1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ-ΓΕΝΙΚΑ ΠΕΡΙ ΑΦΗΡΗΜΕΝΩΝ ΤΥΠΩΝ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ

Transcript

1 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ-ΓΕΝΙΚΑ ΠΕΡΙ ΑΦΗΡΗΜΕΝΩΝ ΤΥΠΩΝ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ Σκοπός-αντικείμενο των σημειώσεων αποτελεί η παρουσίαση βασικών αφηρημένων τύπων δεδομένων (ΑΤΔ) τόσο σε επίπεδο υλοποιήσεων και εφαρμογών αυτών σε προγραμματιστικό πλαίσιο όσο και και σε επίπεδο οργάνωσης τους σε εννοιολογικό πλαίσιο. Οι βασικοί αφηρημένοι τύποι δεδομένων (ΑΤΔ) που παρουσιάζονται και αναλύονται είναι οι εξής: Στοίβα, Ουρά, Γράφημα, Λίστα, Γράφημα. Η εργασία εστιάζει στην ανάπτυξη των παραπάνω ΑΤΔ με αυτή την σειρά και με αυξανόμενη πολυπλοκότητα στην δομή των τύπων. Σε αυτό το σημείο, να κάνουμε μία μικρή παρένθεση και να υπενθυμίσουμε την έννοια "Αφηρημένος Τύπος Δεδομένων (ΑΤΔ) ". Γενικά, ένας ΑΤΔ είναι ένα μαθηματικό μοντέλο, που ορίζει έναν νέο τύπο δεδομένων, τον οποίο μπορεί να δημιουργήσει ένας προγραμματιστής. Η έννοια του ΑΤΔ είναι θεωρητική και έχει σαν σκοπό την περιγραφή αντικειμένων και των μεταξύ τους πράξεων. Η προσέγγιση του ΑΤΔ μας δίνει τη δυνατότητα της ανάπτυξης ενός προγράμματος, το οποίο είναι ανεξάρτητο από την υλοποίηση ενός ή περισσοτέρων ΑΤΔ. Η μέθοδος αυτή έχει σαν αποτέλεσμα την εύκολη αλλαγή της υλοποίησης στην περίπτωση που διαφοροποιηθούν οι απαιτήσεις του προγράμματός μας. Ένα επιπρόσθετο πλεονέκτημα που παρέχει η προσέγγιση του ΑΤΔ, είναι ότι η ανάπτυξη του προγράμματος γίνεται πιο εύκολη, αφού έχουμε αποξενωθεί από την υλοποίηση, ενω είναι δυνατόν να χρησιμοποιήσουμε απλούς ΑΤΔ, προκειμένου να περιγράψουμε άλλους πολυπλοκότερους. Οι ΑΤΔ Στοίβα, Ουρά, Λίστα είναι συλλογές πεπερασμένων στοιχείων σε γραμμική δομή ενώ ο ΑΤΔ Δένδρο είναι δενδρική δομή που περιγράφει την ιεραρχική σχέση των στοιχείων και ο ΑΤΔ Γράφημα δομή που δεν υπάρχουν περιορισμοί στις συνδέσεις μεταξύ των στοιχείων της συλλογής που περιγράφει. Σε κάθε κεφάλαιο που περιγράφεται ένας ΑΤΔ δίνεται ο ορισμός του και οι πιθανές χρήσεις του σε επιστημονικά πεδία και την καθημερινότητα, οι βασικές πράξεις που διενεργούνται από αυτόν περιγραφικά, οι περιορισμοί στα δεδομένα που διαχειρίζεται η κάθε δομή και τέλος ο κώδικας των διαφόρων υλοποίησεων, δοκιμών και εφαρμογών του στο πλαίσιο οργάνωσης και παρουσίασης που εξηγείται εκτενώς στο επόμενο κεφάλαιο. Κάθε ΑΤΔ έχει υλοποιηθεί και κατηγοροποιηθεί τόσο αφαιρετικά όσο και πρακτικά (δηλαδή σε πλαίσιο υλοποίησεων) με βάση είτε τον τρόπο απεκόνισης της δομής (με πίνακα, δείκτες) είτε τον τρόπο πρόσβασης στην δομή (μερική, ολική απόκρυψη-έννοιες που εξηγούνται πλήρως στο επόμενο κεφάλαιο) είτε ένα συνδυασμό των 2. Σε αυτό το σημείο καλό είναι να κάνουμε μια περιληπτική ανάλυση για κάθε ΑΤΔ ξεχώριστα. Ο ΑΤΔ Στοίβα έχει 2 επιμέρους υλοποίησεις οι οποίες ξεχωρίζουν με βάση τον τρόπο πρόσβασης του χρήστη στην δομή, με μερική απόκρυψη και με

2 ολική απόκρυψη ενώ στα πλαίσια της μερικής απόκρυψης έχουν υλοποιηθεί και 3 εφαρμογές. Αυτές οι εφαρμογές είναι οι εξής: α) εφαρμογή που μετατρέπει δεκαδικό αριθμό δοσμένο από την είσοδο σε δυαδικό, β) εφαρμογή που υπολογίζει την τιμή μιας μεταθεματικής παράστασης δοσμένης από την είσοδο, γ) εφαρμογή που μετατρέπει μια ενδοθεματική παράσταση δοσμένη από την είσοδο σε μεταθεματική. Ο ΑΤΔ Ουρά έχει 3 επιμέρους υλοποίησεις οι οποίες ξεχωρίζουν με βάση τον τρόπο απεικόνισης της δομής, με χρήση απλού πίνακα (με κενό), με χρήση λογικής μεταβλητής και με χρήση μετρητή. Να διευκρινιστεί εδώ πως οι 3 αυτές υλοποιήσεις έχουν παρόμοιο τρόπο απεικόνισης καθώς και οι 3 χρησιμοποιούν πίνακα απλά οι 2 τελευταίες σε σχέση με τον απλό πίνακα της πρώτης υλοποίησης η καθεμία έχει μια extra μεταβλητή (περαιτέρω ανάλυση των διαφορετικών υλοποίησεων υπάρχει στο αντίστοιχο κεφάλαιο του ΑΤΔ Ουρά). Η 3 η υλοποίηση όμως έχει κατηγοριοποιηθεί επιπλέον σε υλοποίηση με μερική απόκρυψη και με ολική απόκρυψη (ένα διαχωρισμό που συναντάμε αρκετά συχνά μέσα στους διάφορους ΑΤΔ για αυτό αναλύεται στο 2 ο κεφάλαιο αυτός ο διαχωρισμός), και κάθε μια από αυτές έχει μια εφαρμογή. Αυτή η εφαρμογή είναι η ίδια, απλά υλοποιημένη ανάλογα με τον τρόπο που πρέπει από κάθε μια από αυτές τις 2. Η εφαρμογή είναι η εξής: εφαρμογή που κάνει προσομοίωση μιας πραγματικής ουράς αναμονής πελατών με βάση κάποια στοιχεία που ζητούνται από τον χρήστη. Ο ΑΤΔ Λίστα έχει 3 επιμέρους υλοποίησεις οι οποίες ξεχωρίζουν αρχικά με βάση τον τρόπο απεικόνισης της δομής, με χρήση ακολουθιακού πίνακα (Ακολουθιακή λίστα), με χρήση δεικτών (Συνδεδεμένη λίστα), με χρήση πίνακα (Συνδεδεμένη λίστα). Οι υλοποίησεις με πίνακα διαχωρίζονται εκ νέου η καθεμία σε υλοποίηση με μερική και ολική απόκρυψη. Η βασική διαφορά των υλοποιήσεων με πίνακα είναι ότι στην ακολουθιακή η πρώτη θέση του πίνακα είναι ο πρώτος κόμβος, η δεύτερη ο δεύτερος κτλ, ενώ στην συνδεδεμένη με πίνακα δεν ισχύει αυτό (περισσότερα στο αντίστοιχο κεφάλαιο του ΑΤΔ Λίστα). Η υλοποίηση με χρήση δεικτών όμως δεν διαχωρίζεται σε μερική και ολική απόκρυψη, όλες οι επιμέρους υλοποιήσεις και εφαρμογές της είναι υλοποιημένες με ολική απόκρυψη. Οι υλοποιήσεις αυτές είναι οι εξής: μονή συνδεδεμένη λίστα, διπλά συνδεδεμένη λίστα, μονή συνδεδεμένη λίστα με ένδειξη τέλους, μονή συνδεδεμένη λίστα με κεφαλή, μονή κυκλικά συνδεδεμένη λίστα, μονή συνδεδεμένη ταξινομημένη λίστα. Οι εφαρμογές που υπαρχουν για τις υλοποιήσεις με χρήση δεικτών είναι κοινές, δηλαδή αφορούν όλες τις επιμέρους υλοποίησεις και παρότι οι εφαρμογές χρησιμοποιούν ενδεικτικά την υλοποίηση της απλής μονής συνδεδεμένης λίστας εννοείται ότι μπορεί να χρησιμοποιήσουν οποιαδήποτε από τις άλλες. Οι εφαρμογές είναι οι εξής: α) εφαρμογή που προσθέτει 2 πολυώνυμα και δημιουργεί ένα τρίτο, β) εφαρμογή που χρησιμοποιεί πράξεις λίστας για να υλοποιήσει τοις πράξεις στοίβας και γ) εφαρμογή που χρησιμοποιεί πράξεις λίστας για να υλοποιήσει πράξεις ουράς. Ο ΑΤΔ Δένδρο έχει ουσιαστικά πολλές επιμέρους υλοποιήσεις. Η αρχική έγκειται σε εννοιολογικό πλαίσιο και προφανώς πρακτικό, διαχωρισμός σε δυαδικό δένδρο αναζήτησης και ΑVL δέδρο (ορισμός για την κάθε κατηγορία

3 και διαφορές ουσιαστικά στο αντίστοιχο κεφάλαιο του ΑΤΔ Δένδρο). Το δυαδικό δένδρο αναζήτησης τώρα χωρίζεται σε 3 επιμέρους υλοποιήσεις με βάση τον τρόπο απεικόνισης της δομής, με χρήση ακολουθιακού πίνακα, με χρήση δεικτών, με πίνακα. Η καθεμία από αυτές διαχωρίζεται σε υλοποίηση με αναδρομή και υλοποίηση με επανάληψη, 2 διαχωριστικοί τρόποι που δεν διαφέρουν στον τρόπο απεικόνισης της δομής αλλά καθαρά στους τρόπους υλοποίησης των πράξεων του δυαδικού δένδρου αναζήτησης. Οι ουσιαστικές διαφορές ακολουθιακού πίνακα και απλού πίνακα είναι αντίστοιχες με αυτές των αντίστοιχων υλοποιήσεων λίστας με χρήση πίνακα ακολουθιακού και μη. Ο ΑΤΔ Γράφημα έχει 3 επιμέρους υλοποιήσεις, με χρήση πίνακα, με λίστα ακμών, με λίστα κορυφών. Πρόκειται για διαφορετικούς τρόπους απεικόνισης της δομής. Να διευκρινιστεί ότι πρόκειται για υλοποίησεις για μη συνδεδεμένο γράφημα χωρίς βάρη. H υλοποίηση με πίνακα περιλαμβάνει και μια εφαρμογή που πρέπει να διευκρινιστεί εδώ όμως ότι αφορά υλοποίηση συνδεδεμένου πίνακα με βάρη. Η εφαρμογή αυτή είναι ο αλγόριθμος του Dijkstra που εφαρμόζεται για κάθε κορυφή ενός γραφήματος και βρίσκει ουσιαστικά το ελάχιστο μονοπάτι αυτής της κορυφής προς τις υπόλοιπες. Η υλοποίηση με λίστα ακμών ουσιαστικά είναι υλοποίηση με χρήση δεικτών που αναπαριστά τις ακμές των κορυφών με λίστα κόμβων που συνδέονται με τους κόμβουςάκρα τους (περισσότερα στο αντίστοιχο κεφάλαιο του ΑΤΔ Γράφημα). Περιλαμβάνει μια εφαρμογή, την υλοποίηση spanning tree πάνω σε μη κατευθυνόμενο γράφημα χωρίς βάρη. Τέλος υπάρχει η υλοποίηση με λίστα κορυφών που είναι μεικτό είδος υλοποίησης, δηλαδή χρησιμοποιεί πίνακα και δείκτες. Αυτή η υλοποίηση αναπαριστά τους γειτονικούς κόμβους κάθε κορυφής με λίστα γειτονικών κορυφών (περισσότερα στο κεφάλαιο του ΑΤΔ Γράφημα). Αυτοί λοιπόν ήταν συνοπτικά οι ΑΤΔ όπως θα παρουσιαστούν σε αυτή την εργασία. Περισσότερα προφανώς και αναλυτικότερα υπάρχουν για τον καθένα στο αντίστοιχο κεφάλαιο του (μαζί με κώδικα εκτός από τις επεξηγήσεις). Στο επόμενο κεφάλαιο ακολουθεί ανάλυση και επεξήγηση του τρόπου οργάνωσης και παρουσίασης των ΑΤΔ σε άμεση συνάρτηση με την οργάνωση και αρχειοθέτηση του κώδικα τους. Επίσης θα εξηγηθούν οι έννοιες μερικής και ολικής απόκρυψης και οι βασικές διαφορές τους.

4 2. ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΑΦΗΡΗΜΕΝΩΝ ΤΥΠΩΝ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ ΚΑΙ ΒΑΣΙΚΟΙ ΤΡΟΠΟΙ ΠΡΟΣΒΑΣΗΣ ΣΕ ΔΟΜΕΣ 2.1 ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΑΦΗΡΗΜΕΝΩΝ ΤΥΠΩΝ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ Σε αυτή την πρώτη ενότητα του 2 ου κεφαλαίου θα αναλυθεί το πρότυπο οργάνωσης των αφηρημένων τύπων δεδομένων (ΑΤΔ) που παρουσιάζονται στην εργασία. Πριν την ανάλυση όμως της οργάνωσης πρέπει να ειπωθεί ότι σε πλαίσιο κώδικα οι υλοποίησεις έχουν υλοποιηθεί και ελεγχθεί με χρήση του προγράμματος dev-c++. Να διευκρινιστεί ακόμη πως καθώς δοκιμάζονταν αυτές οι υλοποιήσεις και εφαρμογές, υπήρξε εξ αρχής ένας από τους βασικούς σκοπούς να γίνει μια κατάλληλη οργάνωση αρχείων ώστε να ακολουθηθεί και ένα μοντέλο κατάλληλο σε αφαιρετικό επίπεδο για κάθε ΑΤΔ με βάση ας το πούμε την έννοια του modularity. Πριν αναλυθεί το γενικό μοντέλο οργάνωσης των ΑΤΔ καλό είναι να διευκρινιστεί και πως όλος ο κώδικας που πρόκειται να δοθεί στα ανάλογα κεφάλαια έχει εκτός από το dev-c++ ελεγχθεί και σε linux περιβάλλον (terminal) για ελέγχους απώλειας μνήμης σε περιπτώσεις κυρίως δυναμικής δέσμευσης όπου χρειάστηκε στον εκάστοτε κώδικα (αυτό επετεύχθη με χρήση της εντολής valgrind). Ξεκινώντας λοιπόν με την οργάνωση προφανώς το μοντέλο οργάνωσης σε επίπεδο αρχείων-κώδικα είναι ταυτόσημο με τις ενότητες παρουσίασης κάθε ΑΤΔ. Πιο συγκεκριμένα κάθε ΑΤΔ έχει οργανωθεί σε πρώτο στάδιο με το εξής σκεπτικό: α) επιμέρους υλοποίησεις, β) αρχεία υλοποίησης-διεπαφής τύπου στοιχείου. Για παράδειγμα για τον ΑΤΔ Στοίβα υπάρχει ο εξής διαχωρισμός (όπως θα φανεί εκτενέστερα και στο επόμενο κεφάλαιο που τον αφορά): α) επιμέρους υλοποιήσεις: Μερική απόκρυψη, Ολική απόκρυψη, β) αρχεία υλοποίησηςδιεπαφής τύπου στοιχείου. Με βάση το γενικό μοντέλο οργάνωσης κάποια από τις επιμέρους υλοποιήσεις αναλύεται και σε άλλες επιμέρους και αυτές οι άλλες και σε άλλες επιμέρους κτλ. Για παράδειγμα ο ΑΤΔ Δένδρο αναλύεται αρχικά σε 2 επιμέρους υλοποιήσεις : α) δυαδικό δένδρο αναζήτησης και β) AVL δένδρο, αλλά το δυαδικό δένδρο αναζήτησης αναλύεται σε 3 νέες υπο-επιμέρους υλοποιήσεις: α) με ακολουθιακό πίνακα, β) με δείκτες, γ) με απλό πίνακα, καθεμία εκ των οποίων σε 2 άλλες υπο-επιμέρους υλοποιήσεις, α) με αναδρομή, β) με επανάληψη. Όταν δεν υπάρχει άλλη πλέον διάσπαση τότε η υλοποίηση ή επί μέρους υλοποίηση αναλύεται ως εξής: α) Αρχεία Υλοποίηση-Διεπαφής, β) Αρχεία Υλοποίησης, γ) Εφαρμογές.

5 Ο φάκελος-κατηγορία Εφαρμογές όμως δεν υπάρχει για κάθε υλοποίηση καθώς δεν έχουν υλοποιηθεί για κάθε επί μέρους υλοποίηση ενός ΑΤΔ εφαρμογές είτε επειδή δεν θεωρήθηκε απαραίτητο είτε επειδή κάποιες που πιθανότατα υπάρχουν σε άλλη κατηγορία να εννοείται οτί μπορούν να υλοποιηθούν για αυτή την κατηγορία αλλά δεν επαναλαμβάνονται. Για παράδειγμα οι εφαρμογές της επιμέρους υλοποίησης μερική απόκρυψη στον ΑΤΔ Στοίβα προφανώς μπορούν να υλοποιηθούν και για την ολική απόκρυψη. Στα αρχεία Υλοποίησης-Διεπαφής περιλαμβάνονται τα πρότυπα αρχεία. Ως πρότυπο αρχείο, μια ορολογία που χρησιμοποιείται στα πλαίσια μόνο της αυτής εργασίας, ορίζεται ένα αρχείο που μεν περιλαμβάνει τις υλοποιήσεις συναρτήσεων-πράξεων μιας δομής (αρχείο Υλοποίησης) ή τις δηλώσεις τους (αρχείο Διεπαφής) αλλά δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί έτσι όπως είναι σε εφαρμογή καθώς δεν έχει δοθεί υπαρκτό μονοπάτι του αρχείου Διεπαφής του τύπου στοιχείου που χρησιμοποιεί η εκάστοτε εφαρμογή. Έτσι στα πρότυπα αρχεία και συγκεκριμένα στο αρχείο Διεπαφής κυρίως εντοπίζεται το include του τύπου στοιχείου το οποίο δεν περιλαμβάνει συγκεκριμένο μονοπάτι που να προσδιορίζει το αρχείο του τύπου στοιχείου αλλά περιγράφει τον ρόλο του συγκεκριμένου include.η όλη αυτή γενίκευση αποσκοπεί στην έννοια της αφαιρετικότητας, για να μπορεί ανα πάσα στιγμή αν θέλει ο χρήστης μιας εφαρμογής να εκτελέσει την εφαρμογή του με τα αρχεία Υλοποίησης-Διεπαφής μιας άλλης επί μέρους υλοποίησης τοποθετώντας το αντίστοιχο μονοπάτι αρχείου Διεπαφής του τύπου στοιχείου που χρησιμοποιεί η συγκεκριμένη εφαρμογή. Για παράδειγμα στον ΑΤΔ Δένδρο στην επί μέρους υλοποίηση του δέντρου με δείκτες υπάρχουν πολλές επί μέρους διαφορετικές υλοποιήσεις για τις οποίες υπάρχουν 3 εφαρμογές που μπορούν να θεωρηθούν κοινές, παρ ότι και στις 3 χρησιμοποιείται η υλοποίηση της απλής μονής λίστας με δείκτες. Όμως μπορούν αυτές οι εφαρμογές να δοκιμασθούν με οποιαδήποτε από αυτές τις επί μέρους υλοποιήσεις. Στα αρχεία Δοκιμής τώρα περιλαμβάνονται πάντα το αρχείο δοκιμής-main που λειτουργεί ως test αρχείο (εμφανίζει στον χρήστη μενού με επιλογή να διαλέξει πράξεις πάνω στην ανάλογη δομή), τα αρχεία Διεπαφής-Υλοποίησης της δομής, μόνο που δεν είναι τα πρότυπα, δηλαδή υποδεικνύουν συγκεκριμένο μονοπάτι-path για τα αρχεία Διεπαφής-Υλοποίησης του τύπου στοιχείου του εκάστοτε ΑΤΔ. Εκτός αυτών εννοείται οτί σε αυτόν τον φάκελο, άμα το δούμε καθαρά οργανωτικά για τους φακέλους των αρχείων, υπάρχει και το project της δοκιμής (δημιουργημένο και εκτελεσμένο στο dev-c++) ενώ τα αρχεία τύπου στοιχείου δεν βρίσκονται σε αυτό τον φάκελο αλλά έξω από τις υλοποιήσεις όπως προτοείπαμε στο αρχικό επίπεδο εκτός του φακέλουενότητας των υλοποίησεων, δηλαδή το path στο αρχείο Διεπαφής της δομής είναι πάντα σύνθετο. Πέραν όμως αυτών στα αρχεία δοκιμής μπορεί να υπάρχουν και αρχεία Διεπαφής-Υλοποιήσης από άλλη υλοποίηση που να εξυπηρετούν την συγκεκριμένη Δοκιμή. Για παράδειγμα στις υλοποιήσεις στον ΑΤΔ Δένδρο που χρησιμοποιούν αναδρομή στα αρχεία τους περιλαμβάνονται και τα αρχεία Διεπαφής-

6 Υλοποίησης της Στοίβας με ολική απόκρυψη γιατί οι Δοκιμές αυτές χρησιμοποιούν Στοίβα. Τέλος όσον αφ ορά το πεδίο οργάνωσης των υλοποιήσεων υπάρχουν και τα αρχεία των Εφαρμογών. Για κάθε εφαρμογή μέσα στον φάκελο της υπάρχουν τα εξής αρχεία: βασικό αρχείο εφαρμογής (συνήθως ονοματίζεται ως main), αρχεία Διεπαφής-Υλοποίησης, το project της εφαρμογής αλλά και τα αρχεία τύπου στοιχείου της δομής καθώς σε πολλές από αυτές τις εφαρμογές οι βασικές πράξεις του τύπου στοιχείου επεκτείνονται και έτσι διαφοροποιούνται αυτά τα αρχεία από τα βασικά που βρίσκονται έξω από τα πλαίσια των υλοποιήσεων. Πέραν όμως αυτών όπως και στα αρχεία δοκιμής μπορεί να υπάρχουν και αρχεία Διεπαφής-Υλοποιήσης από άλλη υλοποίηση που να εξυπηρετούν την συγκεκριμένη Δοκιμή. Επιστρέφοντας τώρα στο αρχικό επίπεδο οργάνωσης πάλι και αφού έχουμε αναλύσει σε βάθος την οργάνωση των επιμέρους υλοποιήσεων σε έναν ΑΤΔ απομένει η ανάλυση των αρχείων υλοποίησης-διεπαφής του τύπου στοιχείου. Στον φάκελο αυτό υπάρχουν μέσα οι εξής φάκελοι: α) φάκελος αρχείων Υλοποίησης-Διεπαφής τύπου στοιχείου ορισμένου ως ακεραίου-int, β) φάκελος αρχείων Υλοποίησης-Διεπαφής τύπου στοιχείου ως πίνακα-string και γ) φάκελος αρχείων Υλοποίησης-Διεπαφής τύπου στοιχείου ως struct που περιέχει έναν ακέραιο και μια συμβολοσειρά. Έξω από τους υποφακέλους αυτούς και χωρίς να εντάσσονται σε κάποιο φάκελο υπάρχουν τα αρχεία Υλοποίησης-Διεπαφής του τύπου στοιχείου ορισμένου ως ακεραίου ως «default» αρχεία που χρησιμοποιούν όλες οι δοκιμές του εκάστοτε ΑΤΔ. Αυτή η επιλογή έχει γίνει έτσι ώστε αν ο χρήστης θέλει να χρησιμοποιήσει κάποια άλλη υλοποίηση του τύπου στοιχείου από τις προτεινόμενες να αντιγράψει τα αρχεία που θέλει σε αυτή την θέση ώστε να καλύπτονται όλες οι υλοποιήσεις έτσι με την νέα υλοποίηση και να διατηρείται η αποσύνδεση που είναι επιθυμητή μεταξύ των τύπων στοιχείων με τις υλοποιήσεις των δομών. Βεβαίως να διευκρινιστεί σε αυτό το σημείο ότι μπορεί κάποια από αυτές τις προτεινόμενες υλοποιήσεις τύπου στοιχείου να μην καλύπτει μια συγκεκριμένη εφαρμογή ή να απαιτεί παραπάνω βασικές πράξεις όπως γίνεται για παράδειγμα στην εφαρμογή της υλοποίησης στοίβας με Μερική Απόκρυψη για τον υπολογισμό της τιμής μιας μεταθεματικής παράστασης αλλά και στην εφαρμογή της ίδιας υλοποίησης για μετασχηματισμό μιας μεταθεματικής παράστασης σε ενδοθεματική. Ενώ στις 3 υλοποιήσεις που θέλουμε να μελετήσουμε σε αυτή την ενότητα υπάρχουν 3 σταθερά υλοποιημένες πράξεις (TSstoiva_setValue, TSstoiva_writeValue, TSstoiva_readValue) για τον τύπο στοιχείου στοίβας σε αυτές τις εφαρμογές, οι υλοποίησεις του τύπου στοιχείου για αυτές τις εφαρμογές περιλαμβάνει μια extra συνάρτηση (την TSstoiva_Iso). Aκόμη ο τύπος στοιχείου έχει οριστεί ειδικά σε αυτές καθώς δεν ακολουθούν καμία από τις υπάρχουσες επιλογές που αναλύονται σε αυτή την ενότητα. Συγκεκριμένα στην εφαρμογή για τον

7 υπολογισμό της τιμής μιας μεταθεματικής παράστασης το στοιχείο στοίβας ορίζεται (typedef ) ως float αλλά και στην εφαρμογή της ίδιας υλοποίησης για μετασχηματισμό μιας μεταθεματικής παράστασης σε ενδοθεματική ως char. Γενικά θα δούμε αυτές τις μικροδιαφοροποιήσεις ως προς τις πράξεις και τον ορισμό του τύπου στοιχείου και σε εφαρμογές άλλων δομών. Tονίζεται όπως και στην αρχή αυτής της ενότητας πως η οργάνωση που έγινε τηρείται στην εργασία αυτή τόσο σε επίπεδο οργάνωσης αρχείων όσο και στην σειρά και δομή παρουσίασης των ΑΤΔ. 2.2 ΜΕΡΙΚΗ ΚΑΙ ΟΛΙΚΗ ΑΠΟΚΡΥΨΗ Σε αυτή την ενότητα αναλύονται και θίγονται οι έννοιες μερική και ολική απόκρυψη. Πρόκειται για έννοιες που πιθανότατα δεν είναι ευρέως γνωστές στο επιστημονικό πεδίο των δομών δεδομένων καθώς είναι άτυπα ορισμένες στα πλαίσια της εκπαιδευτικής διαδικασίας που αφορά το προπτυχιακό μάθημα Δομές Δεδομένων. Όμως καθώς έχει γίνει αντιληπτό και από τον τίτλο της η συγκεκριμένη εργασία αποσκοπεί στην διευκόλυνση της εκπαιδευτικής διαδικασίας σε προπτυχιακό επίπεδο σχετικά με το πεδίο των δομών δεδομένων και έτσι οι έννοιες αυτές είναι αναγκαίο να αποσαφηνιστούν καθώς εμφανίζονται συνεχώς στα πλαίσια της εργασίας. Ξεκινώντας λοιπόν με την αποσαφήνιση, να τονιστεί πως Μερική και Ολική απόκρυψη αφορούν τον τρόπο πρόσβασης ενός χρήστη σε μια δομή και τις πληροφορίες αυτής, δηλαδή σε τι βαθμό μπορεί να «πειράξει» τα δεδομένα μιας δομής και με ποιο τρόπο δύναται να την προσπελάσει ο χρήστης. Ο τρόπος πρόσβασης καθορίζεται από το πόσο ορατή είναι η δομή στο αρχείο διεπαφής της υλοποίησης της. Με βάση τα παραπάνω, οι υλοποίηση μιας δομής θεωρείται ότι έχει υλοποιηθεί με Μερική απόκρυψη όταν επιτρέπει στον χρήστη να κάνει απευθείας αλλαγές στα δεδομένα μιας δομής. Αυτό οφείλεται στο ότι η δομή αυτούσια με ότι περιλαμβάνει (πίνακες, ακεραίους κτλ) ορίζεται στο αρχείο Διεπαφής. Από την άλλη πλευρά σε υλοποίηση με Ολική απόκρυψη η δήλωση της δομής γίνεται στο αρχείο Υλοποίησης του ΑΤΔ και αυτό απαγορεύει στον χρήστη να έχει απευθείας πρόσβαση στα δεδομένα της δομής. Για να μπορεί ο χρήστης συνεπώς να διαχειρίζεται την δομή, υπάρχει ένας δείκτης στην δομή που λειτουργεί ως handler της δομής και του επιτρέπει να αναφέρεται σε αυτή και να την διαχειρίζεται μέσω των συναρτήσεων πράξεων, στο αρχείο Διεπαφής. Για να μπορεί ο χρήστης συνεπώς να διαχειρίζεται έστω την δομή του ΑΤΔ στοίβα υπάρχει στο αρχείο Διεπαφής. h η εξής δήλωση: Με βάση τα παραπάνω δεδομένα και με την λογική πλέον ότι ο χρήστης αναγκάζεται στο πρόγραμμα να δηλώσει ένα δείκτη προσπέλασης της δομής και όχι την ίδια την δομή, είναι αναγκαίες και έχουν υλοποιηθεί προφανώς 2 συναρτήσεις, η συνάρτηση δημιουργίας και η συνάρτηση καταστροφής του ΑΤΔ. Αυτές χρησιμεύουν για την δέσμευση μνήμης με την χρήση malloc () και για την αποδέσμευση μνήμης με την χρήση free () όπου χρειάζεται για την δομή.

8 Λόγω διαφοράς στην πρόσβαση με Ολική απόκρυψη και εξ αιτίας του δείκτη αλλάζει και η παραμετροποίηση των συναρτήσεων όπως αυτές δηλώνονται στο αρχείο Διεπαφής (εννοείται πως διαφοροποιείται η Υλοποίηση). Για παράδειγμα ακολουθούν στην σειρά οι δηλώσεις του ΑΤΔ Στοίβα για Μερική και μετά για Ολική απόκρυψη. Δηλώσεις για Στοίβα με Μερική Απόκρυψη: void Stoiva_dimiourgia (TStoivas *stoiva) ; int Stoiva_keni (TStoivas stoiva) ; void Stoiva_exagogi (TStoivas *stoiva, TStoixeioyStoivas *stoixeio, int *ypoxeilisi) ; void Stoiva_othisi (TStoivas *stoiva, TStoixeioyStoivas stoixeio, int *yperxeilisi) ; Δηλώσεις για Στοίβα με Ολική Απόκρυψη: HandleStoivas Stoiva_Constructor () ; void Stoiva_Destructor (HandleStoivas * StoivaPtrPtr) ; int Stoiva_keni (const HandleStoivas StoivaPtr) ; int Stoiva_gemati (const HandleStoivas StoivaPtr) ; void Stoiva_exagogi (const HandleStoivas StoivaPtr,TStoixeioyStoivas * const stoixeioptr, int *ypoxeilisi) ; void Stoiva_othisi (const HandleStoivas StoivaPtr, TStoixeioyStoivas stoixeio, int *yperxeilisi) ; Παρατηρούμε ότι στην Μερική απόκρυψη η στοίβα περνιέται ως παράμετρος αυτούσια είτε με αναφορά ενώ στην Ολική απόκρυψη είτε με τον ορισθέντα δείκτη είτε με δείκτη είτε με αναφορά σε αυτό το δείκτη. Αντίστοιχη λογική ακολουθείται σε όλους τους ΑΤΔ όπου χρειάζεται διαχωρισμός Μερικής- Ολικής Απόκρυψης. Στα επόμενα κεφάλαια, ένα κεφάλαιο για κάθε ΑΤΔ, ακολουθεί σε η ανάλυση κάθε ΑΤΔ που έχει υλοποιηθεί στα πλαίσια αυτής της εργασίας.