Моделирование — Ruby: Составные данные

Абстракции позволяют нам моделировать необходимую предметную область. Попробуем понять это утверждение на конкретном примере. Допустим, мы хотим сделать программу-каталог для управления коллекцией книг. Вы можете сразу кинуться писать код, но так делать не стоит :)

В первую очередь необходимо проанализировать предметную область (книги + каталоги) и сформировать базовую модель. Нужно начать с определения сущностей и операций над ними. В случае нашего каталога у нас есть по крайней мере две сущности: книга и коллекция. Базовыми операциями сделаем добавление книги в коллекцию и удаление её из коллекции.

Напишем код операции для добавления сущности в коллекцию:

book1 = make_book('The Comedy of Errors')
book2 = make_book('The Adventures of Tom Sawyer')
coll = make_coll('Adventures')
updated_coll1 = add_book_to_coll(coll, book1)
updated_coll2 = add_book_to_coll(updated_coll1, book2)

Мы создаём две книги, одну коллекцию и добавляем эти книги в коллекцию. Что значит "создали книгу"? Что такое "книга"? Книга — это сущность, которая ведёт себя как книга. Что это значит?

Так как мы работаем с языком программирования, то конструктор make_book, создающий книгу, возвращает какие-то данные: примитивные (число, строку) или составные, используя пары. Главное — нам не важно, как они устроены.

Организовать эти данные можно тысячей разных способов, и конкретный способ зависит от разработчика, его предпочтений и данных, которые необходимо хранить. То, что книга является книгой, определяется не её внутренним устройством, а тем, что к ней применим набор операций, созданный для книг. Например, операция «получить имя книги». Сами операции знают, как устроены данные, иначе они не смогли бы ими манипулировать. Запомните: это детали реализации. Не заглянув внутрь операций, мы не узнаем, как они устроены, но нам это и не нужно.

В этом и заключается вся суть абстракции. Мы знаем, как создать сущность и какие операции к ней применимы. Обычно это и называется дизайном кода, а сами операции + конструктор — это API или интерфейс модуля/пакета/библиотеки.

Получаем следующий алгоритм:

1. Анализируем предметную область. Выделяем сущности.
2. Реализуем конструктор. Внутреннее представление сущностей выбираем на основе того, что мы планируем в них хранить.
3. Реализуем необходимые операции.

В примере с книгами видно, что мы храним только название. А это значит, что нам достаточно хранить одну строчку.

Тогда реализация конструктора будет такой:

def make_book(name)
  name
end

book = make_book('The Comedy of Errors')
puts to_string(book) # The Comedy of Errors

А что, если мы захотим дополнительно хранить версию издания книги? Тогда мы можем использовать пары для хранения составных данных, и у нас уже появляются составные данные, так как нужно хранить два параметра.

def make_book(name, rev)
  cons(name, rev)
end

book = make_book('The Adventures of Tom Sawyer', 3)
puts to_string(book) # (The Adventures of Tom Sawyer, 3)

Поменяется ли клиентский код, использующий нашу библиотеку, при изменении внутреннeй структуры? Как видно из примеров выше, ничего не поменяется, кроме вызова конструкторов. Это и есть хорошая абстракция, при которой наш код не рассыпается в случае любых изменений внутренней реализации.

Примеры других абстракций

Пример с книгами — это всего лишь один из многих вариантов. Программисты в своей работе постоянно перекладывают сущности реального мира на код, создавая всевозможные абстракции данных. Давайте попробуем пофантазировать и накидать еще вариантов. Я добавлю только три, а еще три додумайте сами. В реальной жизни абстракции будут сложнее, так как должны включать больше данных, но суть от этого не поменяется.

1. Товар. Всё, что продаётся и покупается. Предположим, что нам интересны только два параметра: цена и название. Саму сущность можно назвать product. Тогда наша абстракция будет содержать как минимум три следующих функции:

   # интерфейсные функции (абстракция)
   def make_product(name, cost)
     cons(name, cost)
   end
   
   def get_name(product)
     car(product)
   end
   
   def get_cost(product)
     cdr(product)
   end
   
   # использование
   product = make_product('parmesan cheese', 100)
   get_name(product) # parmesan cheese
   get_cost(product) # 100
   

2. Текстовый документ. Например, как в Google Docs. В нашем примере он будет состоять из названия и содержимого.

   # интерфейсные функции (абстракция)
   def make_document(name, body)
     cons(name, body)
   end
   
   def get_name(document)
     car(document)
   end
   
   def get_body(document)
     cdr(document)
   end
   
   # использование
   document = make_document('Some words about Hexlet', 'Any test')
   get_name(document) # some words about Hexlet
   get_body(document) # any test
   

3. А вот пример, в котором нужно хранить не два значения, а три. Это точка в пространстве.

   # интерфейсные функции (абстракция)
   def make_3d_point(x, y, z)
     cons(cons(x, y), z) # альтернатива cons(x, cons(y, z))
   end
   
   def get_x(point)
     car(car(point))
   end
   
   def get_y(point)
     cdr(car(point))
   end
   
   def get_z(point)
     cdr(point)
   end
   
   # использование
   point = make_3d_point(1, 10, -3)
   

И теперь самое интересное. Любая абстракция, построенная таким образом, может выступать в роли строительных блоков в другой абстракции.

Предположим, что мы продаём документы как продукты:

document = make_document('Some words about Hexlet', 'Any test')
product = make_product(document, 100)

А дальше всё по аналогии.

---

Остались вопросы? Задайте их в разделе «Обсуждение»

Вам ответят команда поддержки Хекслета или другие студенты