抽象数据类型 (ADT) 是一个高级概念，它封装了数据以及可以对数据执行的操作。本质上，ADT 定义了一类对象，其行为由一组值和一组操作定义。这一概念在软件设计和架构中起着关键作用，促进了健壮和模块化程序的开发。
抽象数据类型 (ADT) 的起源和首次提及
抽象数据类型 (ADT) 的概念最早由 Barbara Liskov 和 Stephen Zilles 在 20 世纪 70 年代正式提出。他们在 1974 年发表于“超高级语言”研讨会论文集的一篇颇具影响力的论文“使用抽象数据类型进行编程”中讨论了 ADT 概念。
这一概念源于结构化编程运动，该运动试图通过在程序结构中引入规则和模块化来提高软件可靠性和开发人员的生产力。抽象数据类型成为该范例的基石。
了解抽象数据类型 (ADT)
抽象数据类型 (ADT) 是一种由可对其执行的操作以及这些操作的属性间接定义的数据结构。 ADT 封装数据并向外界隐藏。只有在数据上定义的操作才能用来操纵它。
ADT用于指定数据类型的行为，其中不揭示数据类型的实现方法，仅定义行为。 ADT 是一种将行为与实现分离的方法。
抽象数据类型（ADT）的结构和功能
抽象数据类型（ADT）的主要组成部分是：
- 数据： 该数据类型可以保存的值。
- 运营： 操纵数据的方式。
数据是隐藏的，无法直接访问（封装），并且只能使用为 ADT 定义的操作进行操作。这种封装使得数据类型变得“抽象”。
操作可以分为两种：
- 构造函数： 它们用于创建 ADT 的实例。
- 机械手： 它们用于操作 ADT 实例中的数据。
抽象数据类型（ADT）的主要特点
抽象数据类型 (ADT) 的主要特征包括：
- 抽象： 数据类型的实现细节是隐藏的。仅公开必要的信息。
- 封装： 数据和对该数据的操作捆绑在一起。
- 信息隐藏： ADT 中的数据不能直接访问。只能通过为 ADT 定义的操作来操作。
抽象数据类型 (ADT) 的类型
常用的抽象数据类型包括：
- 列出ADT： 项目的有序集合，其中每个项目都有特定的位置。
- 堆栈 ADT： 从一端（通常称为“顶部”）添加或移除项目的集合。
- 队列ADT： 一种集合，其中的项目在一端（“后”）添加并从另一端（“前”）删除。
- 图 ADT： 由边连接的一组节点。
- 树 ADT： 一组节点，其中每个节点都有零个或多个子节点。
抽象数据类型 (ADT) 的使用：问题与解决方案
摘要数据类型在软件开发中应用广泛。它们通过将复杂系统分解为更小、更易于管理的部分，提供了一种系统化的方式来管理复杂系统。
然而，它们有时会因抽象而导致效率低下，特别是在性能关键型应用程序中。这是因为抽象层会引入额外的计算开销。解决这个问题的方法通常是仔细设计，考虑抽象和性能之间的权衡，并在必要时可能下降到较低的抽象级别。
特点及与同类术语的比较
| 抽象数据类型 (ADT) | 数据结构 | 班级 | |
|---|---|---|---|
| 定义 | 由其行为（语义）定义的数据类型 | ADT 在编程语言中的具体实现 | 在面向对象编程中创建对象（特定数据结构）的蓝图 |
| 信息隐藏 | 是的 | 不 | 是的 |
| 封装 | 是的 | 不 | 是的 |
与抽象数据类型 (ADT) 相关的未来前景
抽象数据类型的概念将继续在未来的软件工程中发挥重要作用，特别是随着人们对形式方法和类型理论越来越感兴趣。此外，随着我们转向更加并发和分布式的计算模型，ADT 对于提供推理和管理复杂性所需的抽象至关重要。
代理服务器与抽象数据类型 (ADT) 的关联
代理服务器与 ADT 非常相似，处理抽象原则。代理服务器充当客户端向其他服务器寻求资源的请求的中介。本质上，代理服务器抽象了网络请求和响应的底层复杂性，就像 ADT 抽象了数据的复杂性和对数据的操作一样。
ADT 的使用有利于代理服务器软件的设计，有助于构建模块化、高效且健壮的网络应用程序。
相关链接
有关抽象数据类型的更多详细信息，请参阅以下资源：
- 使用抽象数据类型编程 – Barbara Liskov 和 Stephen Zilles 的原始论文。
- 数据结构和算法 – 由 Alfred Aho、John Hopcroft 和 Jeffrey Ullman 撰写的书籍。
- 抽象数据类型 – 维基百科有关 ADT 的文章。
