نوع داده انتزاعی (ADT)

چکیده نوع داده (ADT) یک مفهوم سطح بالا است که داده ها و عملیاتی را که می توان روی داده ها انجام داد را در بر می گیرد. در اصل، یک ADT کلاسی از اشیاء را تعریف می کند که رفتار آنها با مجموعه ای از مقادیر و مجموعه ای از عملیات تعریف می شود. این مفهوم نقش محوری در طراحی و معماری نرم افزار ایفا می کند و توسعه برنامه های قوی و ماژولار را ارتقا می دهد.

منشأ و اولین ذکر نوع داده انتزاعی (ADT)

مفهوم نوع داده انتزاعی (ADT) اولین بار به طور رسمی در دهه 1970 توسط باربارا لیسکوف و استفان زیلس معرفی شد. آنها مفهوم ADT را در مقاله تأثیرگذار خود، "برنامه نویسی با انواع داده های انتزاعی"، که در مجموعه مقالات سمپوزیومی در مورد زبان های سطح بسیار بالا در سال 1974 منتشر شد، مورد بحث قرار دادند.

این مفهوم ریشه در جنبش برنامه‌نویسی ساختاریافته دارد، که به دنبال بهبود قابلیت اطمینان نرم‌افزار و بهره‌وری توسعه‌دهندگان با معرفی نظم و انضباط و مدولار بودن در ساختارهای برنامه بود. نوع داده انتزاعی سنگ بنای این پارادایم شد.

آشنایی با نوع داده انتزاعی (ADT)

نوع داده انتزاعی (ADT) یک ساختار داده ای است که به طور غیرمستقیم با عملیاتی که ممکن است روی آن انجام شود و ویژگی های آن عملیات تعریف می شود. ADT ها داده ها را کپسوله می کنند و آن ها را از دنیای بیرون پنهان می کنند. فقط عملیات تعریف شده روی داده ها می تواند برای دستکاری آن استفاده شود.

ADT ها برای تعیین رفتار انواع داده ها استفاده می شوند، جایی که روش اجرای یک نوع داده آشکار نمی شود و فقط رفتار تعریف می شود. ADT ها راهی برای جداسازی رفتار از پیاده سازی هستند.

ساختار و عملکرد نوع داده انتزاعی (ADT)

اجزای اصلی یک نوع داده انتزاعی (ADT) عبارتند از:

1. داده ها: مقادیری که نوع داده می تواند نگه دارد.
2. عملیات: روش هایی که داده ها را می توان دستکاری کرد.

داده‌ها از دسترسی مستقیم پنهان می‌شوند (کپسوله‌سازی)، و تنها با استفاده از عملیات تعریف‌شده برای ADT قابل دستکاری هستند. این کپسوله‌سازی چیزی است که نوع داده را «انتزاعی» می‌کند.

عملیات را می توان به دو نوع تقسیم کرد:

1. سازندگان: اینها برای ایجاد نمونه هایی از ADT استفاده می شوند.
2. دستکاری کننده ها: اینها برای دستکاری داده ها در نمونه های ADT استفاده می شوند.

ویژگی های کلیدی نوع داده انتزاعی (ADT)

ویژگی های اولیه یک نوع داده انتزاعی (ADT) عبارتند از:

1. انتزاع - مفهوم - برداشت: جزئیات پیاده سازی نوع داده پنهان است. فقط اطلاعات لازم در معرض دید قرار می گیرد.
2. کپسوله سازی: داده ها و عملیات روی آن داده ها با هم ترکیب می شوند.
3. پنهان کردن اطلاعات: داده های داخل ADT به طور مستقیم قابل دسترسی نیستند. فقط می توان با عملیاتی که برای ADT تعریف شده است دستکاری کرد.

انواع نوع داده انتزاعی (ADT)

انواع داده های انتزاعی رایج عبارتند از:

1. لیست ADT: مجموعه ای سفارش داده شده از اقلام، که در آن هر آیتم موقعیت خاصی دارد.
2. پشته ADT: مجموعه ای از اقلام که در آن آیتم ها از یک انتها اضافه یا حذف می شوند که اغلب "بالا" نامیده می شود.
3. صف ADT: مجموعه ای که در آن آیتم ها در یک انتها ("عقب") اضافه شده و از انتهای دیگر ("جلو") حذف می شوند.
4. نمودار ADT: مجموعه ای از گره ها که توسط لبه ها به هم متصل شده اند.
5. درخت ADT: مجموعه ای از گره ها که در آن هر گره دارای صفر یا چند گره فرزند است.

استفاده از نوع داده انتزاعی (ADT): مشکلات و راه حل ها

چکیده انواع داده ها به طور گسترده در توسعه نرم افزار استفاده می شود. آنها روشی سیستماتیک برای مدیریت سیستم های پیچیده با تجزیه آنها به بخش های کوچکتر و قابل مدیریت تر ارائه می دهند.

با این حال، آنها گاهی اوقات می توانند به دلیل انتزاع به ناکارآمدی منجر شوند، به ویژه در برنامه های کاربردی حیاتی. این به این دلیل است که لایه انتزاعی می تواند سربار محاسباتی اضافی را معرفی کند. راه حل برای این اغلب طراحی دقیق است، با در نظر گرفتن معاوضه بین انتزاع و عملکرد، و احتمالاً در صورت لزوم کاهش به سطح پایین تری از انتزاع.

خصوصیات و مقایسه با اصطلاحات مشابه

چشم اندازهای آینده مربوط به نوع داده انتزاعی (ADT)

مفهوم انواع داده‌های انتزاعی همچنان نقش اساسی در مهندسی نرم‌افزار آینده خواهد داشت، به‌ویژه با افزایش علاقه به روش‌های رسمی و نظریه نوع. علاوه بر این، همانطور که ما به سمت مدل های محاسباتی همزمان و توزیع شده پیش می رویم، ADT ها برای ارائه انتزاعات لازم برای استدلال و مدیریت پیچیدگی ضروری خواهند بود.

ارتباط سرورهای پروکسی با نوع داده انتزاعی (ADT)

سرورهای پروکسی، بسیار شبیه به ADT ها، با اصل انتزاع سروکار دارند. یک سرور پروکسی به عنوان یک واسطه برای درخواست های مشتریانی که به دنبال منابع از سرورهای دیگر هستند عمل می کند. در اصل، یک سرور پروکسی پیچیدگی‌های اساسی درخواست‌ها و پاسخ‌های شبکه را خلاصه می‌کند، دقیقاً مانند یک ADT که پیچیدگی‌های داده‌ها و عملیات روی داده‌ها را خلاصه می‌کند.

استفاده از ADT ها می تواند در طراحی نرم افزار سرور پروکسی مفید باشد و به ساخت برنامه های شبکه ماژولار، کارآمد و قوی کمک کند.

لینک های مربوطه

برای اطلاعات دقیق تر در مورد انواع داده های انتزاعی، لطفاً به منابع زیر مراجعه کنید:

1. برنامه نویسی با انواع داده های انتزاعی – مقاله اصلی توسط باربارا لیسکوف و استفان زیلس.
2. ساختار داده ها و الگوریتم ها – کتابی از آلفرد آهو، جان هاپکرافت و جفری اولمن.
3. نوع داده چکیده - مقاله ویکی پدیا در مورد ADTs.