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第一部分:总结第八章关于泛型程序设计理论知识(25分)
1、泛型程序设计概念
(1)JDK 5.0 中增加的泛型类型,是Java 语言中类型安全的一次重要改进。
(2)泛型:也称参数化类型(parameterized type),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。(如ArrayList类)
(3)泛型程序设计(Generic programming):编写代码可以被很多不同类型的对象所重用。
2、泛型类的声明及实例化的方法
(1)一个泛型类(generic class)就是具有一个或多个类型变量的类,即创建用类型作为参数的类。
(2)如一个泛型类定义格式如下:class Generics<K,V>其中的K和V是类中的可变类型参数。
(3)Pair类引入了一个类型变量T,用尖括号(<>)括起来,并放在类名的后面。
(4)泛型类可以有多个类型变量。例如:public class Pair<T, U> { … }
(5)类定义中的类型变量用于指定方法的返回类型以及域、局部变量的类型。
(6)泛型类的约束与局限性:
a)不能用基本类型实例化类型参数
b)运行时类型查询只适用于原始类型
c)不能抛出也不能捕获泛型类实例
d)参数化类型的数组不合法
e)不能实例化类型变量
f )泛型类的静态上下文中类型变量无效
g)注意擦除后的冲突
3、泛型方法的定义
(1)泛型方法:除了泛型类外,还可以只单独定义一个方法作为泛型方法,用于指定方法参数或者返回值为泛型类型,留待方法调用时确定。
(2)泛型方法可以声明在泛型类中,也可以声明在普通类中。
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public
class
ArrayTool {
public
static
<E>
void
insert(E[] e,
int
i)
{
//请自己添加代码
}
public
static
<E> E valueAt(E[] e ,
int
i)
{
//请自己添加代码
}
}
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4、泛型接口的定义
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public
interface
IPool <T>
{
T get();
int
add(T t);
}
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(1)泛型变量的限定
a)定义泛型变量的上界
1
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public
class
NumberGeneric< T
extends
Number>
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b)定义泛型变量的下界
1
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List<? superCashCard> cards =
new
ArrayList<T>();
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5、泛型类型的继承规则
(1)Java中的数组是协变的(covariant),但这一原理不适用于泛型类型
(2)Java中泛型类不具协变性。
(3)泛型类可扩展或实现其它的泛型类。
6、通配符类型及使用方法
(1)“?”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:
a)单独的?,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。
(2)通配符的类型限定
a)Pair<? extends Employee>
b) Pair<? super Manager>
c) 无限定通配符:Pair<?>。 Pair<?>与Pair的不同在于:可以用任意Object 对象调用原始的Pair类的setObject方法。
第二部分:实验部分
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:
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;
在泛型类定义及使用代码处添加注释;
掌握泛型类的定义及使用。
程序代码如下:
PairTets1:
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);
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)
//用具体的类型替换类型变量可以实例化泛型类型
{
if
(a ==
null
|| a.length ==
0
)
return
null
;
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);
}
}
Pair:
package
pair1;
/**
* @version 1.00 2004-05-10
* @author Cay Horstmann
*/
public
class
Pair<T>
//定义了一个泛型类,该类引入了一个类型变量T
{
private
T first;
private
T second;
//使用类型变量,类型变量指定方法的返回类型
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; }
}
程序运行结果如下:
测试程序2:
编辑、调试运行教材315页 PairTest2,结合程序运行结果理解程序;
在泛型程序设计代码处添加相关注释;
了解泛型方法、泛型变量限定的定义及用途。
程序代码如下:
PairTest2:
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);
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 values, or null if a is null or empty
*/
public static <T extends Comparable> Pair<T> minmax(T[] a)
{
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);
}
}
Pair:
package pair2;
/**
* @version 1.00 2004-05-10
* @author Cay Horstmann
*/
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; }
}
程序运行结果如下:
测试程序3:
用调试运行教材335页 PairTest3,结合程序运行结果理解程序;
了解通配符类型的定义及用途。
程序代码如下:
PairTest3:
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)
//通配符类型解决了不能将子类传递给父类
{
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);
}
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
{
public
static
boolean
hasNulls(Pair<?> p)
{
return
p.getFirst() ==
null
|| p.getSecond() ==
null
;
}
public
static
void
swap(Pair<?> p) { swapHelper(p); }
public
static
<T>
void
swapHelper(Pair<T> p)
{
T t = p.getFirst();
p.setFirst(p.getSecond());
p.setSecond(t);
}
}
Pair:
package
pair3;
/**
* @version 1.00 2004-05-10
* @author Cay Horstmann
*/
public
class
Pair<T>
//定义了一个泛型类,该类引入了一个类型变量T
{
private
T first;
private
T second;
//使用类型变量,类型变量指定方法的返回类型
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; }
}
Employee:
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:
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;
}
}
程序运行结果如下:
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:
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。
(4)main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
代码如下:
package JavaTest;
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 Test {
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();
}
}
实验总结:(15分)
此课程在本学期学习中,前期问题教多,作为计算机专业学生,前提课程Java程序设计必不可少,没有良好的编程能力作为基础,此课程进行中,困难重重。但是在后期,不管我们每个人学习情况如何,我们基本对这些问题解决掉了,取长补短,达到了平衡状态。实践是解决任何理论问题的最好方法,理论必不可少,加强实践能力,理论才能融会贯通。