201871010132--张潇潇--《面向对象程序设计(Java)》第十一周学习总结

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作业学习目标

    1. 理解泛型概念;
    2. 掌握泛型类的定义与使用;
    3. 掌握泛型方法的声明与使用;
    4. 掌握泛型接口的定义与实现;
    5. 了解泛型程序设计,理解其用途.


第一部分:总结第八章关于泛型程序设计理论知识(25分)

8.1 为什么要使用泛型程序设计

    从Java1.0版发布以来,变化最大的就是泛型。使用泛型机制编写的程序代码要比那些杂乱的使用object变量,然后再进行强制类型转换的代码具有更好的安全性和可读性
    泛型程序设计意味着编写的代码可以被很多不同类型的对象所重用。
    在Java中增加泛型类之前,泛型程序设计是用继承实现的。但是有两个问题:
        当获取一个值时必须进行强制类型转换
        这里没有错误检查,可以向数组列表中添加任何类的对象
    类型参数的魅力在于:使得程序具有更好的可读性和安全性
    JDK开发人员已经做出了很大的努力,为所有的集合类提供类类型参数!!!

8.2 定义简单泛型类

    类型变量使用大写形式,且比较短,这是很常见的。在Java库中,使用变量E来表示集合的元素类型,K和V来表示关键字与值的类型。T表示“任意类型”

8.3 泛型方法

    实际上,还可以定义一个带有类型参数的简单方法:

    class ArrayAlg{
        public static<T> T getMiddle(T...a) {
            return a[a.lengtyh / 2];
        }
    }

    类型变量放在修饰符的后面,返回类型的前面。当调用一个泛型方法时,在方法名钱的尖括号中放入具体的类型:

    String middle = ArrayAlg.<String>getMiddle("John", "Holk");
        1

8.4 类型变量的限定

    有时,类或方法需要对类型变量加以约束

    class ArrayAlg{
        public static<T> T min(T[] a) {
            if(a == null || a.length == 0) return null;
            T smallest = a[0];
            for(int i = 1; i < a.length;i++)
                if(smallest.compareTo(a[i]) > 0) smallest = a[i]
            return smallest;
        }
    }
    这里有·问题,解决问题的方法是实现Comparator接口

    public static <T extends Comparator> T min(T[] a)...
        1

    一个类型变量或通配符可以有多个限定,例如:

        T extends Comparator & Serializable

    限定类型用&分割,逗号用来分割类型变量

    在Java的继承中,可以根据需要拥有多个接口超类型,但限定类只能有一个。如果用一个类做限定,必须把这个类写在限定列表的第一个

8.5 泛型代码和虚拟机

    原始类型用一个限定类型变量来替换,如果没有限定就替换成Object(类型擦除)
    关于Java泛型转换的事实:
        虚拟机中没有泛型,只有普通的类或方法
        所有类型参数都用它们的限定类型替换
        桥方法被合成来保持多态
        为保持类型安全性,必要时加入强制类型转换

8.6 约束和局限性

    不能用基本类型实例化类型参数
    运行时类型查询只适用于原始类型
    不能创建参数化类型的数组
    Varargs警告
    不能实例化类型变量
    不能构造泛型数组
    泛型类的静态上下文中类型变量无效
    不能抛出或捕获泛型类的实例
    可以消除对受查异常的检查
    注意擦除后的冲突
8.7通配符:“?”符号表明参数的类型可以是任何一种类型,而T表示一种未知类型。

通配符的一般用法:a.?:用于表示任何类型;

                                b.? extends type,表示带有上界;

                                c.? super type,表示带有下界。

二:实验部分。

 1、实验目的与要求

(1) 理解泛型概念;

(2) 掌握泛型类的定义与使用;

(3) 掌握泛型方法的声明与使用;

(4) 掌握泛型接口的定义与实现;

(5)了解泛型程序设计,理解其用途。

2、实验内容和步骤

实验1: 导入第8章示例程序,测试程序并进行代码注释。

测试程序1:

l 编辑、调试、运行教材311、312页 代码,结合程序运行结果理解程序;

l 在泛型类定义及使用代码处添加注释;

l 掌握泛型类的定义及使用。 

程序如下:

/**
 * @version 1.01 2012-01-26
 * @author Cay Horstmann
 */
public class PairTest1
{
   public static void main(String[] args)
   {
      String[] words = { "Mary", "had", "a", "little", "lamb" };//初始化一个String对象数组
      Pair<String> mm = ArrayAlg.minmax(words);//一对字符串:min,max
      System.out.println("min = " + mm.getFirst());
      System.out.println("max = " + mm.getSecond());
   }
}

class ArrayAlg
{
   /**
    * Gets the minimum and maximum of an array of strings.
    * @param a an array of strings
    * @return a pair with the min and max value, or null if a is null or empty
    */
   public static Pair<String> minmax(String[] a)//普通方法,定义minmax为字符串类型
   {
      if (a == null || a.length == 0) return null;
      String min = a[0];
      String max = a[0];
      //将元素的泛型具体声明
      
      for (int i = 1; i < a.length; i++)//length:数组属性值
      {
         if (min.compareTo(a[i]) > 0) min = a[i];
         if (max.compareTo(a[i]) < 0) max = a[i];
      }//实现字符串比较大小
      return new Pair<>(min, max);
   }
}

 

/**
 * @version 1.00 2004-05-10
 * @author Cay Horstmann
 */
public class Pair<T>//类型变量(放在类名后面)
{
   private T first;
   private T second;

   public Pair() { first = null; second = null; }
   public Pair(T first, T second) { this.first = first;  this.second = second; }

   public T getFirst() { return first; }
   public T getSecond() { return second; }

   public void setFirst(T newValue) { first = newValue; }
   public void setSecond(T newValue) { second = newValue; }
}

 运行结果如下:

测试程序2:

l 编辑、调试运行教材315页 PairTest2,结合程序运行结果理解程序;

l 在泛型程序设计代码处添加相关注释;

l 掌握泛型方法、泛型变量限定的定义及用途。

程序如下:

import java.time.*;

/**
 * @version 1.02 2015-06-21
 * @author Cay Horstmann
 */
public class PairTest2
{
   public static void main(String[] args)
   {
      LocalDate[] birthdays = 
         { 
            LocalDate.of(1906, 12, 9), // G. Hopper
            LocalDate.of(1815, 12, 10), // A. Lovelace
            LocalDate.of(1903, 12, 3), // J. von Neumann
            LocalDate.of(1910, 6, 22), // K. Zuse
         };
      Pair<LocalDate> mm = ArrayAlg.minmax(birthdays);
      System.out.println("min = " + mm.getFirst());
      System.out.println("max = " + mm.getSecond());
   }
}

class ArrayAlg
{
   /**
      Gets the minimum and maximum of an array of objects of type T.
      @param a an array of objects of type T
      @return a pair with the min and max value, or null if a is 
      null or empty
   */
   public static <T extends Comparable> Pair<T> minmax(T[] a) //泛型方法(comparable是T的上界约束)
   {
      if (a == null || a.length == 0) return null;
      T min = a[0];
      T max = a[0];//min和max与T的类型一致
      for (int i = 1; i < a.length; i++)
      {
         if (min.compareTo(a[i]) > 0) min = a[i];
         if (max.compareTo(a[i]) < 0) max = a[i];
      }
      return new Pair<>(min, max);
   }
}

 

/**
 * @version 1.00 2004-05-10
 * @author Cay Horstmann
 */
public class Pair<T> //类型变量
{
   private T first;
   private T second;

   public Pair() { first = null; second = null; }
   public Pair(T first, T second) { this.first = first;  this.second = second; }

   public T getFirst() { return first; }
   public T getSecond() { return second; }

   public void setFirst(T newValue) { first = newValue; }
   public void setSecond(T newValue) { second = newValue; }
}

 

测试程序3:

l 用调试运行教材335页 PairTest3,结合程序运行结果理解程序;

l 了解通配符类型的定义及用途。

程序如下:

/**
 * @version 1.01 2012-01-26
 * @author Cay Horstmann
 */
public class PairTest3
{
   public static void main(String[] args)
   {
      Manager ceo = new Manager("Gus Greedy", 800000, 2003, 12, 15);
      Manager cfo = new Manager("Sid Sneaky", 600000, 2003, 12, 15);
      Pair<Manager> buddies = new Pair<>(ceo, cfo);      
      printBuddies(buddies);

      ceo.setBonus(1000000);
      cfo.setBonus(500000);
      Manager[] managers = { ceo, cfo };

      Pair<Employee> result = new Pair<>();
      
      
      minmaxBonus(managers, result);
      System.out.println("first: " + result.getFirst().getName() 
         + ", second: " + result.getSecond().getName());
      maxminBonus(managers, result);
      System.out.println("first: " + result.getFirst().getName() 
         + ", second: " + result.getSecond().getName());
   }

   public static void printBuddies(Pair<? extends Employee> p)//通配符类型(带有上界)extends关键字所声明的上界既可以是一个类,也可以是一个接口。
   {
      Employee first = p.getFirst();
      Employee second = p.getSecond();
      System.out.println(first.getName() + " and " + second.getName() + " are buddies.");
   }

   public static void minmaxBonus(Manager[] a, Pair<? super Manager> result)//通配符类型(带有下界)必须是Manager的子类
   {
      if (a.length == 0) return;
      Manager min = a[0];
      Manager max = a[0];
      for (int i = 1; i < a.length; i++)
      {
         if (min.getBonus() > a[i].getBonus()) min = a[i];
         if (max.getBonus() < a[i].getBonus()) max = a[i];
      }//比较大小值
      result.setFirst(min);
      result.setSecond(max);
   }

   public static void maxminBonus(Manager[] a, Pair<? super Manager> result)//通配符类型(带有下界)
   {
      minmaxBonus(a, result);
      PairAlg.swapHelper(result); //swapHelper捕获通配符类型
   }
   //无法编写公共静态< T超级管理器>
}

class PairAlg
{
   public static boolean hasNulls(Pair<?> p)//通过将hasNulls转换成泛型方法,避免使用通配符类型
   {
      return p.getFirst() == null || p.getSecond() == null;
   }

   public static void swap(Pair<?> p) { swapHelper(p); }

   public static <T> void swapHelper(Pair<T> p)//使用辅助方法swapHelper(泛型方法),以在交换时临时保存第一个元素
   {
      T t = p.getFirst();
      p.setFirst(p.getSecond());
      p.setSecond(t);
   }
}

 

/**
 * @version 1.00 2004-05-10
 * @author Cay Horstmann
 */
public class Pair<T> 
{
   private T first;
   private T second;
//T是未知类型,不代表值
   public Pair() { first = null; second = null; }
   public Pair(T first, T second) { this.first = first;  this.second = second; }

   public T getFirst() { return first; }
   public T getSecond() { return second; }

   public void setFirst(T newValue) { first = newValue; }
   public void setSecond(T newValue) { second = newValue; }
}

 

import java.time.*;

public class Employee//用户自定义类
{  
   private String name;
   private double salary;
   private LocalDate hireDay;

   public Employee(String name, double salary, int year, int month, int day)
   {
      this.name = name;
      this.salary = salary;
      hireDay = LocalDate.of(year, month, day);
   }

   public String getName()
   {
      return name;
   }

   public double getSalary()
   {  
      return salary;
   }

   public LocalDate getHireDay()
   {  
      return hireDay;
   }

   public void raiseSalary(double byPercent)
   {  
      double raise = salary * byPercent / 100;
      salary += raise;
   }
}

 

public class Manager extends Employee//继承类
{  
   private double bonus;

   /**
      @param name the employee's name
      @param salary the salary
      @param year the hire year
      @param month the hire month
      @param day the hire day
   */
   public Manager(String name, double salary, int year, int month, int day)
   {  
      super(name, salary, year, month, day);
      bonus = 0;
   }

   public double getSalary()
   { 
      double baseSalary = super.getSalary();
      return baseSalary + bonus;
   }

   public void setBonus(double b)
   {  
      bonus = b;
   }

   public double getBonus()
   {  
      return bonus;
   }
}

 

实验2:结对编程练习(32分)

1编写一个泛型接口GeneralStack,要求类中方法对任何引用类型数据都适用。GeneralStack接口中方法如下:

push(item);            //如item为null,则不入栈直接返回null。

pop();                 //出栈,如为栈为空,则返回null。

peek();                //获得栈顶元素,如为空,则返回null.

public boolean empty();//如为空返回true

public int size();     //返回栈中元素数量

2)定义GeneralStack的子类ArrayListGeneralStack要求:

ü  类内使用ArrayList对象存储堆栈数据,名为list;

ü  方法: public String toString()//代码为return list.toString();

ü  代码中不要出现类型不安全的强制转换。

3)定义Car类,类的属性有:

private int id;

private String name;

方法:Eclipse自动生成setter/getter,toString方法。

4main方法要求

ü  输入选项,有quit, Integer, Double, Car 4个选项。如果输入quit,程序直接退出。否则,输入整数m与n。m代表入栈个数,n代表出栈个数。然后声明栈变量stack。

ü  输入Integer,打印Integer Test。建立可以存放Integer类型的ArrayListGeneralStack。入栈m次,出栈n次。打印栈的toString方法。最后将栈中剩余元素出栈并累加输出。

ü  输入Double ,打印Double Test。剩下的与输入Integer一样。

ü  输入Car,打印Car Test。其他操作与Integer、Double基本一样。只不过最后将栈中元素出栈,并将其name依次输出。

特别注意:如果栈为空,继续出栈,返回null

输入样例

Integer

5

2

1 2 3 4 5

Double

5

3

1.1 2.0 4.9 5.7 7.2

Car

3

2

1 Ford

2 Cherry

3 BYD

quit

输出样例

Integer Test

push:1

push:2

push:3

push:4

push:5

pop:5

pop:4

[1, 2, 3]

sum=6

interface GeneralStack

Double Test

push:1.1

push:2.0

push:4.9

push:5.7

push:7.2

pop:7.2

pop:5.7

pop:4.9

[1.1, 2.0]

sum=3.1

interface GeneralStack

Car Test

push:Car [id=1, name=Ford]

push:Car [id=2, name=Cherry]

push:Car [id=3, name=BYD]

pop:Car [id=3, name=BYD]

pop:Car [id=2, name=Cherry]

[Car [id=1, name=Ford]]

Ford

interface GeneralStack

 实验代码如下:

 

import java.util.ArrayList;
import java.util.Scanner;
  
interface GeneralStack<T>{
    public T push(T item);          //如果item为null,则不入栈直接返回null。
    public T pop();                 //出栈,如为栈为空,则返回null。
    public T peek();                //获得栈顶元素,如为空,则返回null.
    public boolean empty();         //如为空返回true
    public int size();              //返回栈中元素数量
}
class ArrayListGeneralStack implements GeneralStack{      //创建一个实现GeneralStack接口的类
    ArrayList list=new ArrayList();
    @Override    //重写toString方法
    public String toString() {
        return  list.toString();
    }
  
    @Override      //重写压栈方法
    public Object push(Object item) {
        if (list.add(item)){
            return item;
        }else {
            return false;
        }
    }
  
    @Override     //重写出栈方法
    public Object pop() {
        if (list.size()==0){       //判断栈为空时,返回null
            return null;
        }
        return list.remove(list.size()-1);     
    }
  
    @Override          //重写获取栈顶元素的函数
    public Object peek() {
        return list.get(list.size()-1);
    }
  
    @Override
    public boolean empty() {     //栈为空时,直接返回boolean值
        if (list.size()==0){
            return true;
        }else {
            return false;
        }
    }
  
    @Override       //重写得到栈中元素个数的函数
    public int size() {
        return list.size();
    }
}
 
class Car{              //定义一个Car类
    private int id;     //两个私有属性
    private String name;
  
    @Override
    public String toString() {
        return "Car [" +
                "id=" + id +
                ", name=" + name  +
                ']';
    }
  
    public int getId() {
        return id;
    }
  
    public void setId(int id) {
        this.id = id;
    }
  
    public String getName() {
        return name;
    }
  
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
  
    public Car(int id, String name) {
        this.id = id;
        this.name = name;
    }
}
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner sc=new Scanner(System.in);
        while (true){
            String s=sc.nextLine();
            //输入选项,有quit, Integer, Double, Car 4个选项。
            if (s.equals("Double")){    //输入Double ,打印Double Test。            
                System.out.println("Double Test");
                int count=sc.nextInt();
                int pop_time=sc.nextInt();
                ArrayListGeneralStack arrayListGeneralStack = new ArrayListGeneralStack();//建立可以存放Double类型的ArrayListGeneralStack。
                for (int i=0;i<count;i++){       //入栈次数
                    System.out.println("push:"+arrayListGeneralStack.push(sc.nextDouble()));
                }
                for (int i=0;i<pop_time;i++){        //出栈次数
                    System.out.println("pop:"+arrayListGeneralStack.pop());
                }
                System.out.println(arrayListGeneralStack.toString());  //打印栈的toString方法
                double sum=0;
                int size=arrayListGeneralStack.size();
                for (int i=0;i<size;i++){
                    sum+=(double)arrayListGeneralStack.pop();    //最后将栈中剩余元素出栈并累加输出。
                }
                System.out.println("sum="+sum);
                System.out.println("interface GeneralStack");
            }else if (s.equals("Integer")){                 //输入Integer,打印Integer Test。
                System.out.println("Integer Test");
                int count=sc.nextInt();
                int pop_time=sc.nextInt();
                ArrayListGeneralStack arrayListGeneralStack = new ArrayListGeneralStack();//建立可以存放Integer类型的ArrayListGeneralStack。
                for (int i=0;i<count;i++){        //入栈次数
                    System.out.println("push:"+arrayListGeneralStack.push(sc.nextInt()));
                }
                for (int i=0;i<pop_time;i++){        //出栈次数
                    System.out.println("pop:"+arrayListGeneralStack.pop());
                }
                System.out.println(arrayListGeneralStack.toString());       //打印栈的toString方法。
                int sum=0;
                int size=arrayListGeneralStack.size();
                for (int i=0;i<size;i++){
                    sum+=(int)arrayListGeneralStack.pop();          //最后将栈中剩余元素出栈并累加输出。
                }
                System.out.println("sum="+sum);
                System.out.println("interface GeneralStack");
            }else if (s.equals("Car")){     //输入Car,打印Car Test。
                System.out.println("Car Test");
                int count=sc.nextInt();
                int pop_time=sc.nextInt();
                ArrayListGeneralStack arrayListGeneralStack = new ArrayListGeneralStack();   //创建可以存放Car类型的ArrayListGeneralStack。
                for (int i=0;i<count;i++){   //入栈次数
                    int id=sc.nextInt();
                    String name=sc.next();
                    Car car = new Car(id,name);
                    System.out.println("push:"+arrayListGeneralStack.push(car));
                }
                for (int i=0;i<pop_time;i++){    //出栈次数
                    System.out.println("pop:"+arrayListGeneralStack.pop());
                }
                System.out.println(arrayListGeneralStack.toString());       //定义toString方法
                if (arrayListGeneralStack.size()>0){         //栈不为空
                    int size=arrayListGeneralStack.size();
                    for (int i=0;i<size;i++){
                        Car car=(Car) arrayListGeneralStack.pop();//将栈中元素出栈,并将其name依次输出。
                        System.out.println(car.getName());
                    }
                }
                System.out.println("interface GeneralStack");
            }else if (s.equals("quit")){    //如果输入quit,程序直接退出。
                break;
            }
        }
  
    }
}

 

 

 

三:实验总结。

        这周主要学习了泛型程序,泛型类和泛型方法同时具备可重用性、类型安全和效率,泛型类不会强行对值类型进行装箱和拆箱,或对引用类型进行向下强制类型转换,所以是编程性能得到提高。在学习理论课时,听老师讲泛型类不算特别难,但在实验课上运行程序时,并不是太理解程序,经过老师和学长的讲解,对程序有了一定程度的理解,但是也只是基本能读懂程序,在自己编程时,还是有很大问题。在之后的学习中,我会多练习程序去了解这些知识,争取能够独立完整的编写程序。

 

 

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posted @ 2019-11-11 20:12  计师一班张潇潇  阅读(162)  评论(1编辑  收藏  举报