201871010107公海瑜《面向对象程序设计（java）》第十一周学习总结 公海瑜

           201871010107-公海瑜《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

1.泛型：参数化类型，在定义类、接口、方法时通过类型参数指示将要处理的对象类型

2.泛型程序设计意味着编写的代码可以被许多不同类型的对象所重用

3.定义简单泛型类：

　　（1）一个泛型类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）以Pair类为例：public class Pair<T>

　　　　　　　　　　　  {

                                             ......

　　　　　　　　　　　   }

　　　　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

　　（3）泛型类可以有多个类型变量。例如，可以定义Pair类，其中第一个域和第二个域使用不同的类型：public class Pair<T,U> { ... }

　　（4）类定义中的类型变量指定方法的返回类型以及域和局部变量的类型

　　（5）实例化泛型对象时，一定要在类名后面指定类型参数的值，一共要有两次书写，例如：TestGeneric<String,String> t=new TestGeneric<String,String>();

4.泛型方法：

　　（1）定义泛型方法时注意，类型变量放在修饰符（public static）的后面，返回类型的前面

　　（2）泛型方法可以定义在普通类中，也可以定义在泛型类中

　　（3）当调用一个泛型方法时，在方法名前的尖括号中放入具体的类型

5.泛型接口的定义与实现：

　　（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.类型变量的限定：

　　（1）定义泛型变量的上界（用extends）

　　　　<T extends BoundingType>表示T是绑定类型的子类型。T和绑定类型可以是类，也可以是接口

　　　　一个类型变量或通配符可以有多个限定，例如：T extends Comparable & Serializable（限定类型用“&”分隔）

　　（2）定义泛型变量的下界（用super)     例如：<? super T>

7.泛型类的约束与局限:

　　（1）不能用基本类型实例化类型参数

　　（2）运行时类型查询只适用于原始类型

　　（3）不能抛出也不能捕获泛型类实例

　　（4）参数化类型的数组不合法

　　（5）不能实例化类型变量

　　（6）泛型类的静态上下文中类型变量无效

　　（7）注意擦除后的冲突

8.泛型类型的继承规则：Java中的数组是协变的，但泛型类不是协变的

9.通配符类型：（？，任何类型；T , 某一种类型）

　　（1）单独的？，用于表示任何类型

　　（2）？extends type,表示带有上界

　　（3）？ super type,表示带有下界

10.（1）通配符的类型限定： Pair<? extends Employee>

　　　　　　　　　　   Pair<? super Manager>

　（2）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：

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：

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
{
   /**
    * 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)   //使用泛型Pair类

   {
      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);
   }
}

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，用尖括号（<>）括起来，并放在类名的后面。

{
   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：

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。

代码如下：

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);
    //在Pair中定义一个LocalDate类的birthdays数组
      System.out.println("min = " + mm.getFirst());
      System.out.println("max = " + mm.getSecond());
   }
}

class ArrayAlg  //泛型类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) 
 //使用extends关键字，定义泛型变量的上界,调用Comparable接口
   {
      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);
   }
}

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; }
}

运行结果：

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。

代码如下：

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);
   }

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

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);
   }
}

package pair3;

/**
 * @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; }
}

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;
   }
}

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;
   }
}

实验结果如图：

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：

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：

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() { //Eclipse自动生成setter/getter,toString方法
        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 s=in.nextLine();
            if (s.equals("Integer"))//为Integer
            {
                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(s.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 (s.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;
            }
        }
 
    }
}

运行结果如图：

实验总结：

        通过本周的学习，我对java的面向对象程序设计有了更深的理解，对泛型、泛型类的定义与使用、泛型方法的实现都有了基础的操作方法，也学习到了通配符的基本使用规则，对java整体上也有了更深层次的认识与掌握，继续加油。

//使用泛型Pair类