（一二〇）抽象数据类型

抽象数据类型（abstract data type, ADT），是以通用的方式描述数据类型，而没有引入语言或实现细节。

程序员常常通过定义类，来表示更通用的概念，而对于抽象数据类型，使用类是一种非常好的方式。

当类概念使用ADT方法时，一般是这样做：

①私有部分必须表示数据存储的方式。例如，可以使用常规数组、动态分配数组或更高级的数据结构（如链表）；

②公有接口应隐藏数据表示，而以通用的术语来表达，如创建栈、压入等。

例如代码，这是一个栈的表示方式（注意注释）：

typedef unsigned long Item;	//Item作为unsigned long的别名

class Stack
{
private:
enum {Max=5};	//创建枚举常量
Item items[Max];	//Item是unsigned long的别名，见上面
int top;
public:
Stack();
bool isempty()const;	//用于检测是否为空
bool isfull()const;	//是否为满
bool push(const Item&item);	//放入
bool pop(Item&item);	//取出

};

Stack::Stack()	//默认构造函数，初始化top为0，top用于计数当前指针指向数组下一次填充时的位置（即如果有一个成员，为items[0]，此时top=1
{
top = 0;
}

bool Stack::isempty()const	//调用函数，询问是否为空，如果top=0（指向0号位置，说明数组里没有东西），那么top==0为真（返回true），如果top>0（说明数组里至少有一个东西），那么top==0为假（返回false）。
{
return top == 0;
}

bool Stack::isfull()const	//调用函数，询问是否满了。如果top=5（说明0~4都有成员），于是top==Max为真（返回true，这里表示满了）相反，则返回false，说明没满
{
return top == Max;
}

bool Stack::push(const Item&item)	//调用函数，用于放置
{
if (top < Max)	//如果没满（原理上面已经解释）
{
items[top++] = item;	//新内容被放置到items数组里，位置为top（因为top指向新内容放置的数组位置），然后top+1
return true;	//返回true，说明放置成功
}
else return false;	//否则返回false，说明放置失败
}

bool Stack::pop(Item&item)
{
if (top > 0)	//如果top>0，说明至少有一个元素
{
item = items[--top];	//传递的参数等于top-1后（也就是说上一次放置的位置），相当于把里面的内容取出，并赋值给传递的参数（注意，参数是引用）
return true;	//返回true，说明取出成功
}
else return false;	//否则返回false，取出失败
}

总结：

①Stack::push()函数，是将内容放置在私有成员的items数组中，然后通过更改top的值，移动指针。

②调用isfull()和isempty()函数，可以检测这里的栈是否已满。

③top用于指向下一个放置新成员的位置。假如当前有0个成员，他指向0（因为items[0]是空的），有2个成员，他指向2（因为items[0]和items[1]有内容，而items[2]是空的）。

④items[Max]这个数组，用于储存数据；

⑤Item这个类型名，实际上是unsigned long的别名。

⑥push()和pop()函数，分别对应的是放置和取出。并返回是否成功，参数是放置和取出的对象，因此用的是引用。

⑦取出时，实际上并没有删除数组成员的数据，而是改变指向的位置（top的值），假如下一次放置新数据，那么就会覆盖之前的。

⑧默认构造函数使得创建一个新的对象时，其top为0（即指向最初的位置）。

⑨由于Item是unsigned long的别名，因此他一般用作储存整型的数据（浮点类型可能会出现丢失数据的问题。

下面是一个添加了显示名字，并进行实际应用的代码：

//1.h 头文件，用于储存类定义
#include<string>
#pragma once
typedef unsigned long Item;	//Item作为unsigned long的别名
struct shuiguo
{
std::string name;
unsigned long m;
};
class Stack
{
private:
enum { Max = 5 };	//创建枚举常量
std::string name[Max];
Item items[Max];	//Item是unsigned long的别名，见上面
int top;
public:
Stack();
bool isempty()const;	//用于检测是否为空
bool isfull()const;	//是否为满
bool push(const shuiguo&);	//放入
bool pop(shuiguo&);	//取出
};

//1.cpp 主程序所在源代码文件
#include<iostream>
#include<string>
#include<Windows.h>
#include"1.h"

int main()
{
using namespace std;
Stack chuwugui;	//创建对象储物柜
cout << "这里是一个储物箱，你是否要存/取东西呢？" << endl;
cout << "a.存\tp.取\tq.退出\n我的选择是：";
char choice;
while (cin >> choice&&choice != 'q')
{
while (!isalpha(choice))	//如果输入的不是字母，清除输入缓存，并提示重新输入，然后重新开始循环
{
cout << "请输入a.存\tp.取\tq.退出";
cin.sync();
continue;
}
cin.sync();	//清除输入缓存，只读取第一个输入的字母
switch (choice)	//根据输入的不同，执行不同的选项
{
case 'a':	//输入大写小写的a都是这里
case 'A':
if (chuwugui.isfull())	//如果满的话，返回提示信息
{
cout << "已经满啦！无法继续存放东西了，你需要取出一些东西才可以。" << endl;
break;
}
else	//否则可以存放东西
{
shuiguo one;	//创建结构，用于存储存放的东西
cout << "请输入你要存放的东西的名称：";
getline(cin, one.name);
cout << "请输入你要存放的东西的数量：";
cin >> one.m;
cin.sync();	//清除输入缓存，防止干扰
if (chuwugui.push(one))
{
cout << "存放成功！" << one.name << " 共计 " << one.m << " 个已经被放入储物柜啦！" << endl;
break;
}
else
{
cout << "由于某种未知的原因，存放失败了。。。。" << endl;
break;
}
}
case 'p':
case 'P':
if (chuwugui.isempty())
{
cout << "很抱歉，储物柜里面已经空空如也了，你不可能再从里面取出什么东西了。" << endl;
cout << "等等！你难道要抢走这个萌萌哒的储物箱吗？！警察叔叔！！！～～～" << endl;
break;
}
else
{
shuiguo one;
cout << "现在帮你取东西~~亲~请稍微等待一秒钟。。。" << endl;
Sleep(1000);
if (chuwugui.pop(one))
{
cout << "取出来啦！" << endl;
cout << "取出来的东西是 " << one.name << " ，一共有 " << one.m << " 个~~~喏！给你！" << endl;
if (chuwugui.isempty())
{
cout << "另外呢~~不得不告诉你一声，储物柜里面已经空空如也啦~~" << endl;
break;
}
break;

}
else
{
cout << "因为某种未知的错误，什么都没取出来！怎么会这样？" << endl;
break;
}
}
default:cout << "可以输入 a 或者 p 或者 q 嘛？你乱输入的话，我是不会知道你想干嘛的！" << endl;
break;
}
cout << endl;
cout << "口←一个萌萌哒的储物箱，你是否要存/取东西呢？" << endl;
cout << "a.存\tp.取\tq.退出\n我的选择是：";
}
cout << endl << "Bye~~~" << endl;
system("pause");
return 0;

}

//2.cpp	存放类的成员函数定义
#include<iostream>
#include<string>
#include"1.h"
Stack::Stack()	//默认构造函数，初始化top为0，top用于计数当前指针指向数组下一次填充时的位置（即如果有一个成员，为items[0]，此时top=1
{
top = 0;
}

bool Stack::isempty()const	//调用函数，询问是否为空，如果top=0（指向0号位置，说明数组里没有东西），那么top==0为真（返回true），如果top>0（说明数组里至少有一个东西），那么top==0为假（返回false）。
{
return top == 0;
}

bool Stack::isfull()const	//调用函数，询问是否满了。如果top=5（说明0~4都有成员），于是top==Max为真（返回true，这里表示满了）相反，则返回false，说明没满
{
return top == Max;
}

bool Stack::push(const shuiguo&x)	//调用函数，用于放置
{
if (top < Max)	//如果没满（原理上面已经解释）
{
name[top] = x.name;
items[top++] = x.m;	//新内容被放置到items数组里，位置为top（因为top指向新内容放置的数组位置），然后top+1
return true;	//返回true，说明放置成功
}
else return false;	//否则返回false，说明放置失败
}

bool Stack::pop(shuiguo&x)
{
if (top > 0)	//如果top>0，说明至少有一个元素
{
x.m = items[--top];	//传递的参数等于top-1后（也就是说上一次放置的位置），相当于把里面的内容取出，并赋值给传递的参数（注意，参数是引用）
x.name = name[top];
return true;	//返回true，说明取出成功
}
else return false;	//否则返回false，取出失败
}

输出：

这里是一个储物箱，你是否要存/取东西呢？
a.存    p.取    q.退出
我的选择是：a
请输入你要存放的东西的名称：苹果
请输入你要存放的东西的数量：1
存放成功！苹果 共计 1 个已经被放入储物柜啦！

口←一个萌萌哒的储物箱，你是否要存/取东西呢？
a.存    p.取    q.退出
我的选择是：a
请输入你要存放的东西的名称：梨子
请输入你要存放的东西的数量：5
存放成功！梨子 共计 5 个已经被放入储物柜啦！

口←一个萌萌哒的储物箱，你是否要存/取东西呢？
a.存    p.取    q.退出
我的选择是：A
请输入你要存放的东西的名称：香 蕉
请输入你要存放的东西的数量：3
存放成功！香 蕉 共计 3 个已经被放入储物柜啦！

口←一个萌萌哒的储物箱，你是否要存/取东西呢？
a.存    p.取    q.退出
我的选择是：p
现在帮你取东西~~亲~请稍微等待一秒钟。。。
取出来啦！
取出来的东西是 香 蕉 ，一共有 3 个~~~喏！给你！

口←一个萌萌哒的储物箱，你是否要存/取东西呢？
a.存    p.取    q.退出
我的选择是：p
现在帮你取东西~~亲~请稍微等待一秒钟。。。
取出来啦！
取出来的东西是 梨子 ，一共有 5 个~~~喏！给你！

口←一个萌萌哒的储物箱，你是否要存/取东西呢？
a.存    p.取    q.退出
我的选择是：p
现在帮你取东西~~亲~请稍微等待一秒钟。。。
取出来啦！
取出来的东西是 苹果 ，一共有 1 个~~~喏！给你！
另外呢~~不得不告诉你一声，储物柜里面已经空空如也啦~~

口←一个萌萌哒的储物箱，你是否要存/取东西呢？
a.存    p.取    q.退出
我的选择是：p
很抱歉，储物柜里面已经空空如也了，你不可能再从里面取出什么东西了。
等等！你难道要抢走这个萌萌哒的储物箱吗？！警察叔叔！！！～～～

口←一个萌萌哒的储物箱，你是否要存/取东西呢？
a.存    p.取    q.退出
我的选择是：q

Bye~~~
请按任意键继续. . .