Question

让我们假设我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;
}

如果我实现上述内容，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。

现在，如果我将push，pop，isFull，isEmpty移到新的堆栈定义中，class StackArray的目的究竟是什么？ implemtation？

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类扩展该类，从而强制它实现所有纯虚函数。

我做过的第二个但不那么优雅（我的意见）的方式是：

我在StackADT中有一个完整的Stack定义和实现，然后在StackArray中的等效方法中调用相应的方法。像这样：

StackADT - push

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

然后在StackArray - push内，我会做这样的事情：

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

不太确定将这三个类 - 数据，容器和堆栈 - 组合在一起的两种方法都是他们想要的。

如何解决此设计问题？或至少将其与最佳实践＆＃34;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。

由于在C ++中，与Java等其他语言不同，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，我们可能会考虑如下堆栈基本接口：

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;
}

然后现在我们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;
    }
}

Answer 2

我理解你的练习可以让你思考什么是一般堆栈（“核心堆栈功能”）以及它的具体实现。

所以你可以选择抽象类：

class StackADT
{
 public:
     ...  // pure virtual core function 
};  // <= allways ;  at end of class ;-)

会导致StackArray作为具体实现：

class StackArray : public Stack ADT {
    ... // you can leave the rest as it is:  the functions will override the virtual ones.  
};

这一切的目的是什么？好吧，你完全可以想象实现StackLinkedList或StackReallocArray。优点是差异仅在于创造。创建堆栈后，使用它的代码是相同的，无论使用什么实现。

另一种方法可能是使用模板来概括堆栈的内容。而另一种方法是使用<stack>，但我认为这不是（还）你锻炼的目标。

使用抽象级别实现数据结构

2 个答案: