Для наполнения этой схемы реальным содержанием давайте рассмотрим некоторый пример с прохождением всех трех этапов.
Стек. От абстрактного, универсального класса к конкретным версиям
Возьмем классическую задачу определения стека. Следуя схеме, определим абстрактный универсальный класс, описывающий всевозможные представления стеков:
/// <summary>
/// Абстрактный класс GenStack<T> задает контейнер с
/// доступом LIFO:
/// Функции:
/// конструктор new: — > GenStack<T>
/// запросы:
/// item: GenStack — > T
/// empty: GenStack — > Boolean
/// процедуры:
/// put: GenStack*T — > GenStack
/// remove: GenStack — > GenStack
/// ксиомы:
/// remove(put (s, x)) = s
/// item(put(s,x)) = x
/// empty(new)= true
/// empty(put(s,x)) = false
/// </summary>
abstract public class GenStack<T>
{
/// <summary>
/// require: not empty ();
/// </summary>
/// <returns> элемент вершины(последний пришедший)</returns>
abstract public T item();
/// <summary>
/// require: not empty();
/// ensure: удален элемент вершины(последний пришедший)
/// </summary>
abstract public void remove();
/// <summary>
/// require: true; ensure: elem находится в вершине стека
/// </summary>
/// <param name="elem"></param> abstract public void put(T t);
/// <summary>
/// require: true;
/// </summary>
/// <returns>true если стек пуст, иначе false </returns>
abstract public bool empty();
}// class GenStack
В приведенном примере программного текста чуть-чуть. Это объявление абстрактного универсального класса:
abstract public class GenStack<T>
и четыре строки с объявлением сигнатуры его методов. Основной текст задает описание спецификации класса и его методов. Заметьте, здесь спецификации заданы достаточно формально с использованием аксиом, характеризующих смысл операций, которые выполняются над стеком.
Не хочется вдаваться в математические подробности, отмечу лишь, что, если задать последовательность операций над стеком, то аксиомы позволяют точно определить состояние стека в результате выполнения этих операций. Как неоднократно отмечалось с первых лекций курса, XML-отчет, построенный по этому проекту, будет содержать в читаемой форме все спецификации нашего класса. Отмечу еще, что все потомки класса должны удовлетворять этим спецификациям, хотя могут добавлять и собственные ограничения.
Наш класс является универсальным — стек может хранить элементы любого типа, и конкретизация типа будет производиться в момент создания экземпляра стека.
Наш класс является абстрактным — не задана ни реализация методов, ни то, как стек будет представлен. Эти вопросы будут решать потомки класса.
Перейдем теперь ко второму этапу и построим потомков класса, каждый из которых задает некоторое представление стека и соответствующую этому представлению реализацию методов. Из всех возможных представлений ограничимся двумя. В первом из них стек будет представлен линейной односвязной списковой структурой. Во втором — он строится на массиве фиксированного размера, задавая стек ограниченной емкости. Вот как выглядит первый потомок абстрактного класса:
/// <summary>
/// Стек, построенный на односвязных элементах списка GenLinkable<T>
/// </summary>
public class OneLinkStack<T>: GenStack<T>
{
public OneLinkStack()
{
last = null;
}
GenLinkable<T> last; //ссылка на стек (вершину стека)
public override Т item()
{
return (last.Item);
}//item
public override bool empty()
{
return (last == null);
}//empty
public override void put (T elem)
{
GenLinkable<T> newitem = new GenLinkable<T>();
newitem.Item = elem; newitem.Next = last;
last = newitem;
}//put
public override void remove()
{
last = last.Next;
}//remove }
//class OneLinkStack
Посмотрите, что происходит при наследовании от универсального класса. Во-первых, сам потомок также является универсальным классом-.
public class OneLinkStack<T>: GenStack<T>
Во-вторых, если потомок является клиентом некоторого класса, то и этот класс, возможно, также должен быть универсальным, как в нашем случае происходит с классом GenLinkabie<T>: