使用抽象级别实现数据结构

Question

让我们假设我要使用动态数组分配来实现Stack.我有以下课程及其功能.

Data.h

class Data
{
public:
   Data(std::string fname, int age) : name(fname) , age(age) {}

private:
   std::string name;
   int age;
}

StackArray.h

#include "Data.h"

class StackArray
{
public:
    StackArray(int sSize) : size(sSize), top(-1)
    {
       DataArray = new Data[size];
    };

    ~StackArray() { delete[] DataArray; };

    StackArray& operator=(StackArray& StackArrayObj) { //use copy&swap here };
    Stack(const StackArray& StackArrayObj);
    bool isFull();
    bool isEmpty();
    void push(Data& DataObj);
    void pop();

private:
    Data* DataArray;
    int top;
    int size;
}

如果我实现类似上面的东西,它可以很好地工作.但是最近,我被要求按原样实现上述两个,然后对核心功能进行单独的实现.

所以,现在,如果我移动push,pop,isFull,isEmpty到新的堆栈的定义,究竟会的目的class StackArrayimplemtation？

我尝试过的两个解决方案如下:

New class implemtation

class StackADT
{
 public:
    StackADT();
    virtual ~StackADT() = 0;
    virtual bool isFull() = 0;
    virtual bool isEmpty() = 0;
    virtual void push(Data& DataObj) = 0;
    virtual void pop() = 0;
}

然后,通过从StackArray类扩展此类,从而迫使它实现所有纯虚函数.

第二个,但不是那么优雅(我的意见)我做的方式是:

我有一个完整的Stack定义和实现StackADT,然后在等效方法中调用相应的方法StackArray.像这样:

StackADT - push

bool StackADT::push(const Data& DataObj)
{
    if(!isFull)
       return false;
    else
    {
       top++;
       DataArray[top] = DataObj;
    }
    return true;
}

在里面StackArray - push,我会做这样的事情:

bool StackArray::push(const Data& DataObj)
{
    StackADT doPush;
    doPush.push(DataObj);
}

不太确定将所有三个类 - 数据,容器和堆栈 - 组合在一起的两种方法都是他们想要的.

我该如何解决这个设计问题？或者至少将它与"最佳实践"对齐,如果有的话.

Answer 1

当我们谈论抽象时,我们应该尝试确定我们试图实现的核心方面.通常,这些方面可以表示为接口.

因为在C++中,与Java之类的其他语言不同,我们没有特定的接口声明语法,我们可以使用纯虚拟类.

一般来说,堆栈是遵循LIFO访问结构的数据结构,仅此而已.

即使受到内存量的限制,我也没有看到任何理由为什么基本堆栈最初应该有一个大小限制.一种更抽象的思考大小限制的方法是验证堆栈是否接受更多元素,或者可以通过pop调用提供和元素.

因此,我们可能会考虑堆栈基本接口,如下所示:

class Stack {
public:
    virtual ~Stack()=0;
    virtual Data& pop() throw (std::out_of_range) = 0;
    virtual void push(Data&) throw (std::out_of_range) = 0;
    virtual bool isPoppable() = 0;
    virtual bool isPushable() = 0;
}

然后我们现在可以开始考虑实现了.一个简单的实现就是使用数组:

class StackArray : public Stack {
private:
    Data* mArray;
    int mSize;
    int mPointer;
    StackArray(int size) : mSize(size), mPointer(0) {
        mArray = new Data[mSize];
    }
    virtual ~StackArray() {
        delete [] mArray;
    }
public:
    void push(Data& el) throw (std::out_of_range) {
        if (!isPushable()) throw std::out_of_range("Cannot push to this stack");
        mArray[mPointer++] = el;
    }

    Data& pop() throw (std::out_of_range) {
        if (!isPopable()) throw std::out_of_range("Cannot pop from this stack");
        return mArray[mPointer--];
    }

    bool isPushable() {
        return mPointer < mSize;
    }

    bool isPoppable() {
        return mPointer > 0;
    }
}

更进一步,我们可以想到一个基于链表的堆栈:

class DataNode {
private:
    DataNode* next;
    Data* data;
public: // trivial impl. ommited
    bool hasNext();
    DataNode* getNext();
    Data* getData();
    void setNext(DataNode* next);
    void setData(Data* data);
}

class StackLinkedList : public Stack {
private:
    DataNode* root;
public:
    StackLinkedList():pointer(0) {}
    virtual ~StackLinkedList() {}
    void push(Data& el) throw (std::out_of_range) {
        if (!isPushable()) throw std::out_of_range("Cannot push to this stack");
        DataNode* n = new DataNode();
        n->setData(&el);

        DataNode* pointer = root;
        if (root == NULL) {
            pointer = n;
        } else {
            while (pointer->hasNext()) {
                pointer = pointer->getNext();
            }

            pointer->setNext(n);
        }
    }

    Data& pop() throw (std::out_of_range) {
        if (!isPoppable()) throw std::out_of_range("Cannot pop from this stack");
        DataNode* pointer = root, previous = NULL;
        while (pointer->hasNext()) {
            previous = pointer;
            pointer = pointer->getNext();
        }

        Data* ret = pointer->getData();
        delete pointer;
        if (previous != NULL) {
            previous->setNext(NULL);
        }

        return *ret;
    }

    bool isPushable() {
        return true;
    }

    bool isPoppable() {
       return root != NULL;
    }
}