辛運幃，女，博士，教授。現為南開大學計算機與控制工程學院計算機與信息安全系教授。多年來一直從事程序語言設計、數據結構與算法等方向的教學和科研工作，主講數據結構與算法、形式語言與自動機、計算方法等課程。主要研究領域為人工智能、電子商務、加密技術、智能信息系統等，已出版《Java語言程序設計》、《數據結構》、《離散數學》等相關教材。
第5章 進一步討論對象和類
5.1 抽象數據類型
5.1.1 概述
絕大多數程序設計語言都預定義了一些基本數據類型，并相應定義了對那些類型的實例執行的操作。比如，對整型、實型等數值類型，有加、減、乘、除等操作；對邏輯類型，有邏輯與、邏輯或、邏輯非等操作。
對于用戶自定義的復合數據類型，需要由程序員自己定義一些方法，對該類型的實例進行所需的操作。在早期許多程序設計語言中，復合數據類型及其相關操作的代碼之間沒有特殊的聯系。比如，用戶定義日期Date類型，并定義一個方法tomorrow()，它接收一個Date類型的參數，據此推斷其后繼日是哪一天。程序中定義變量的代碼和tomorrow()方法的代碼可以是分離的。
有些編程語言改進了這種處理方式，允許數據類型說明和欲對該類型變量進行操作的代碼說明之間有較緊密的聯系。通常數據類型加上其上的操作稱為抽象數據類型。嚴格地說，抽象數據類型是指基于一個邏輯類型的數據類型以及這個類型上的一組操作。每一個操作由它的輸入、輸出定義。一個抽象數據類型的定義并不涉及它的實現細節，這些實現細節對于抽象數據類型的用戶是隱藏的。
程序5-1給出了Date類型和tomorrow操作間建立的一種聯系。
程序5-1
public class Date {
private int day, month, year;
Date ( int i, int j, int k) {
?day = i;
?month = j;
?year = k;
}
Date() { //這是個構造方法，顯式初始化
?day = 1;
?month = 1;
?year = 1998;
}
Date ( Date d) { //這是帶一個參數的構造方法
?day = d.day;
?month = d.month;
?year = d.year;
}
public Date tomorrow() {
?Date d = new Date(this); //說明一個對象
?d.day++;
?if (d.day > d.daysInMonth()){//daysInMonth()返回每個月中不同的天數
d.day = 1;
d.month ++;
if (d.month > 12) {
d.month = 1;
d.year ++;
}
}
return d;
}
}
名為tomorrow的代碼段在Java中叫作方法，也可以稱為成員函數。
在有些程序設計語言中，tomorrow()方法的定義或許會要求帶一個參數，例如：
void tomorrow(Date d);
像Java這種支持抽象數據類型的語言在數據和操作間建立了較嚴格的聯系，即把方法與數據封裝在一個類中。在程序中不是把方法描述為對數據的操作，而是認為數據知道如何修改自己，然后要求數據對它自己執行操作。相應的語句如下：
Data d = new Date ( 20, 11, 1998); //已初始化的date對象
d.tomorrow();
這種寫法表明，數據自己執行操作，tomorrow()方法作用于變量d。要訪問Date類的域，可使用點操作符“.”：
d.day
它的意思是“d所指的Date對象中的day域”。類似地，d.tomorrow()是指“調用d所指的Date對象中的tomorrow()方法”，即對d對象進行tomorrow操作。
把方法看作是數據的特性，而不把數據與方法分開，這種思想是建立面向對象系統過程中的重要步驟。
5.1.2 定義方法
定義一個抽象數據類型后，還需要為這個類型的對象定義相應的操作，也就是方法。在Java中，方法的定義方式類似于其他語言，尤其與C和C++ 很類似。定義的一般格式如下：
<修飾符> <返回類型> <名字>(<參數列表>)<塊>
其中：
* <名字>是方法名，它必須使用合法的標識符。
* <返回類型>說明方法返回值的類型。如果方法不返回任何值，它應該聲明為void。Java對待返回值的要求很嚴格，方法返回值必須與所說明的類型相匹配。如果方法說明有返回值，比如說是int，那么方法從任何一個分支返回時都必須返回一個整數值。
* <修飾符>段可以含幾個不同的修飾符，其中限定訪問權限的修飾符包括public、protected和private。public訪問修飾符表示該方法可以被任何其他代碼調用，而private表示方法只能被類中的其他方法調用。關于其他修飾符的說明請參考 2.5.3節。
* <參數列表>是傳送給方法的參數表。表中各元素間以逗號分隔，每個元素由一個類型和一個標識符組成。
* <塊>表示方法體，是要實際執行的代碼段。
在例5-1中，為程序2-4中的Customer類定義了方法setName()和setAddress()。
例5-1 方法定義示例。
void setName (String name) {
this.name = name;
}
String getAddress() {
return address;
}
下面在Date類中增加daysInMonth()和printDate()方法，以便完善Date類。
程序5-2
public class Date {
private int day, month, year;
Date ( int i, int j, int k) {
day = i;
month = j;
year = k;
}
Date() { //構造方法
day = 1;
month = 1;
year = 1998;
}
Date ( Date d) { //帶一個參數的構造方法
day = d.day;
month = d.month;
year = d.year;
}
public void printDate() {
System.out.print(day + "/" + month + "/" + year);
}
public Date tomorrow() {
Date d = new Date(this);
d.day++;
if (d.day > d.daysInMonth()) {
d.day = 1;
d.month ++;
if (d.month > 12) {
d.month = 1;
d.year ++;
}
}
return d;
}
public int daysInMonth() {
switch (month) {
case 1: case 3: case 5: case 7:
case 8: case 10: case 12:
return 31;
case 4: case 6: case 9: case 11:
return 30;
default:
if ( year % 100 != 0 && year % 4 == 0 ) {
return 29;
}
else return 28;
……
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