Java 泛型的实际运用、使用数组实现栈

 

1、泛型的实际应用——实现最小值函数

自己设计一个泛型的获取数组最小值的函数，并且数组的元素类型要是Number的子类并且实现了Comparable接口。

public <T extends Number & Comparable<? super T>> T min(T[] arr) {  //因为Number并没有implements Comparable,所以需要&一起检查类型
        if (arr == null || arr.length == 0)  //数组未初始化或是空数组
            return null;
        
        //如果数组有元素，就找到最小值        
        T min = arr[0];
        for (int i = 1; i < arr.length; i++) { //arr.length是数组的元素个数
            if (min.compareTo(arr[i]) > 0)  //>0说明min>arr[i]
                min = arr[i];
        }
        return min;
        
}

min前面的T是返回值类型，传入T类型的数组，返回的最小值也是T类型。

Comparable接口只有一个方法：compareTo(），比较2个的大小，返回一个int型的值，1表是前面的大，0表示2个相等，-1表示后面（括号里）的大。

如果数组元素没有实现Comparable接口，直接大于、小于比较也行。

测试：

    Integer minInteger = min(new Integer[]{1, 2, 3}); //int型数组
    Double minDouble = min(new Double[]{1.2, 2.2,4.5});//double型数组
    System.out.println(minInteger);
    System.out.println(minDouble);
    
    // String typeError = min(new String[]{"1","3"});//String类型的数组，报错，通不过编译，因为String不是extends Number

为什么数值型数组使用的是Integer这些包装类型？因为基本类型没有实现Comparable接口，包装类型都实现了此接口。

public final class Integer extends Number implements Comparable<Integer>

public final class Character implements java.io.Serializable,Comparable<Character> 

public final class String implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence

严格意义上来说，int、float、char等基本类型都不算是类，它们并没有继承Object，也就没有hashCode()、equals()之类的方法。基本类型算是和Object一个级别的。

包装类型都是类，继承了Object。数值型的包装类型的直接父类都是Number类。

2、使用数组实现栈

自己实现一个栈，要求这个栈具有push()、pop()（返回栈顶元素并出栈）、peek() （返回栈顶元素不出栈）、isEmpty()、size()这些基本的方法。

public class MyStack {
    private int[] arr; //存放栈中元素的数组。此处声明为int型数组，根据需要修改。也可以使用泛型
    private int capacity; //栈的容量
    private int count; //栈中元素数量
    private static final int GROW_FACTOR = 2; //成长因子。数组容量不够时，*2容量翻倍（要自己实现）

    //不带初始容量的构造方法。默认容量为10
    public MyStack() {
        this.capacity = 10;
        this.arr=new int[10];
        this.count = 0;
    }

    //带初始容量的构造方法
    public MyStack(int initialCapacity) {
        if (initialCapacity < 1)
            throw new IllegalArgumentException("Capacity is too small.");
        this.capacity = initialCapacity;
        this.arr = new int[initialCapacity];
        this.count = 0;
    }

    //数组扩容,内部调用，private
    private void addCapacity() {
        int newCapacity = capacity * GROW_FACTOR;
        arr = Arrays.copyOf(arr, newCapacity); //数组的容量确定后，后续不能修改，只能copy到新数组，arr指向新数组
        capacity = newCapacity;
    }

    //入栈
    public void push(int value) {
        if (count == capacity) { //先检查容量，满了就扩容
            addCapacity();
        }
        arr[count++] = value;
    }

    //返回栈顶元素并出栈。入栈暴露出来给外部调用，很多函数由栈自己调用（处理栈中元素），private。暴露出去给外部调用也行。
    private int pop() {
        if (count == 0)
            throw new IllegalArgumentException("Stack is empty.");
        count--; //数组中还是有这个元素，遍历栈（数组）要用count计数，不能直接遍历整个数组
        return arr[count];
    }

    //返回栈顶元素不出栈
    private int peek() {
        if (count == 0)
            throw new IllegalArgumentException("Stack is empty.");
        return arr[count-1];
    }

    //判断栈是否为空
    private boolean isEmpty() {
        return count == 0;
    }

    //返回栈中元素的个数
    private int size() {
        return count;
    }
    
}

使用：

MyStack myStack = new MyStack(5);
myStack.push(1);  //入栈
myStack.push(2);

上面红色标出的一句代码：

arr = Arrays.copyOf(arr, newCapacity);

Arrays.copyOf()有多个重载方法，对应不同类型数组的复制，看一下源码，以int[ ]为例：

public static int[] copyOf(int[] original, int newLength) {
        int[] copy = new int[newLength];
        System.arraycopy(original, 0, copy, 0,
                         Math.min(original.length, newLength));
        return copy;
}

参数：源数组、新数组的长度。新建指定容量的数组，把源素组中的元素复制到新数组，返回新数组。

如果newLength小于源数组的长度，则能复制多少就复制多少，直到把新数组装满；

如果newLength大于源数组的长度，则把源数组的元素都复制过来，剩下的未填充的，全部填充元素类型的默认值。