0.5 Kiểu do người dùng định nghĩa  (Page 2/2)

Ưu điểm của trừu tượng hoá quá trình

Việc phân chia chương trình thành các chương trình con có các ưu điểm nổi bật như sau:

• Ở chương trình chính, cái tổng thể được làm nổi bật, các chi tiết bị che dấu nên chương trình sáng sủa, dễ đọc hiểu.
• Một chương trình con đã được thiết kế thì có thể gọi thực hiện nhiều lần mà không phải viết lại. Với việc truyền tham số cho chương trình con, ta nhận được các kết quả khác nhau ở các lần gọi khác nhau.
• Khi xây dựng chương trình con ta có thể kiểm thử nó một cách độc lập, nên việc phát hiện và sửa lỗi dễ dàng hơn.
• Do chương trình được chia thành nhiều chương trình con, mỗi chương trình con có thể giao cho một hoặc một nhóm lập trình viên thực hiện nên tăng khả năng làm việc theo nhóm.

Trừu tượng hóa dữ liệu

Trừu tượng hoá dữ liệu là việc tạo ra kiểu dữ liệu trừu tượng. Kiểu dữ liệu trừu tượng là một tập hợp các ĐTDL và tập hợp các phép toán, thao tác trên các ĐTDL đó.

Ngày nay, khi ta nói kiểu dữ liệu thực chất là kiểu dữ liệu trừu tượng.

Kiểu dữ liệu trừu tượng có thể được định nghĩa bởi ngôn ngữ hoặc do người lập trình định nghĩa.

Ví dụ về kiểu dữ liệu trừu tượng do ngôn ngữ định nghĩa:

Kiểu integer trong Pascal hay kiểu int trong C là một kiểu dữ liệu trừu tượng do ngôn ngữ định nghĩa. Trong đó tập các ĐTDL là tập các số nguyên từ -32768 đến 32767; tập hợp các phép toán bao gồm các phép toán một ngôi (+, -), các phép toán hai ngôi (+, -, *, DIV, MOD), các phép toán quan hệ (<,<=, =,<>,>=,>).

Ví dụ về kiểu dữ liệu trừu tượng do người lập trình định nghĩa:

Trong môn học cấu trúc dữ liệu, chúng ta đã biết một loạt các kiểu dữ liệu trừu tượng do người lập trình định nghĩa như danh sách, ngăn xếp, hàng đợi, cây,...

Chẳng hạn kiểu dữ liệu trừu tượng danh sách là một dãy các phần tử với tập hợp các phép toán như tạo danh sách rỗng, kiểm tra danh sách rỗng, xen một phần tử vào danh sách, xoá một phần tử khỏi danh sách, ...

Sau đây ta sẽ nghiên cứu kỹ hơn về kiểu dữ liệu trừu tượng do người dùng định nghĩa.

Ðịnh nghĩa kiểu

Khái niệm

Ngoài các kiểu nguyên thuỷ được định nghĩa bởi ngôn ngữ, người lập trình còn có thể định nghĩa các kiểu của riêng mình. Ðịnh nghĩa một kiểu dữ liệu mới bao gồm việc xác định các yếu tố sau:

• Tên của kiểu.
• Sự biểu diễn bộ nhớ cho các đối tượng dữ liệu của kiểu.
• Tập hợp các phép toán (các chương trình con) thao tác trên các đối tượng dữ liệu của kiểu.

Ví dụ trong Pascal ta xét định nghĩa kiểu như sau:

TYPE

RealVect = ARRAY[1..10] OF real;

Sau đó ta có thể dùng phép khai báo biến:

VAR

A: RealVect;

B,C:RealVect;

Ưu điểm của định nghĩa kiểu:

• Làm cho việc viết chương trinh trở nên ngắn gọn, sáng sủa hơn.
• Khi cần thay đổi cấu trúc dữ liệu, chỉ cần thay đổi một lần ở mức định nghĩa kiểu chứ không cần phải thay đổi nhiều lần ở mức khai báo từng biến riêng biệt.

Chúng ta thấy rằng kiểu do người dùng định nghĩa chính là một kiểu dữ liệu trừu tượng.

Tính tương đương của các kiểu định nghĩa

Kiểm tra kiểu dẫn tới sự so sánh giữa kiểu dữ liệu của đối số thực đã được cho của một phép toán và kiểu dữ liệu của đối số mà phép toán đó cần đến. Nếu kiểu giống nhau thì đối số được chấp nhận và phép toán được tiến hành, nếu kiểu khác nhau, thì một lỗi được xem xét hoặc một sự cưỡng bức chuyển đổi kiểu được dùng để đổi kiểu của đối số thực thành kiểu thích hợp.

Vấn đề ở đây là cần phải xác định hai kiểu như thế nào thì được coi là "giống nhau" hay tương đương. Xét ví dụ sau đây:

TYPE Vect1 = ARRAY[1..10] OF REAL;

Vect2 = ARRAY[1..10] OF REAL;

VAR x,z : Vect1;

y : Vect2;

PROCEDURE Sub(a:Vect1);

.....

END; { Sub }

BEGIN { Chương trình chính }

x := y;

Sub(y);

......

END.

Vấn đề ở đây là các biến x, y và a có cùng kiểu do đó lệnh gán x := y và lời gọi chương trình con Sub(y) là đúng hay chúng có khác kiểu.

Có hai cách giải quyết cho vấn đề này: tương đương tên và tương đương cấu trúc.

1/ Tương đương tên

H ai kiểu dữ liệu được xem là tương đương chỉ khi chúng có tên giống nhau. Như vậy các kiểu Vect1 và Vect2 ở trên là khác kiểu mặc dù đối tượng dữ liệu có chung một cấu trúc. Lệnh gán x := y và lời gọi chuong trình con Sub(y) là không hợp lệ. Tương đương tên là phương pháp được dùng trong Ada và Pascal. Tương đương tên có một điểm yếu là khi một kiểu không có tên như trong khai báo trực tiếp:

VAR w : ARRAY[1..10] OF REAL;

Biến w có kiểu riêng nhưng là kiểu không có tên. Như vậy w không thể được dùng như là một đối số cho một phép toán mà phép toán đó đòi hỏi một đối số của một kiểu có tên.

2/ Tương đương cấu trúc

Hai kiểu dữ liệu được xem là tương đương nếu chúng xác định các đối tượng dữ liệu có cấu trúc bên trong giống nhau. Thông thường thuật ngữ "cấu trúc bên trong giống nhau" có nghĩa là giống nhau về sự biểu diễn bộ nhớ được dùng cho cả hai lớp đối tượng dữ liệu. Ví dụ Vect1 và Vect2 là tương đương cấu trúc bởi vì mỗi một đối tượng dữ liệu của kiểu Vect1 và mỗi một đối tượng dữ liệu của kiểu Vect2 có chung số phần tử có kiểu tương đương.

Quản lý bộ nhớ đối với các đối tượng dữ liệu của cả hai kiểu này là giống nhau, do đó công thức truy nhập giống nhau có thể được sử dụng để lựa chọn các phần tử và nói chung sự cài đặt tại thời gian thực hiện của các kiểu dữ liệu là giống hệt nhau.

Tương đương cấu trúc không có các bất tiện như tương đương tên nhưng nó lại có những vấn đề khác, chẳng hạn như hai biến có thể tương đương cấu trúc một cách không cố ý mặc dù người lập trình đã khai báo chúng một cách tách biệt như trong ví dụ sau:

TYPE Meters = INTEGER;

Liters = INTEGER;

VARLen : Meters;

Vol : Liters;

Các biến Len và Vol có kiểu tương đương cấu trúc và do đó một lỗi như phép cộng Len + Vol sẽ không được tìm thấy bởi phép kiểm tra kiểu tĩnh. Khi có nhiều lập trình viên làm việc chung trong một chương trình thì tương đương kiểu không cố ý có thể gây nên các lỗi rất nghiêm trọng như trong ví dụ nói trên.

Câu hỏi ôn tập

1. Thế nào là trừu tượng hoá quá trình?
2. Thế nào là trừu tượng hoá dữ liệu?
3. Lập trình theo kiểu trừu tượng hoá quá trình có những ưu điểm nào?
4. Định nghĩa kiểu dữ liệu có những ưu điểm nào?
5. Có những phương pháp nào để xác định sự tương đương của các kiểu dữ liệu.