Tipos Abstratos de Dados Paradigmas de Programação Prof. Gláucya Carreiro Boechat...

Tipos Abstratos de Dados

Paradigmas de Programação

Prof. Gláucya Carreiro Boechat

[email protected]

Universidade Federal Rural de PernambucoDepartamento de Estatística e Informática

Abstração

Concentrar mais em idéias gerais do que em detalhes específicos.

Em Análise - concentrar em aspectos essenciais de um problema e ignorar detalhes irrelevantes.

Em Programação - distinguir entre “o que” um trecho de programa faz e “como” foi implementado.

Sempre que um novo procedimento ou função é inserido no programa, um novo nível de abstração é criado.

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Abstração - Tipos Fundamentais Abstração de Processo

Oferece uma maneira do programa especificar que algum processo deve ser feito, sem oferecer os detalhes de como será feito

Todos subprogramas são abstrações de processo Exemplo

Ordena_int(lista, comp_lista); Sort_float(array, len);

Abstração de Dados Toda Abstração de Dado suas operações são definidas como

abstração de processo


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Tipos primitivos: exemplo de abstração // float: abstração de um número em ponto flutuante

float a, b, c, s;// tipo de dados é associado a um domínio de valores

b = 1.0;c = 2.0;

// tipo de dados é associado a conjunto de operações

a = b + c; a+=; c++; // tipo de dados associado a uma representação interna

8 bits, 16 bits, 32 bits ...


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Modulos Modulos são "containers" sintáticos contendo

subprogramas e grupos de dados relacionados logicamente

Modularização: processo de projetar os módulos de um programa

A compreensão do programa pelos mantenedores seria impossível sem organização modularizada

Ponto Crítico: Quando o projeto de um programa estende-se por milhares

de linhas, recompilá-lo totalmente a cada atualização do código é absolutamente inviável - daí a necessidade de modularizá-lo


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Encapsulamento

Agrupamento de subprogramas e dados que é compilado separada/independentemente

Também chamado de unidade de compilação Muitas vezes são colocados em bibliotecas e postos

a disposição para serem reutilizados em outros programas

Exemplo: Linguagens que oferecem a capacidade de agrupar subprogramas e dados pode ser colocada em um arquivo, então compilado independentemente C, Fortran 90, Ada, Simula 67, C++


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Abstração de Dados

Um Tipo Abstrato de Dados (TAD) é um encapsulamento que inclui somente um tipo específico de dado e os subprogramas que fornecem as operações para este tipo

Detalhes desnecessários da implementação do tipo podem ser ocultos das unidades fora do encapsulamento que o contém


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dados

operações

Abstração de Dados

Um objeto é uma variável (instância) de um tipo abstrato de dados, declarada por alguma unidade de programa

Programação Orientada a Objetos consiste no uso de objetos no desenvolvimento do software


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Tipos de Dados Abstratos Definidos pelo Usuário

Definição do tipo e as operações sobre objetos do tipo estão contidas numa única unidade sintática

Outras unidades de programa podem ter permissão para criar variáveis do tipo definido

A representação de objetos do tipo não é visível pelas unidades de programa que usam o tipo


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Tipos de Dados Abstratos Definidos pelo Usuário As unidades de programa que usam um TAD

específico e chamado de Cliente


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clientecliente

cliente TADusa

Exemplo - TAD - Pilha Operações Abstratas

Cria(pilha) Cria e inicializa um objeto na pilha Destroi(pilha) Desloca o armazenamento da pilha Vazia(pilha) Retorna (true) se a pilha estiver vazia Empilha(pilha, elemento) Empilha o elemento no topo da pilha Desempilha(pilha) Remove o elemento do topo da pilha Topo(pilha) Retorna uma copia do topo da pilha

Um Cliente do tipo pilha poderia ter uma seqüência de código...

Cria(pilha1);

Empilha(pilha1, cor1);

If ( !Vazia(pilha)

temp = Topo(pilha)...


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TAD SIMULA 67 Primeiras facilidades de linguagem para

suporte a TAD Oferece encapsulamento, mas não ocultacao

de informacao Forma Sintática

Class nome_da_classe

begin

-- declarações de variáveis da classe --

-- definições de subprogramas da classe –

-- seção de código da classe --

end nome_da_classeParadigmas de Programação -

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TAD C++

Os Tipos Abstratos de Dados em C++ são as chamadas classes Variáveis são declaradas como instâncias de classes

Classes do C++ são baseadas SIMULA67 struct do C

Os dados definidos na classe são os membros de dados


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Funções Membro

Funções-membro São as funções definidas na classe Compartilhadas por todas as instâncias de classe Cada instância tem seu próprio conjunto de

membros de dados Pode ter sua definição completa dentro da classe

("inlined") ou apenas seu cabeçalho #define


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Ocultacao da Informacao em C++ Cláusula private:

para entidades ocultas na classe Cláusula public:

para as entidades visíveis aos clientes. Descreve a interface com objetos da classe

Cláusula protected: relacionada com herança


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Construtores

Funções-membro usadas para inicializar os membros de dados de um objeto recém-criado

Possue o mesmo nome da classe Pode-se sobrecarregar construtores Não têm tipo de retorno, não usam return


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Destrutores

Implicitamente chamados quando se encerra o tempo de vida de um objeto

O destrutor pode conter chamadas delete para desalocar membros de

Nome do destrutor: ~ <nome_da_classe> Não têm tipo de retorno, não usam return


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Exemplo#include <iostream.h>

class pilha {

private:

int *ptr_pilha;

int tam_max;

int top_ptr ;

public:

pilha( ){ //** um construtor

ptr_pilha = new int [100];

tam_max = 99;

top_ptr = -1;

}

~pilha( ){ //** um destrutor

delete [ ] ptr_pilha;

}

void Empilha ( int elem) {

if (top_ptr = = tam_max)

cout << “Erro - pilha cheia\n”;

else ptr_pilha[ + + top_ptr ] = elem;

}

void Desempilha( ) {

if (top_ptr = = -1)

cout << “Erro - pilha vazia\n”;

else top_ptr -- ;

}

int Topo {

return ( ptr_pilha[top_ptr] );

}

}Paradigmas de Programação - prof Gláucya Carreiro

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Exemplo

Código no cliente:

void main ( ) {

int top_one;

pilha stk;

stk.Empilha(42);

stk.Empilha(17);

top_one = stk.topo( );

stk.pop( );

...

}Paradigmas de Programação -


“Objeto Matriz” x “Objeto Vetor”

Em qual classe essa operação deve ser definida?class Matriz {

friend Vetor mult(const Matriz&, const Vetor&);

...}

class Vetor {

friend Vetor mult(const Matriz&, const Vetor&);

...}

//** a função q usa os objetos Matriz e Vetor

Vetor mult(const Matriz& m1, const Vetor& v1){

..} Todos os membros privados da classe são visiveis a todos os membros da classe

amiga

Se Matriz e Vetor pudessem ser definidas num único pacote, evitaríamos esta construção pouco natural.


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TAD JAVA

Suporte para tipos abstratos similar a C++ Todos os tipos de dados definidos pelo

usuário são classes Todos os subprogramas (métodos) em Java

somente podem ser definidos em classes public e private são modificadores anexados

às definições de métodos/variáveis


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Pacotes - JAVA

Pacotes podem conter mais de uma classe public e private são os chamados modificadores Os membros sem modificador (e os membros

public) de uma classe são visíveis a todas as classes do mesmo pacote (escopo de pacote)

Não há, portanto, necessidade de declarações friend explícitas em Java


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Exemploimport java.io.*

class Pilha {

private int [ ] ref_pilha;

private int tam_max, top_index ;

public Pilha( ){//construtor

ref_pilha = new int [100];

tam_max = 99;

top_index = -1;

}

public void push ( int elem) {

if (top_index = = tam_max)

System.out.println(“Erro”);

else ref_pilha[ + + top_index ] = elem;

}

public void pop ( ) {

if (top_index = = -1)

System.out.println(“Erro”);

else --top_index ;

}

public int top {

return ( ref_pilha[top_index] );

}

} \\** fim da classe Pilha


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Exemplopublic class Testa_Pilha {

public static void main (String [ ] args) {

Pilha p1 = new Pilha( );

p1.push(42);

p1.push(29);

p1.pop( );

p1.pop( );

p1.pop( ); // Produz msg de erro

... } Não há destrutor eliminado pela coleta de lixo implícita em

Java) Observe o uso de variável de referência em vez de ponteiro


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Classes Parametrizadas em C++Exemplo: suponha que o método construtor para a

classe pilha fosse:

pilha (int size ){

ptr_pilha = new int [size];

tam_max = size-1;

top_ptr = -1;

}

No cliente:

... pilha(150) p1; Paradigmas de Programação -


Classes genéricas em C++ #include <iostream.h>

template < class TIPO >

class pilha {

private:

TIPO *ptr_pilha;

int tam_max;

int top_ptr ;

public:

pilha( ){ //** um construtor

ptr_pilha = new TIPO [100];

tam_max = 99;

top_ptr = -1;

}

void desempilha ( )

{ top_ptr--; }

pilha (int size ){ // construtor sobrecarregado

ptr_pilha = new TIPO [size];

tam_max = size-1;

top_ptr = -1;

}

~pilha( ) { delete ptr_pilha; }

void empilhar( TIPO elem) {

if (top_ptr = = tam_max)

cout << “Erro - pilha cheia\n”;

else ptr_pilha[ + + top_ptr ] = elem;

}

TIPO topo {

return ( ptr_pilha[top_ptr] ); }

} \\** fim da classe pilhaParadigmas de Programação -


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