第7章 从过程抽象到数据抽象

7．1．1 集合的实现与使用
设有如下的要求：向整数集合的某一子集添加若干元素， 从该集合中删除某些元素，判断指定元素是否在该集合中。
பைடு நூலகம்
1．分析与实现
在程序中用整数数组表示整数集合：集合（数组）最多含 MAXLENGTH个元素，集合当前有count个元素。数据定义如 下： int set[MAXLENGTH]; unsigned count; 程序中抽象出三个集合上的操作： • 添加（Add） • 删除（Remove） • 判断（Isin）
7．1．2 将集合的实现与使用分开
1．方案 使用结构体类型，将整数集合做成数据类型。 struct Set { int data[MAXLENGTH]; unsigned count; }; 这样每个整数集合是一个结构体变量，需要将成员变量初始化， 故提供如下四个函数： void Initialize (Set* pSet); // 集合初始化 void Add (int elem, Set* pSet); // 向集合中添加元素elem void Remove (int elem, Set* pSet); // 从集合中删除元素elem int Isin (int elem, Set* pSet); // 判断元素elem是否在集合中 将整数集合的定义放在一个头文件（文件名Set.h）中，将整数 集合的实现放在一个文件（文件名为Set.cpp）中，而将集合的应用 放在另外的文件（文件名为AppSet.cpp）中，这样将实现和使用分 开。要使用整数集合就包含整数集合的头文件，定义一个Set型的变 量，重用非常方便。
3．讨论 在这个程序中，整数集合被实现成数据类型，整 数集合的实现与使用分开了。这样，整数集合的实现 可以很容易地被重用，而且是模块级的重用。 应用程序按整数集合的实现提供的接口（函数原 型）来使用整数集合，整数集合的实现的内部细节的 改变不影响应用程序，实现了修改局部化。给整数集 合的实现者和使用者都带来了方便：实现者可以用多 种方式实现集合；使用者无需知道集合实现的内部细 节。例如可以用链表来实现集合。
（3）Isin(int elem, int* pset, unsigned count) 这个函数的功能是：判断元素elem是否在集合 pset中。从头至尾检查集合pset中的元素，若有元素 elem，返回1；否则，返回0。函数定义如下：
int Isin(int elem, int* pset, unsigned count) { for(unsigned i=0; i<count && *(pset + i)!=elem; i++); return (i<count); }
7．1．3 将集合用链表实现
2．完整的源程序 整数集合的定义： // Set.h 集合实现为数据类型 #define MAXLENGTH 100 struct Set { int data[MAXLENGTH]; unsigned count; }; void Initialize(Set* pSet); void Add(int elem, Set* pSet); void Remove(int elem, Set* pSet); int Isin(int elem, Set* pSet);
void Remove(int elem, Set* pSet) { for(unsigned i=0; i<pSet->count && pSet->data[i]!=elem; i++); if(i<pSet->count) pSet->data[i] = pSet->data[((pSet->count)--) - 1]; else cout<<"待删除元素"<<elem<<"不在集合中。"<<endl; }
void Add(int elem, int* pset, unsigned &count) { if(count<MAXLENGTH) if(!Isin(elem, pset, count)) *(pset + (count)++) = elem; }
（2）Remove(int elem, int* pset, unsigned & count) 这个函数的功能是：从集合pset中删除元素elem。若元素elem 在集合pset中且位于pset[i]，则将pset中最后一个元素 pset[count-1]替换pset[i]，集合的元素个数count减1；否则， 给出元素不在集合中的提示信息。函数定义如下： void Remove(int elem, int* pset, unsigned &count){ for(unsigned i=0; i<count && *(pset+i)!=elem; i++); if(i<count) *(pset + i) = *(pset + (count--) - 1); else cout<<"待删除元素"<<elem<<"不在集合中。 "<<endl; }
2．完整的源程序
#include <iostream> using namespace std; #define MAXLENGTH 100 void Add(int elem, int* pset, unsigned &count); void Remove(int elem, int* pset, unsigned &count); int Isin(int elem, int* pset, unsigned count); int main(){ int set[MAXLENGTH]; // 集合 unsigned count=0; // 集合中当前元素个数 int element,choice; while (1) { cout<<" 操作选择： "<<endl; cout<<"1--添加元素 "<<endl; cout<<"2--删除元素 "<<endl; cout<<"3--判断元素 "<<endl; cout<<"0--退出 "<<endl; cout<<"请输入您的选择："; cin>>choice;
switch (choice) { case 1: cout<<"输入待添加元素:"; cin>>element; Add(element, &s); break; case 2: cout<<"输入待删除元素:"; cin>>element; Remove(element, &s); break; case 3: cout<<"输入待判断元素:"; cin>>element; if(Isin(element, &s)) cout<<"元素"<<element<<"在集合中。"<<endl; else cout<<"元素"<<element<<"不在集合中。"<<endl; } if (choice==0) break; } return 0; }
第7章 从过程抽象到数据抽象
7．1 从过程抽象到数据抽象
过程抽象是面向过程程序设计的基本手段。 过程抽象的结果是函数。函数的好处在于 它提供了信息隐藏和重用性，使用函数只需知 道其名字和参数形式，而无需了解其实现细节， 可以在不同地方多次使用；函数的内部实现可 以采用多种方式，但并不会影响函数的使用。 数据抽象是面向对象程序设计的基本手段。 数据抽象的结果是数据类型。数据类型把 数据和其上的操作密切地、逻辑地联系在一起， 形成一个整体，实现了更好的信息隐藏和重用 性。而且它在思维的抽象层次上较为接近人们 通常的思维模式。
整数集合的函数实现： // Set.cpp #include "Set.h" #include <iostream.h> void Initialize(Set* pSet) { pSet->count = 0; } void Add(int elem, Set* pSet) { if(pSet->count<MAXLENGTH) if(!Isin(elem, pSet)) pSet->data[(pSet->count)++] = elem; }
int Isin(int elem, Set* pSet) { for(unsigned i=0; i<pSet->count && pSet->data[i]!=elem; i++); return i<pSet->count; }
使用整数集合的应用程序如下： // AppSet.cpp #include "Set.h" #include <iostream.h> int main() { int element,choice; Set s; /* 集合 */ Initialize(&s); /* 集合中当前元素个数置0 */ while (1) { cout<<" 操作选择： "<<endl; cout<<"1--添加元素 "<<endl; cout<<"2--删除元素 "<<endl; cout<<"3--判断元素 "<<endl; cout<<"0--退出 "<<endl; cout<<"请输入您的选择："; cin>>choice;
switch (choice) { case 1: cout<<"输入待添加元素:"; cin>>element; Add(element, set, count); break; case 2: cout<<"输入待删除元素:"; cin>>element; Remove(element, set, count); break; case 3: cout<<"输入待判断元素:"; cin>>element; if(Isin(element, set, count)) cout<<"元素"<<element<<"在集合中。"<<endl; else cout<<"元素"<<element<<"不在集合中。"<<endl; } if (choice==0) break;
（1） void Add(int elem, int* pset, unsigned &count) 这个函数的功能是：添加新元素elem到集合pset。若元素 elem不在集合pset中，elem加到pset尾部，集合的元素个数 count加1；否则，元素elem已在pset中，结束。函数定义如下：
} return 0;
}
int Isin(int elem, int* pset, unsigned count){ for(unsigned i=0; i<count && *(pset+i)!=elem; i++); return i<count; }
void Add(int elem, int* pset, unsigned &count){ if(count<MAXLENGTH) if(!Isin(elem, pset, count)) *(pset + (count)++) = elem; }
void Remove(int elem, int* pset, unsigned &count){ for(unsigned i=0; i<count && *(pset+i)!=elem; i++); if(i<count) *(pset + i) = *(pset + (count--) - 1); else cout<<"待删除元素"<<elem<<"不在集合中。"<<endl; }
3．讨论 针对上面程序的实现，我们来讨论如下两个问题： （1）需求变化，程序改动是否容易？ 例如，将集合的数据表示改为用链表存储，可不要count， 集合的三个函数的实现及它们的使用都得改动。也就是整个程 序都得改动，修改不是局部化的。 （2）能否重用？ 函数级重用，其它难以重用。 产生如此毛病的原因是上面的程序实现了整数集合这样一 种数据结构，并使用这种数据结构，把两者混在一起，过分针 对具体问题。实际上，通常需要被重用的是集合，故应该把整 数集合实现与应用分开，来做到修改局部化和可重用。