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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。