201871010106-丁宣元 《面向对象程序设计（java)》第十一周学习总结

201871010106-丁宣元 《面向对象程序设计（java)》第十一周学习总结

正文开头:

项目	内容
这个作业属于哪个课程	https://home.cnblogs.com/u/nwnu-daizh/
这个作业的要求在哪里	https://www.cnblogs.com/nwnu-daizh/p/11815810.html
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) 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。

正文内容:

第一部分：总结第八章理论知识

　　8.1泛型程序设计(JDK 5.0 中增加,是Java 语言中类型安全的改进)

　　　　1.泛型：也称参数化类型，即在定义类、接口和方法时，通过类型参数指示将要处理的对象类型。eg:ArrayList类

　　　　2.泛型程序设计（Generic programming）：编写的代码可以被多个不同类型的对象所重用。

　　  类型参数的优点：改善程序的可读性，增强类型的使用安全性

　　 　　3.泛型类的定义：格式：class Generics<K,V> (K,V是类的可变类型参数）

　　　　　　　　eg:public class Pair<T>

　　　　　　注：Pair类引入了一个类型变量T，用<>括起来，置于类名后面；

　　　　　　　　可以有多个类型变量，用，隔开

　　　　　　　　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。

　　　　4.泛型方法

　　　　　　　（1）泛型方法：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）可以声明在泛型类中，也可以声明在普通类中。

　　　　　　　　eg:public class ArrayTool

　　　　　　　　　{

　　　　　　　　　　public static<E> void insert(E[] e,int i){...}

　　　　　　　　　　public static<E> valueAt(E[] e,int i){...}

　　　　　　　　　}

　　　　5.泛型接口

　　　　　　（1）定义：public interface IPool<T>

　　　　　　　　　　　　{

　　　　　　　　　　　　　　T get();

　　　　　　　　　　　　　　int add(T t);

　　　　　　　　　　　　}

　　　　　　   (2)实现：public class GenericPool<T> implements IPool<T>{...}

　　　　　　　　　　　public class GenericPool implements IPool<Account>{...}

　　　　6.泛型变量的限定

　　　　　　（1）定义上界：public class NumberGeneric<T extends Number>

　　　　　　　　　　　　注:说明NumberGeneric类能处理的泛型变量需要和Number有继承关系

　　　　　　　　　　　　　extends所申明的上界可以是一个类，也可以是一个接口

　　　　　　　　　　　　　<T extends Bounding Type>表示T应是绑定类型的子类型

　　　　　　　　　　　　　　一个类型变量或通配符可以有多个限定，限定类型用&分割

　　　　　　　　　　　　　　　　　　eg:<T extends Comparable &Serializable>

　　　　   　　(2)定义下界：List<? super CashCard>cards=new ArrayList<T>

　　　　　　　　　　　　注：super可以固定泛型参数的类型为某类型的超类

　　　　　　　　　　　　　　若一个方法的参数为限定类型时，可以使用下限通配符

　　　　　　　　　　　　eg:public static <T> void sort(T[] A,Comparator<? super T> c){...}

　　　　7.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

　　　　8.泛型类型的继承规则（*）

　　　　（1）数组是协变的（covariant），但不适用于泛型类型

　　　　　　　　原因：避免破坏要提供类型的安全泛型

　　　　（2）泛型类不具协变性。

　　　　（3）泛型类可扩展或实现其它的泛型类。

　　8-2通配符

　　　　1.通配符类型

　　　　　　（1）“？”表明参数的类型可以是任何一种类型

　　　　　　（ 2）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。

　　　　　　（3）通配符的类型限定

　　　　　　　　a）Pair<? extends Employee>

　　　　　　　　b)  Pair<? super Manager>

　　　　　　　　c)  无限定通配符:Pair<?>。

　　　　　　　　　　　　注：Pair<?>与Pair的不同：可以用任意Object 对象调用原始的Pair类的setObject方法。

　　

　　8-3 泛型程序设计小结

　　　　1.定义泛型类时，在<>内定义形式类型参数，即<>内为类型

　　　　2.实例化泛型对象时，要在类名后指定类型参数的值（类型）

　　　　3.extents表示类型范围限制，不表示继承

　　　　4.泛型类不是协变的

第二部分：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：

　　   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。

代码：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" };//字符串数组
      Pair<String> mm = ArrayAlg.minmax(words);//用具体的类型替换类型变量 可以实例化泛型类型。创建Pair<String>类对象mm,通过类名ArrayAlg来调用minmax方法
      System.out.println("min = " + mm.getFirst());
      System.out.println("max = " + mm.getSecond());
   }
}

class ArrayAlg//与类Pair是依赖关系
{
   /**
    * Gets the minimum and maximum of an array of strings.
    * @param a an array of strings
    * @return a pair with the min and max values, or null if a is null or empty
    */
   public static Pair<String> minmax(String[] a)
   {
      if (a == null || a.length == 0) return null;//a==null空引用
      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.java

package pair1;

/**
 * @version 1.00 2004-05-10
 * @author Cay Horstmann
 */
public class Pair<T> //Pair类引入了一个类型变量T
{
   private T first;//类定义中的类型变量指定方法的返回类型及域和局部变量的类型
   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; }
}

　　结果：

　　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。

　　代码：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);
      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) //将T限制为实现了Comparable接口的类
   {
      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.java

package pair2;

/**
 * @version 1.00 2004-05-10
 * @author Cay Horstmann
 */
public class Pair<T> //Pair类引入了一个类型变量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; }
}

　　结果：

　　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。

　　代码：

　　  Empolyee.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;
   }
}

　　Pair.java

package pair3;

/**
 * @version 1.00 2004-05-10
 * @author Cay Horstmann
 */
public class Pair<T> //Pair类引入了一个类型变量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; }
}

　　PariTest3.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)//通配符类型，带有上界，extends关键字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];
      }
      result.setFirst(min);
      result.setSecond(max);
   }

   public static void maxminBonus(Manager[] a, Pair<? super Manager> result)//通配符类型
   {
      minmaxBonus(a, result);
      PairAlg.swapHelper(result); // OK--swapHelper captures wildcard type  用swapHelper捕获通配符类型
   }
   // can't write public static <T super manager> . . .
}

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

   public static void swap(Pair<?> p) { swapHelper(p); }//在交换时临时保存第一个元素，辅助方法swapHelper（泛型方法）

   public static <T> void swapHelper(Pair<T> p)
   {
      T t = p.getFirst();
      p.setFirst(p.getSecond());
      p.setSecond(t);
   }
}

　　结果：

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：

import java.util.ArrayList;
import java.util.Scanner;

interface GeneralStack<T> {
    public T push(T item);           //若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{      //泛型接口GeneralStack
    ArrayList list=new ArrayList();
    @Override
    public String toString() {
        return  list.toString();
    }

    @Override
    public Object push(Object item) {//入栈
        if (list.add(item)){
            return item;
        }else {
            return false;
        }
    }

    @Override
    public Object pop() {//出栈
        if (list.size()==0){
            return null;
        }
        return list.remove(list.size()-1);
    }

    @Override
    public Object peek() {   //取栈顶元素
        return list.get(list.size()-1);
    }

    @Override
    public boolean empty() {
        if (list.size()==0){
            return true;
        }else {
            return false;
        }
    }

    @Override
    public int size() {
        return list.size();
    }
}
class Car{    //Car类
    private int id;
    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) {
        @SuppressWarnings("resource")
        Scanner in=new Scanner(System.in);
        while (true){
            String a=in.nextLine();
            if (a.equals("Integer"))//为Integer
            {
                //System.out.println("");
                int count=in.nextInt();
                int pop_time=in.nextInt();
                System.out.println("Integer Test");
                ArrayListGeneralStack arrayListGeneralStack = new ArrayListGeneralStack();
                for (int i=0;i<count;i++){
                    System.out.println("push:"+arrayListGeneralStack.push(in.nextInt()));
                }
                for (int i=0;i<pop_time;i++){
                    System.out.println("pop:"+arrayListGeneralStack.pop());
                }
                System.out.println(arrayListGeneralStack.toString());
                int size=arrayListGeneralStack.size();
                int sum=0;
                for (int i=0;i<size;i++){
                    sum=sum+(int)(arrayListGeneralStack.pop());
                }
                System.out.println("sum="+sum);
                System.out.println("interface GeneralStack");
            }else if(a.equals("Double"))//为Double
            {
                System.out.println("Double Test");
                int count=in.nextInt();
                int pop_time=in.nextInt();
                ArrayListGeneralStack arrayListGeneralStack = new ArrayListGeneralStack();
                for (int i=0;i<count;i++)
                {
                    System.out.println("push:"+arrayListGeneralStack.push(in.nextDouble()));
                }
                for (int i=0;i<pop_time;i++)
                {
                    System.out.println("pop:"+arrayListGeneralStack.pop());
                }
                System.out.println(arrayListGeneralStack.toString());
                int size=arrayListGeneralStack.size();
                double sum=0;
                for (int i=0;i < size;i++){
                    sum = sum + (double)(arrayListGeneralStack.pop());
                }
                System.out.println("sum="+sum);
                System.out.println("interface GeneralStack");
            }else if (a.equals("Car"))
            {
                System.out.println("Car Test");
                int count=in.nextInt();
                int pop_time=in.nextInt();
                ArrayListGeneralStack arrayListGeneralStack = new ArrayListGeneralStack();
                for (int i=0;i<count;i++)
                {
                    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++)
                {
                    System.out.println("pop:"+arrayListGeneralStack.pop());
                }
                System.out.println(arrayListGeneralStack.toString());
                if (arrayListGeneralStack.size()>0)
                {
                    int size=arrayListGeneralStack.size();
                    for (int i=0;i<size;i++)
                    {
                        Car car=(Car) arrayListGeneralStack.pop();
                        System.out.println(car.getName());
                    }
                }
                System.out.println("interface GeneralStack");
            }else if (s.equals("quit"))
            {
                break;
            }
        }

    }
}

　　结果：

　　实验总结：

　　　　通过本次实验，我学到了：1.泛型类的定义与使用       2.泛型方法的声明与使用          3.泛型接口的定义与实现

　　4.理解泛型程序设计      5.通配符

　　　　　　本次实验验证理解性实验难度不大，在理解完整代码的基础上，加深了我对泛型类的理解，尝试着熟悉泛型类的定义，泛型方法的声明与使用，泛型接口的 使用，逐步体会到泛型程序设计的好处。但在较为综合的Pair3的理解较为困难，不断翻书，查找知识，基本上有了大致的理解。最为困难的要数结对编程练习，看到题目不知该如何下手，没有思路。在与同学讨论商量后大致有了一点思路，但在实现的过程中问题多多，困难重重，再多次修改，询问后基本差不多实现。自己的编程问题很多。在闲暇之余，要尝试解决简单问题，多敲，多调试。