Specifica: la sintassi. Specifica: la semantica. Specifica: la semantica

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1 Tipi di dato e strutture dati Specifica e realizzazione di strutture informative come classi Che cos è un tipo di dato? Tutti i linguaggi di programmazione tipati forniscono tipi ed operatori predefiniti Linguaggi di programmazione come Pascal, C o Java consentono all utente di definirne di nuovi Cos è un tipo? Insieme di valori + operatori + 0, 1, 2,,, Interi, Booleani I tipi di dato sono modelli matematici 1

2 Specifica: la sintassi Consiste nel definire nuovi identificatori: nome del tipo definito: Es. Stack nomi e tipi degli operatori Es. NewStack: void Stack Push: TipoEl, Stack Stack Top: Stack TipoEl Pop: Stack Stack IsEmpty: Stack Boolean Specifica: la semantica Consiste nel definire il significato/ comportamento degli operatori Equazionalmente: IsEmpty(NewStack()) = true IsEmpty(Push(e, s)) = false Top(Push(e, s)) = e Pop(Push(e, s)) = s Specifica: la semantica Consiste nel definire il significato/ comportamento degli operatori Con pre e post-condizioni NewStack(): IsEmtpty(s): Push(e, s): Top(s): Pop(s): Post: produce una pila vuota Post: true se s =, false altrimenti Post: ritorna la pila ottenuta aggiungendo e ad s come el. emergente Pre: s ; Post: ritorna l emergente Pre: s ; Post: ritorna s meno l emergente 2

3 # s: Stack è this: dunque non viene mai menzionato Interfacce in Java manca NewStack: sarà il costruttore Stack { IsEmpty(); // Post: true se la pila è vuota, false altr. Push(Object newitem); // Post: aggiunge newitem come emergente Object Top(); // Pre: la pila non è vuota // Post: ritorna l emergente senza rimuoverlo Pop(); // Pre: la pila non è vuota // Post: rimuove l emergente dalla pila Il significato dell astrazione La pila s è vuota: IsEmpty(s) =? IsEmpty(s) = false Posso conoscere allora il valore dell emergente: Top(s) =? Top(s) = e Utente Il significato dell astrazione Posso inserire un valore in fondo alla pila s? Non senza aver prima rimosso tutti gli altri con Pop Vorrei sapere come sono organizzati gli el. Utente Questi sono affari!"$# %& 3

4 Il significato dell astrazione L utente interagisce con i valori di tipo Stack solo attraverso gli operatori: non può né deve conoscere i dettagli della loro realizzazione Utente Il significato dell astrazione ADT = Abstract Data Type barriera Programma applicativo operatore Implementazione dell ADT Programma applicativo Accesso diretto ai dati Che cos è una struttura dati? Struttura dati = modo sistematico di rappresentare ed organizzare dati a f k z q d i w vettore lista numero intero rappr. in binario 4

5 Primitive di accesso Una struttura dati deve essere dotata di primitive che consentano di costruire, distruggere, esplorare e modificare gli aggregati di dati: base = indirizzo del primo elemento V[' ] = valore all indirizzo base + ' dim(valore) V a f k z q d i w Primitive di accesso Una struttura dati deve essere dotata di primitive che consentano di costruire, distruggere, esplorare e modificare gli aggregati di dati: Cons(2, L) 2 p p.next p.info L = Puntatore al primo el. Primitive di accesso Una struttura dati deve essere dotata di primitive che consentano di costruire, distruggere, esplorare e modificare gli aggregati di dati: not

6 Invarianti di struttura Una proprietà di una struttura dati che deve essere mantenuta dopo qualunque accesso alla struttura è un invariante di struttura lista I puntatori di una lista devono concatenare tra loro tutti i singoli elementi Realizzazione mediante classi La struttura dati è il valore di alcuni campi privati Gli operatori dell ADT sono realizzati con altrettanti metodi pubblici (in particolare l operatore che genera una nuova istanza della struttura è un costruttore) Eventuali routines ausiliarie coinvolte nella realizzazione dei metodi pubblici, sono realizzate con metodi privati Cassi in Java (( StackAsArray *)+ ), ( Stack { +, - nextfree; +, Object arrayofvalues[]; Struttura dati 6

7 Cassi in Java (( costruttori StackAsArray *)+ ), ( Stack { +. StackAsArray ( size) { arrayofvalues = / Object[size]; nextfree = 0; +. StackAsArray () { 0,( (100); overloading Cassi in Java (( StackAsArray *)+ ), ( Stack { +. 1 IsEmpty() {. nextfree == 0; +. Object Top() { return arrayofvalues[nextfree]; +. Pop() { nextfree--; Cassi in Java 2$ StackAsArray 6*7 8 3$9 7 9 :; 5 Stack { 8<$= 3 6 6$A Push(Object newitem) { 6 B (nextfree == arrayofvalues.length) EnlargeOf (100); arrayofvalues[nextfree++] = newitem; 8C 6 > 4;*9D>@ 6 A EnlargeOf (6 : ; size) { // alloca altri size elementi in arrayofvalues[] Ha senso perché è un vettore Object temp[] = : 9E Object[arrayofvalues.length + size]; C (6 : ; i = 0; i < arrayofvalues.length; i++) temp[i] = arrayofvalues[i]; arrayofvalues = temp; 7

8 Invariante di classe Quando un ADT viene realizzato con una classe, che a sua volta implementa una o più strutture dati, l invariante di struttura deve essere parte della post-condizione di tutti i metodi pubblici: prende allora il nome di invariante di classe. L invariante di classe, essendo relativo all implementazione, non è pubblico: deve implicare le post-condizioni dei metodi pubblici come dichiarate in interfaccia 8