数，该函数接受一个Item引用参数，
// 并且无返回值
//操作后：pFun指向的函数被作用到列表中的每一个项目一次
void Traverse(const List &list, void (*pFun)(Item &item));
//操 作：释放已分配的内存
//操作前：list引用一个已初始化的列表
//操作后：为该列表分配的内存已被释放，
// 且该列表被置为空列表
void EmptyList(List &list);
#endif“list.cpp”文件内容如下：
list.cpp//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//版权声明：此代码文件版权属于武汉大学，仅用作学习和交流
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
/*
列表抽象数据类型的实现
*/
#include <iostream.h>
#include "list.h"
//把Item项目拷贝到列表的一个Node节点的item中
static void CopyToNode(const Item &item, Node &node);
void InitializeList(List &list)
{
list = NULL;
}
bool ListIsEmpty(const List &list)
{
if (list==NULL)
return true;
else
return false;
}
bool ListIsFull(const List &list)
{
Node *pNode = new Node;
if (pNode==NULL)
return true;
else
{
delete pNode;
return false;
}
}
unsigned int ListItemCount(const List &list)
{
unsigned int count=0;
Node *pNode = list;
while (pNode != NULL)
{
count++;
pNode = pNode->next;
}
return count;
}
bool AppendItem(Item item, List &list)
{
Node *pNewNode, *pNode=list;
pNewNode = new Node;
if (pNewNode == NULL)
return false;
CopyToNode(item, *pNewNode);
pNewNode->next = NULL;
if (pNode == NULL)
list = pNewNode;
else
{
while (pNode->next != NULL)
pNode = pNode->next;
pNode->next = pNewNode;
}
return true;
}
void Traverse(const List &list, void (*pFun)(Item &item))
{
Node *pNode = list;
while (pNode != NULL)
{
pFun(pNode->item);
pNode = pNode->next;
}
}
void EmptyList(List &list)
{
Node *pNode = list, *pTemp;
while (pNode != NULL)
{
pTemp = pNode;
pNode = pNode->next;
delete pTemp;
}
}
static void CopyToNode(const Item &item, Node &node)
{
node.item = item; //结构体直接赋值实现拷贝
}“cw0901d.cpp”文件内容如下：
cw0901d.cpp//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//版权声明：此代码文件版权属于武汉大学，仅用作学习和交流
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
/*
用定义的抽象数据类型——列表（List）——保存电影列表
*/
#include <iostream.h>
#include <iomanip.h>
#include <stdlib.h>
#include "list.h"
void ShowFilm(Item &item); //显示列表项目的函数
void main()
{
List filmList;
Item film;
//初始化列表
InitializeList(filmList);
if (ListIsFull(filmList))
{
cout<<"错误：内存不足！"<<endl;
exit(1);
}
//读取数据，创建列表
cout<<"请输入第一个电影的片名："<<endl;
cin.getline(film.title, TITLESIZE);
while (film.title[0]!='\0')
{
cout<<"请输入你的评价等级（0~9）："<<endl;
cin>>film.rating;
cin.get();
if (!AppendItem(film, filmList))
{
cout<<"错误：分配内存错误！"<<endl;
break;
}
if (ListIsFull(filmList))
{
cout<<"错误：列表已满！"<<endl;
break;
}
cout<<"请输入下一个电影的片名："<<endl;
cin.getline(film.title, TITLESIZE);
}
//输出列表
if (ListIsEmpty(filmList))
{
cout<<"你没有输入有效的数据！"<<endl;
}
else
{
cout<<"下面是你输入的电影列表："<<endl;
Traverse(filmList, ShowFilm);
}
cout<<"你一共输入了"<<ListItemCount(filmList)<<"部电影。"<<endl;
//清除
EmptyList(filmList);
cout<<"\nBye!"<<endl;
}
void ShowFilm(Item &film)
{
cout<<setw(TITLESIZE+1)<<setiosflags(ios::left)
<<film.title<<film.rating<<endl;
}在“list.h”中定义一种数据类型，这种数据类型一般是适用于你要解决的实际问题的一种结构体，并在此文件中为这种抽象数据类型定义必要的方法，这些方法都在对应的“list.cpp”中进行实现，于是“list.h”和“list.cpp”就形成了一个功能模块，这就是用C语言的语法规则初步实现C++的对象“类”的思想。
实现模块化的引用的具体注意事项是：
1. 在list.h中定义抽象数据并声明接口函数（将代码块定义在一个条件编译#ifndef……#define……#endif中可防止头文件被重复包含）
2. 在list.cpp文件的开头包含list.h并实现接口函数）
3. 在测试文件cw0901d.cpp文件的开头包含list.h头文件（编译器会自动根据头文件去连接具体的.cpp具体代码实现的文件）
实现上述的三个步骤后，cw0901d.cpp中就能直接对list.h中的数据和方法进行引用了，用户不用再关心那些方法的具体实现，只需要知道这些函数访求的功能即可。这样做的好处不言而喻：一方面使得程序模块化，结构更加清晰，另外一方面使得程序的可扩展性的可修改性变强，更加方便维护。
后记：对于高级的面向对象的语言来说，本文肯定是多此一举了，因为C++,C#的“类”完全比ADT要好用，但是对于C语言这种面向过程的语言来说，ADT无疑是将C++高级语言的编程思想在C语言中的一次很有意义的应用，使得大规模的嵌入式系统的C语言程序设计变得更加容易了。本文仅是简单的整理和讲解，具体过程其实可以直接套用附件模板。
附件模板：ADT.rar 用VC6.0打开。（注，此文件版权属于武汉大学，仅供学习使用）
腾讯云开发者
