程序设计语言原理2024-4

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2025-01-13 8 0 2.17MB 182 页 5.9玖币

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抽象与封装

• 函数和过程是封装的程序实体，它有数据和操作，规格说明（型构）和过程体，

便于人们控制复杂性

• Pascal统一的嵌套结构不利于大型程序

main代码

Sub2数据代码

Sub1数据代码

main数据

main

Sub1~10

Sub11~15

Sub16~21

Sub22~28

4 3 2 1

小程序结构大程序结构

sortInt(list, listLen)

抽象的概念

抽象是实体只包含最重要属性的表征

数据抽象时，可以给实体的实例分组，而不需要关注组内实例的共同属性

在编程语言中，抽象是应对复杂性的利器

目的是简化编程过程

允许程序员只关注主要属性，忽略次要属性

再看分支和循环

目前的编程语言抽象方式

数据抽象

过程抽象

所有的子程序都是过程抽象

数据2

sub1--

sub10

数据4

sub22

--sub28

数据1

sub11--

sub15

数据3

sub16

--sub21

main

• 将相关的数据和操作封装成大模块（若干类型，若干过程/函数）结构上形成

包package或模块 Modula

• 包是可分别编译。随时连接软件资源，是解决复杂系统的有力手段

• 包的规格说明和包体显式分开。语义上正好是“做什么”，“怎么做”

封装

数据对象和类型

子程序规格

（操作）

私有数据

子程序体

私有操作

程序包体

规格说明

外

界

可

见

模块和包

• 规格说明和体在表示结构上的分离。有利于修改，维护

• 封装实现数据隐藏，有利于安全

• 规格说明是程序包的抽象，有利于复杂系统简化

• 模块（包）封装数据与操作，它有可控界面，外界不能操纵私有

数据引出公有（public包的使用者可见）、私有（private本包所有

操作可访问，包外不可见）、保护（protected,包外不可见，但本

包的子包可见）概念

• 包只是以封装手段,可有/可没有逻辑语义

--只有数据无操作，数据块BLOCK DATA（FORTRAN）

--只有操作无共享数据如函数包，数学库

--有数据有操作，一口对外可模拟自动机

--有数据有操作，模拟客观世界对象—增加程序表达能力

--封装的包可实现复杂的数据类型ADT

Ada 的复数程序包

package COMPLEX is

type NUMBER is record

REAL_PART:FLOAT；

IMAG_PART:FLOAT；

end record;

function "+"(A，B: in NUMBER) return NUMBER；

function "-"(A，B: in NUMBER) return NUMBER；

function "*"(A，B: in NUMBER) return NUMBER；

end COMPLEX；

package body COMPLEX is

<声明私有数据/操作>

<实现规格说明中定义的每一个过程/函数>

<实现本包私有过程/函数>

end COMPLEX;

有了这个程序包我们可以编出复数应用程序：

with COMPLEX；

use COMPLEX；

procedure MAIN is

COMP_1: NUMBER : = (1.0，2.0)；--1+2i

COMP_2: NUMBER : = (3.0，4.0)；--3+4i

W， X，Z: NUMBER；

begin

W : = COMP_1 + COMP_2； --W = 4+6i

X ∶= COMP_2 - COMP_1； --X = 2+6i

Z ∶= COMP_1 * COMP_2； --Z = -5+10i

end MAIN；

抽象数据类型

•数据抽象

数据抽象是抽象数据类型的方法学

定义一组数据集V，以及其上的操作集Op，构成ADT（Abstract Data Type）

T=( V , Op )

--什么和怎么做分开(规格说明和体)

--实现数据隐藏（体中声明的数据和操作外界不可见）

--分别开发分别编译（可做大程序）

--简化复杂性便于调试（利用抽象实现分治）

--构造新类型，计算直观方便（面向对象的基础）

抽象数据类型的作用

[1] 数据抽象将数据类型的使用和实现分开，先决定数据是如何使用的

（外部性态）而不是它的实现内部构造。提高了程序开发的抽象层

次，较易控制大型系统的全局。

[2] 数据抽象简化了程序正确性问题。即如果程序不正确，改起来方便。

只要规格说明不变，只改变错误程序的体，不影响使用该资源的应

用程序。增加了软件的可维护性。

[3] 利用抽象数据类型可以准确地构造新类型。

[4] 数据抽象能实现数据隐藏，即非规格说明界面上的数据，外部用户

是不可见的。增加软件安全性,可靠性。

[5] 作为软件设计技术，模块性利于软件开发，应用程序和模块实现的

开发可独立进行。

用户自定义类型的抽象数据类型

应提供和语言定义的类型相同的特性，包括：

类型定义，允许程序单元声明此类型的变量，而隐藏该类型对象的表

示形式；

在该类型对象上的操作集合。

抽象数据类型满足下面两个条件：

此类型对象的表示方式对于使用它的程序单元来说是隐藏的，因此只

有在类型定义中提供的操作才能直接操作这些对象。

把类型的声明和在该类型上的操作协议包含在一个语法单元中。类型

接口不依赖对象的表述方式或操作的实现方式，另外，其它程序单元

可以创建所定义类型的变量。

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摘要：

抽象与封装•函数和过程是封装的程序实体，它有数据和操作，规格说明（型构）和过程体，便于人们控制复杂性•Pascal统一的嵌套结构不利于大型程序main代码Sub2数据代码Sub1数据代码main数据mainSub1~10Sub11~15Sub16~21Sub22~284321小程序结构大程序结构sortInt(list,listLen)抽象的概念抽象是实体只包含最重要属性的表征数据抽象时，可以给实体的实例分组，而不需要关注组内实例的共同属性在编程语言中，抽象是应对复杂性的利器目的是简化编程过程允许程序员只关注主要属性，忽略次要属性再看分支和循环目前的编程语言抽象方式数据抽象过...

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