1 Параметризация типов в Java public class Box { private Object object; public void add(Object object) { this.object = object; } public Object get() { - презентация

1 1 Параметризация типов в Java public class Box { private Object object; public void add(Object object) { this.object = object; } public Object get() { return object; } } Непараметризованный класс:

2 2 public class BoxDemo {public static void main(String[ ] args) { Box integerBox = new Box(); … integerBox.add("10");... Integer someInteger = (Integer)integerBox.get(); System.out.println(someInteger); } } Ошибка, связанная с отсутствием параметризации: Параметризация типов в Java

3 3 Exception in thread "main" java.lang.ClassCastException: java.lang.String cannot be cast to java.lang.Integer at BoxDemo.main(BoxDemo.java:6) Параметризация типов в Java

4 4 public class Box { private T t; // T stands for "Type" public void add(T t) { this.t = t; } public T get() { return t; } } Параметризованный класс (generic type): - type variable, formal type parameter Параметризация типов в Java

5 5 Создание объекта параметризованного класса (generic type invocation): Box integerBox = new Box (); public class BoxDemo {public static void main(String[ ] args) { Box integerBox = new Box (); integerBox.add(new Integer(10)); Integer someInteger = integerBox.get(); //no cast! integerBox.add("10"); } } Параметризация типов в Java

6 6 BoxDemo3.java:5: add(java.lang.Integer) in Box cannot be applied to (java.lang.String) integerBox.add("10"); ^ 1 error Таким образом вместо исключения (runtime error) получаем compilation error !!! Параметризация типов в Java

7 7 Параметризованный класс может иметь несколько параметров, но они должны обозначаться разными буквами. class Box - error! class Box - ok! Параметризация типов в Java

8 8 Параметризованные методы public class Box { private T t; public void add(T t) { this.t = t; } public T get() { return t; } public void inspect(U u) {System.out.println("T: " + t.getClass().getName()); System.out.println("U: " + u.getClass().getName()); } } Параметризация типов в Java

9 9 Параметризованные методы public static void main(String[ ] args) { Box integerBox = new Box (); integerBox.add(new Integer(10)); integerBox.inspect("some text"); } Вывод: T: java.lang.Integer U: java.lang.String Параметризация типов в Java

10 10 Ограниченная параметризация (bounded type parameters) public void inspect(U u) {System.out.println("T: " + t.getClass().getName()); System.out.println("U: " + u.getClass().getName()); } public static void main(String[ ] args) { Box integerBox = new Box (); integerBox.add(new Integer(10)); integerBox.inspect("some text"); //error!!! } Параметризация типов в Java

11 11 Ограниченная параметризация (bounded type parameters) Extends в данном случае понимается и как extends и как implements: public void inspect(U u) {System.out.println("T: " + t.getClass().getName()); System.out.println("U: " + u.getClass().getName()); } Параметризация типов в Java

12 12 Подтипизация Box box = new Box (); box.add(new Integer(10)); // OK box.add(new Double(10.1)); // OK … public void boxTest (Box n) { … } Параметризация типов в Java

13 13 Подтипизация Box IntegerBox = new Box (); Box DoubleBox = new Box (); boxTest(IntegerBox ); //error! boxTest(DoubleBox ); //error! Причина ошибки - Box и Box не являются подтипами Box !!! Параметризация типов в Java

14 14 Wildcards Box someBox =...; //upper bound Box someBox =...; //lower bound Box someBox =...; //unbounded wildcard Box и Box не являются подтипами Box, но являются подтипами Box Параметризация типов в Java

15 15 Wildcards Box someBox = new Box (); Box IntegerBox = new Box (); Box DoubleBox = new Box (); someBox = IntegerBox; someBox = DoubleBox; Параметризация типов в Java

16 16 Wildcards public void boxTest (Box n) { … } Box IntegerBox = new Box (); Box DoubleBox = new Box (); boxTest(IntegerBox ); //ok! boxTest(DoubleBox ); //ok! Параметризация типов в Java

17 17 Очистка типа (Type erasure) На этапе компиляции вся информация о параметризованных типах удаляется. Это позволяет сохранить совместимость на уровне байт-кода с обычными типами. Следствие: нельзя получить информацию о параметризованном типе во время выполнения. Параметризация типов в Java

18 18 Очистка типа (Type erasure) public class MyClass { public void myMethod(Object item) { if (item instanceof E) //Compiler error {... } E item2 = new E(); //Compiler error E[ ] iArray = new E[10]; //Compiler error E obj = (E)new Object(); //Unchecked cast warning } } Параметризация типов в Java

19 19 Очистка типа (Type erasure) public class WarningDemo { public static void main(String[ ] args) { Box bi; bi = createBox(); } static Box createBox() { return new Box(); } } Параметризация типов в Java

20 20 Очистка типа (Type erasure) WarningDemo.java:4: warning: [unchecked] unchecked conversion found : Box required: Box bi = createBox(); ^ 1 warning Параметризация типов в Java

21 21 Библиотека классов Java Коллекции. Структура коллекций Коллекция – это объект-контейнер, включающий группу, как правило, однотипных объектов. Структура коллекций (collections framework) Java стандартизирует способ, с помощью которого ваши программы хранят и обрабатывают группы объектов. Структура коллекций ИнтерфейсыРеализацииАлгоритмы

22 22 Библиотека классов Java Коллекции. Структура коллекций Преимущества использования структуры коллекций: 1.Избавление от рутинных операций по кодированию стандартных структур данных и алгоритмов 2.Высокая эффективность реализации 3.Универсальность и простота изучения(различные типы коллекций работают похожим друг на друга образом и с высокой степенью способности к взаимодействию) 4.Расширяемость Структура коллекций находится в пакете java.util.*

23 23 Библиотека классов Java Коллекции. Интерфейсы Все коллекции в Java являются параметризованными public interface Collection...

24 24 Библиотека классов Java Коллекции. Интерфейс Collection public interface Collection extends Iterable { int size(); boolean isEmpty(); boolean contains(Object element); boolean add(E element); boolean remove(Object element); Iterator iterator(); Корень иерархии. Задает самые общие методы для работы с коллекциями.

25 25 Библиотека классов Java Коллекции. Интерфейс Collection … boolean containsAll(Collection c); boolean addAll(Collection c); boolean removeAll(Collection c); boolean retainAll(Collection c); void clear(); Object[ ] toArray(); }

26 26 Библиотека классов Java Коллекции. Перемещение по коллекции 1. For-each for (Object o : collection) System.out.println(o); 2. public interface Iterator { boolean hasNext(); E next(); void remove(); }

27 27 Библиотека классов Java Коллекции. Перемещение по коллекции Collection cs = new ArrayList (); cs.add("1"); cs.add("2"); cs.add("3"); for (String str : cs) System.out.println(str);

28 28 Библиотека классов Java Коллекции. Перемещение по коллекции Collection cs = new ArrayList (); cs.add("1"); cs.add("2"); cs.add("3"); Iterator it = cs.iterator(); while(it.hasNext()) System.out.println(it.next());

29 29 Библиотека классов Java Коллекции. Перемещение по коллекции Метод remove() может быть вызван только один раз после вызова методы next(), иначе бросается исключение. Метод remove() единственный безопасный способ модификации коллекции. static void filter(Collection c) { for (Iterator it = c.iterator(); it.hasNext(); ) if (!cond(it.next())) it.remove(); }

30 30 Библиотека классов Java Коллекции. Интерфейс Set Set – коллекция без повторяющихся элементов (математическое множество). Методы совпадают с Collection но add() вернет false, если элемент уже есть в коллекции.

31 31 Библиотека классов Java Коллекции. Интерфейс Set import java.util.*; public class FindDups { public static void main(String[ ] args) { Set s = new HashSet (); for (String a : args) if (!s.add(a)) System.out.println("Duplicate detected: " + a); System.out.println(s.size() + " distinct words: " + s); }

32 32 Библиотека классов Java Коллекции. Интерфейс SortedSet Интерфейс SortedSet из пакета java.util, расширяющий интерфейс Set, описывает упорядоченное множество, отсортированное по естественному порядку возрастания его элементов или по порядку, заданному реализацией интерфейса Comparator. Элементы не нумеруются, но есть понятие первого, последнего, большего и меньшего элемента.

33 33 Библиотека классов Java Коллекции. Интерфейс SortedSet Comparator Comparator() возвращает способ упорядочения коллекции; Object first () возвращает первый, меньший элемент коллекции; Object last() возвращает последний, больший элемент коллекции;

34 34 Библиотека классов Java Коллекции. Интерфейс SortedSet SortedSet headSet (Object toElement) возвращает начальные, меньшие элементы до элемента toElement исключительно; SortedSet subSet(Object fromElement, Object toElement) возвращает подмножество коллекции от элемента fromElement включительно до элемента toElement исключительно; SortedSet tailSet (Object fromElement) возвращает последние, большие элементы коллекции от элемента fromElement включительно.

35 35 Библиотека классов Java Коллекции. Интерфейс Comparator int compare (Object obj1, object obj2) возвращает отрицательное число, если obj1 в каком-то смысле меньше obj2; нуль, если они считаются равными; положительное число, если objl больше obj2. С точки зрения теории множеств можно сказать, что этот метод сравнения обладает свойствами тождества, антисимметричности и транзитивности; boolean equals (Object obj) сравнивает данный объект с объектом obj, возвращая true, если объекты совпадают в каком-либо смысле, заданном этим методом.

36 36 Библиотека классов Java Коллекции. Интерфейс Comparator class ComplexCompare implements Comparator {public int compare(Object obj1, Object obj2) {Complex z1 = (Complex)obj1, z2 = (Complex)obj2; double re1 = z1.getRe(), im1 = z1.getlm(); double re2 = z2.getRe(), im2 = z2.getlm(); if (re1 != re2) return (int)(re1 - re2); else if (im1 != im2) return (int)(im1 im2) ; else return 0;} public boolean equals(Object z) {return compare (this, z) == 0;} }

37 37 Библиотека классов Java Коллекции. Интерфейс Comparator TreeSet ts = new TreeSet(new ComplexCompare()); ts.add(new Complex(1.2, 3.4)); ts.add(new Complex(-1.25, 33.4)); ts.add(new Complex(1.23, -3.45)); ts.add(new Complex(16.2, 23.4)); Iterator it = ts.iterator(); while(it.hasNext()) ((Complex)it.next()).print();

38 38 Библиотека классов Java Коллекции. Интерфейс List Интерфейс List из пакета java.util, расширяющий интерфейс Collection, описывает методы работы с упорядоченными коллекциями. Иногда их называют последовательностями (sequence). Элементы такой коллекции пронумерованы, начиная от нуля, к ним можно обратиться по индексу. В отличие от коллекции Set элементы коллекции List могут повторяться.

39 39 Библиотека классов Java Коллекции. Интерфейс List void add(int index, Object obj) вставляет элемент obj в позицию index; старые элементы, начиная с позиции index, сдвигаются, их индексы увеличиваются на единицу; boolean addAll(int index, Collection coll) вставляет все элементы коллекции coll; Object get(int index) - возвращает элемент, находящийся в позиции index; int indexOf (Object obj) возвращает индекс первого появления элемента obj в коллекции;

40 40 Библиотека классов Java Коллекции. Интерфейс List int lastIndexOf (Object obj) возвращает индекс последнего появления элемента obj в коллекции; ListIterator listIterator() возвращает итератор коллекции; ListIterator listIterator (int index) возвращает итератор конца коллекции от позиции index; Object set (int index, Object obj) заменяет элемент, находящийся в позиции index, элементом obj; List subList(int from, int to) возвращает часть коллекции от позиции from включительно до позиции to исключительно.

41 41 Библиотека классов Java Коллекции. Интерфейс ListIterator void add(Object element) добавляет элемент element перед текущим элементом; boolean hasPrevious() возвращает true, если в коллекции есть элементы, стоящие перед текущим элементом; int nextIndex() возвращает индекс текущего элемента; если текущим является последний элемент коллекции, возвращает размер коллекции;

42 42 Библиотека классов Java Коллекции. Интерфейс ListIterator Object previous() возвращает предыдущий элемент и делает его текущим; int previousIndex() возвращает индекс предыдущего элемента; void set(Object element) заменяет текущий элемент элементом element; выполняется сразу после next() или previous().

43 43 Библиотека классов Java Коллекции. Интерфейс Map Интерфейс Map из пакета java.util описывает коллекцию, состоящую из пар "ключ значение". У каждого ключа только одно значение, что соответствует математическому понятию однозначной функции или отображения. Такую коллекцию часто называют еще словарем (dictionary) или ассоциативным массивом (associative array).

44 44 Библиотека классов Java Коллекции. Интерфейс Map boolean containsKey (Object key) Проверяет наличие ключа key; boolean containsValue (Object value) Проверяет наличие значения value; Set entrySet() представляет коллекцию в виде множества, каждый элемент которого пара из данного отображения, с которой можно работать методами вложенного интерфейса Map.Entry; Object get(Object key) - возвращает значение, отвечающее ключу key;

45 45 Библиотека классов Java Коллекции. Интерфейс Map Set keySet() представляет ключи коллекции в виде множества; Object put (Object key, Object value) добавляет пару "key value", если такой пары не было, и заменяет значение ключа key, если такой ключ уже есть в коллекции; void putAll (Map m) добавляет к коллекции все пары из отображения m; Collection values() представляет все значения в виде коллекции.

46 46 Библиотека классов Java Коллекции. Интерфейс Map.Entry методы getKey() и getValue() позволяют получить ключ и значение пары; метод setValue (Object value) меняет значение в данной паре. for (Iterator it=map.entrySet().iterator(); it.hasNext(); ) { Map.Entry entry = (Map.Entry)it.next(); Object key = entry.getKey(); Object value = entry.getValue(); }

47 47 Библиотека классов Java Коллекции. Интерфейс SortedMap Интерфейс SortedMap, расширяющий интерфейс Map, описывает упорядоченную по ключам коллекцию Map. Сортировка производится либо в естественном порядке возрастания ключей, либо в порядке, описываемом в интерфейсе Comparator.

48 48 Библиотека классов Java Коллекции. Интерфейс SortedMap Comparator comparator() возвращает способ упорядочения коллекции; Object firstKey() возвращает первый, меньший элемент коллекции; SortedMap headMap (Object toKey) Возвращает начало коллекции до элемента с ключом toKеу исключительно; Object lastKey() возвращает последний, больший ключ коллекции;

49 49 Библиотека классов Java Коллекции. Интерфейс SortedMap SortedMap subMap (Object fromKey, Object toKey) возвращает часть коллекции от элемента с ключом fromKey включительно до элемента с ключом toKey исключительно; SortedMap tailMap(Object fromKey) возвращает остаток коллекции от элемента fromKey включительно.

50 50 Библиотека классов Java Коллекции. Реализации

51 51 Библиотека классов Java Коллекции. Реализации General-purpose Implementations InterfacesImplementations Hashtable Resizable array Tree Linked list Hash table + Linked list SetHashSet TreeSet LinkedHashSet List ArrayList Linked List MapHashMap TreeMap LinkedHashMap

52 52 Библиотека классов Java Коллекции. Алгоритмы сортировки Сортировка может быть сделана только в упорядочиваемой коллекции, реализующей интерфейс List. Методы: static void sort (List coll) сортирует в естественном порядке возрастания коллекцию coll, реализующую интерфейс List; static void sort (List coll, Comparator с) сортирует коллекцию coll в порядке, заданном объектом с.

53 53 Библиотека классов Java Коллекции. Алгоритмы сортировки Сортировка является быстрой и стабильной: 1)гарантирована скорость не ниже n*log(n) 2)равные элементы не переупорядочиваются public class Sort { public static void main(String[ ] args) { List list = Arrays.asList(args); Collections.sort(list); System.out.println(list); }

54 54 Библиотека классов Java Коллекции. Алгоритмы поиска static int binarySearch(List coll, Object element) отыскивает элемент element в отсортированной в естественном порядке возрастания коллекции coll и возвращает индекс элемента или отрицательное число, если элемент не найден; отрицательное число показывает индекс, с которым элемент element был бы вставлен в коллекцию, с обратным знаком; static int binarySearch(List coll, Object element. Comparator с) то же, но коллекция отсортирована в порядке, определенном объектом с.

55 55 Библиотека классов Java Коллекции. Алгоритмы «перемешивания» static void shuffle (List coll) случайные числа задаются по умолчанию; static void shuffle (List coll, Random r) случайные числа определяются объектом r.

56 56 Библиотека классов Java Коллекции. Алгоритмы манипуляции с данными -static void reverse(List coll) меняет порядок расположения элементов на обратный. -static void copy(List from, List to) копирует коллекцию from в коллекцию to. -static void fill(List coll, Object element) заменяет все элементы существующей коллекции coll элементом element. -static void swap(List coll, int i1, int i2) меняет местами элементы

57 57 Библиотека классов Java Коллекции. Алгоритмы экстремумов -static Object max (Collection coll) – возвращает наибольший в естественном порядке элемент коллекции coll; -static Object max (Collection coll, Comparator c) то же в порядке, заданном объектом с; -static Object min (Collection coll) возвращает наименьший в естественном порядке элемент коллекции coll; -static Object min (Collection coil, Comparator c) то же в порядке, заданном объектом с.

58 58 Библиотека классов Java Коллекции. Алгоритмы объединения -static int frequency(Collection coll, Object element) считает кол-во появлений указанного элемента в коллекции -static boolean disjoint(Collection coll1, Collections coll2) определяет пересекаются ли две коллекции (возвращает true, если не пересекаются)