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作业学习目标 |
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第一部分:理论知识总结:
1.什么是泛型程序设计
- JDK5.0中增加的泛型类型,是java语言中类型安全的一次重要改进。
- 泛型:也称参数化类型,就是在定义类,接口和方法时,通过类型参数指示将要处理的对象类型。
- 泛型程序设计:编写代码可以被很多不同类型的对象所重用
2.泛型类的定义
- 一个泛型类就是一个或多个类型变量的类,即创建用类型作为参数的类。
- 泛型类定义格式:class Generics<K,V>(K和V是类的可变类型参数)
public class Pair<T>{ 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;}
代码分析:
- 代码中Pair类引入类型变量T,用尖括号( <> )括起来,并放在类名的后面。
- 泛型类可以有多个类型变量
public class Pair<T,U> {...} (其中第一个域和第二个域使用不同类型)
3. 类的类型变量用于指定方法的返回值类型和局部变量的类型。例如:private T first;
- 用具体的类型替换类型变量就可以实例化泛型类型
Pair<String>
- 泛型类可以看作普通类的工厂。
解决了以下几个问题:
1 可读性,从字面上就可以判断集合中的内容类型; 2 类型检查,避免插入非法类型。 3 获取数据时不在需要强制类型转换。
3.泛型方法的定义
- 泛型方法定义如下:
public static <T> T marshalle(T arg){}
- 与泛型类一样,<T> 是类型参数定义。如:
class ArrayAlg {
public static <T> T getMiddle(T... a){ return a[a.length/2]; } }
- 调用方式:
String middle=ArrayAlg.<String>getMiddle("John","Q","Public");
4.泛型接口的定义
- 定义:
public interface IPool <T> { T get(); int add(T t); }
5.泛型类型的限定
- 上界:
- 定义泛型变量的上界
public class NumberGeneric< T extends Number>
2.泛型变量上界说明:
- 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;
- <T extends Bounding Type>表示T应该是绑定类型的子类型。
- 限定符可以指定多个类型参数,分隔符是
&
,不是逗号,因为在类型参数定义中,逗号已经作为多个类型参数的分隔符了。
<T,S extends Comparable & Serializable>
- 下界:
- 定义泛型变量的下界
List<? superCashCard> cards = new ArrayList<T>();
6.通配符类型及使用方法
通配符:
- “?”符号表明参数的类型可以是任何一种类型,它和参数T的含义是有区别的。T表示一种 未知类型,而“?”表示任何一种类型。这种通配符一般有以下三种用法:
- 单独的?,用于表示任何类型
- ? extends type,表示带有上界。
- ? super type,表示带有下界。
通配符的类型限定
- Pair<? extends Employee>
- Pair<? super Manager>
- 无限定通配符:Pair<?>
第二部分: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) 了解泛型方法的声明与使用;
(4) 掌握泛型接口的定义与实现;
(5) 理解泛型程序设计,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。
代码如下:
PairTest1.java:
package pair1; /** * @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" }; Pair<String> mm = ArrayAlg.minmax(words);//words是通过类名调用,依赖于ArrayAlg类 System.out.println("min = " + mm.getFirst()); System.out.println("max = " + mm.getSecond()); } } class ArrayAlg { /** * 获取字符串数组的最小值和最大值。. * @param a an array of strings * @return 一个具有最小值和最大值的对,如果A为空或空,则为null */ public static Pair<String> minmax(String[] a)//Pair<String>实例化泛型类型 { if (a == null || a.length == 0) return null; // 空指针引用,初始化一个空数组 String min = a[0]; String max = a[0]; 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);//返回新的泛型类 } }
Pair.java:
package pair1; /** * @version 1.00 2004-05-10 * @author Cay Horstmann */ public class Pair<T> //定义泛型类,T是引入的类型变量 { 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; } //方法定义 public void setFirst(T newValue) { first = newValue; } public void setSecond(T newValue) { second = newValue; } }
运行结果如图:
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 了解泛型方法、泛型变量限定的定义及用途。
PairTest2.java:
package pair2; 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);//实例化泛型类 System.out.println("min = " + mm.getFirst()); System.out.println("max = " + mm.getSecond()); } } class ArrayAlg { /** 获取T类型对象数组的最小值和最大值。 @param T类型的对象数组 @return 一个具有最小值和最大值的对,如果A为空或空,则为null */ public static <T extends Comparable> Pair<T> minmax(T[] a) //泛型方法minmax { if (a == null || a.length == 0) return null; T min = a[0]; T max = a[0]; 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);//返回泛型类 } }
运行结果如图:
总结:测试程序二在测试程序一的基础上添加了限定,如果限制只有特定某些类可以传入T
参数,那么可以对T
进行限定,如:只有实现了特定接口的类:<T extends Comparable>
,表示的是Comparable及其子类型。
泛型限定的优点:限制某些类型的子类型可以传入,在一定程度上保证类型安全。
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。
PairTest3.java:
package pair3; /** * @version 1.01 2012-01-26 * @author Cay Horstmann */ public class PairTest3 { public static void main(String[] args) { var ceo = new Manager("Gus Greedy", 800000, 2003, 12, 15); var cfo = new Manager("Sid Sneaky", 600000, 2003, 12, 15); var buddies = new Pair<Manager>(ceo, cfo); printBuddies(buddies); ceo.setBonus(1000000); cfo.setBonus(500000); Manager[] managers = { ceo, cfo }; var result = new Pair<Employee>(); 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) { 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) { 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]; } result.setFirst(min); result.setSecond(max); } //通配符类型出现在计算中间 public static void maxminBonus(Manager[] a, Pair<? super Manager> result) { minmaxBonus(a, result); PairAlg.swapHelper(result); //SavaHelp捕获通配符类型 } // 无法写入公共静态<T超级管理器> ... } class PairAlg { //测试一个pair是否包含一个null引用,它不需要实际类型 public static boolean hasNulls(Pair<?> p) { return p.getFirst() == null || p.getSecond() == null; } //交换成对元素 public static void swap(Pair<?> p) { swapHelper(p); }//由swap调用swapHelper //辅助方法 public static <T> void swapHelper(Pair<T> p)//swapHelper是泛型方法,swap不是 { T t = p.getFirst(); p.setFirst(p.getSecond()); p.setSecond(t); } }
Employee.java:
package pair3; import java.time.*; public class Employee { 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; } }
Manager.java:
package pair3; public class Manager extends Employee { 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; } }
运行结果如图:
实验2:结对编程练习,将程序提交到PTA(2019面向对象程序设计基础知识测试题(2))
(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:
- 类内使用ArrayList对象存储堆栈数据,名为list;
- 方法: public String toString()//代码为return list.toString();
- 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。
(4)main方法要求
- 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。
- 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。
- 输入Double ,打印Double Test。剩下的与输入Integer一样。
- 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
代码如下:
import java.util.ArrayList; import java.util.Scanner; interface GeneralStack<T>{ //泛型类接口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 l =new ArrayList(); @Override //重写toString方法 public String toString() { return l.toString(); } @Override //重写压栈方法 public Object push(Object item) { if (l.add(item)){ return item; }else { return false; } } @Override //重写出栈方法 public Object pop() { if (l.size()==0){ //判断栈为空时,返回null return null; } return l.remove(l.size()-1); } @Override //重写获取栈顶元素的函数 public Object peek() { return l.get(l.size()-1); } @Override public boolean empty() { //栈为空时,直接返回boolean值 if (l.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 l.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 in =new Scanner(System.in); while (true){ String v = in .nextLine(); //输入选项,有quit, Integer, Double, Car 4个选项。 if (v.equals("Double")){ //输入Double ,打印Double Test。 System.out.println("Double Test"); int count=in.nextInt(); int pop_time=in.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(in.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 (v.equals("Integer")){ //输入Integer,打印Integer Test。 System.out.println("Integer Test"); int count=in.nextInt(); int pop_time=in.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(in.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 (v.equals("Car")){ //输入Car,打印Car Test。 System.out.println("Car Test"); int count=in.nextInt(); int pop_time=in.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=in.nextInt(); String name=in.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 (v.equals("quit")){ //如果输入quit,程序直接退出。 break; } } in.close(); } }
运行结果如图:
实验总结:
在这周学习中,我和同学结对编程,互相学习,在这章的学习中,我结合网上的博客,翁恺老师的课程,加深了对这章内容的理解。泛型简单易用,类型安全 泛型的主要目标是实现java的类型安全。 泛型可以使编译器知道一个对象的限定类型是什么,这样编译器就可以在一个高的程度上验证这个类型。消除了强制类型转换 使得代码可读性好,减少了很多出错的机会。泛型的好处是安全简单。泛型的好处是在编译的时候检查类型安全,并且所有的强制转换都是自动和隐式的,提高代码的重用率。