201871010123-吳麗麗《面向對象程序設計（Java）》第十一週學習總結

時間 2019-11-18

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這個做業屬於哪一個課程	https://www.cnblogs.com/nwnu-daizh/
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做業的學習目標	理解泛型概念；掌握泛型類的定義與使用；掌握泛型方法的聲明與使用；掌握泛型接口的定義與實現；瞭解泛型程序設計，理解其用途。

第一部分：理論知識部分java

1、什麼是泛型程序設計？編程

一、JDK5.0中添加的泛型類型，是Java語言中類型安全的一次重要改進。數組

二、泛型：也稱參數化類型（parameterized type）,就是在定義類、接口和方法時，經過類型參數指示將要處理的對象類型。（如：ArrayList類）安全

三、泛型程序設計（Generic programming）：編寫代碼能夠被不少不一樣類型的對象所重用。ide

2、泛型類學習

一、泛型類的定義測試

（1）一個泛型類（generic class）就是具備一個或多個類型變量的類，即建立用類型做爲參數的類。如一個泛型類定義格式以下：class Generics＜K,V＞其中的K和V是類中的可變類型參數。如：ui

public class Pair{
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;}
}

註釋：類型變量使用大寫形式，且比較短。在Java庫中，使用變量E表示集合的元素類型，K和V分別表示表的關鍵字與值的類型。T（須要時還能夠用臨近的字母U和S）表示「任意類型」。this

（2）Pair類引入了一個類型變量T，用尖括號（<>）括起來，並放在類名的後面。泛型類能夠有多個類型變量。例如:public class Pair<t, u=""> { … }

(3) 類定義中的類型變量用於指定方法的返回類型以及域、局部變量的類型。

二、泛型方法的聲明
(1)泛型方法
– 除了泛型類外，還能夠只單獨定義一個方法做爲泛型方法，用於指定方法參數或者返回值爲泛型類型，留待方法調用時肯定。
– 泛型方法能夠聲明在泛型類中，也能夠聲明在普通類中。

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

三、泛型接口
(1)定義

public interface IPool <T>
{
T get();
int add(T t);
}

(2)實現

public class GenericPool  <T> implements IPool <T>
{
…
}
public class GenericPool implements IPool <Account>
{
…
}

四、泛型變量的限定
(1) 定義泛型變量的上界
public class NumberGeneric< T extends Number>
(2) 泛型變量上界的說明
 上述聲明規定了NumberGeneric類所能處理的泛型變量類型需和Number有繼承關係；
 extends關鍵字所聲明的上界既能夠是一個類，也能夠是一個接口；
(3)< T extends BoundingType> 表示T應該是綁定類型的子類型。一個類型變量或通配符能夠有多個限定，限定類型用「&」分割。例如：< T extends Comparable & Serializable >
(4) 定義泛型變量的下界
a)List <? super CashCard> cards = new ArrayList<T>();

b)泛型變量下界的說明

　　-經過使用super關鍵字能夠固定泛型參數的類型爲某種類型的超類1

　　-當但願爲一個方法的參數限定類型時，一般可使用下限通配符

public static <T> void sort(T[] a,Comparator<? super T> c)

五、泛型類的約束與侷限性:

a）不能用基本類型實例化類型參數

b）運行時類型查詢只適用於原始類型

c）不能拋出也不能捕獲泛型類實例

d）參數化類型的數組不合法

e）不能實例化類型變量

f ）泛型類的靜態上下文中類型變量無效

g）注意擦除後的衝突

六、泛型類型的繼承規則

1）Java中的數組是協變的（covariant），但這一原理不適用於泛型類型

2）Java中泛型類不具協變性。

3）泛型類可擴展或實現其它的泛型類。

3、通配符類型

1）「？」符號代表參數的類型能夠是任何一種類型，它和參數T的含義是有區別的。T表示一種未知類型，而「？」表示任何一種類型。這種通配符通常有如下三種用法：

a）單獨的？，用於表示任何類型

b）? extends type，表示帶有上界。

c ）? super type，表示帶有下界。

2）通配符的類型限定

a）Pair<? extends Employee>

b) Pair<? super Manager>

c) 無限定通配符:Pair<?>。 Pair<?>與Pair的不一樣在於：能夠用任意Object 對象調用原始的Pair類的setObject方法。

第二部分：實驗部分

實驗九 泛型程序設計技術

實驗時間 2019-11-8

1、實驗目的與要求

(1) 理解泛型概念；

(2) 掌握泛型類的定義與使用；

(3) 瞭解泛型方法的聲明與使用；

(4) 掌握泛型接口的定義與實現；

(5) 理解泛型程序設計，理解其用途。

2、實驗內容和步驟

實驗1：導入第8章示例程序，測試程序並進行代碼註釋。

測試程序1：

1）編輯、調試、運行教材311、312頁代碼，結合程序運行結果理解程序；

2）在泛型類定義及使用代碼處添加註釋；

3）掌握泛型類的定義及使用。

Pair類代碼以下：

 1 package pair1;
 2 
 3 /**
 4  * @version 1.00 2004-05-10
 5  * @author Cay Horstmann
 6  */
 7 public class Pair<T>   //Pair類引入一個類型變量T，用尖括號（<>)括起來
 8 {
 9    private T first;    //類型變量T指定實用域的類型
10    private T second;
11 
12    public Pair() { first = null; second = null; }    //Pair類的無參數構造器
13    public Pair(T first, T second) { this.first = first;  this.second = second; }  //Pair類的有參構造器
14 
15    public T getFirst() { return first; }     //類型變量T指定方法的返回類型
16    public T getSecond() { return second; }
17 
18    public void setFirst(T newValue) { first = newValue; }
19    public void setSecond(T newValue) { second = newValue; }
20 }

PairTest1代碼以下：

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" };   //建立一個String數組並進行初始化
      Pair<String> mm = ArrayAlg.minmax(words);      //建立實例化泛型類型（Pair<String>）的對象變量，調用ArrayAlg的minmax方法
      System.out.println("min = " + mm.getFirst());  //經過對象變量mm去調用getFirst方法
      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)  //泛型方法的聲明
   {
      if (a == null || a.length == 0) return null;
      //對min和max進行賦值
      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];   //調用compareTo方法，將min和a[i]進行比較
         if (max.compareTo(a[i]) < 0) max = a[i];   //調用compareTo方法，將max和a[i]進行比較
      }
      return new Pair<>(min, max);         //返回值爲一個Pair泛型類對象，其返回兩個結果
   }
}

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運行結果以下：

測試程序2：

1） 編輯、調試運行教材315頁 PairTest2，結合程序運行結果理解程序；

2）在泛型程序設計代碼處添加相關注釋；

3）瞭解泛型方法、泛型變量限定的定義及用途。

Pair代碼以下：

package pair1;

/**
 * @version 1.00 2004-05-10
 * @author Cay Horstmann
 */
public class Pair<T>   //Pair類引入一個類型變量T，用尖括號（<>)括起來
{
   private T first;    //類型變量T指定實用域的類型
   private T second;

   public Pair() { first = null; second = null; }    //Pair類的無參數構造器
   public Pair(T first, T second) { this.first = first;  this.second = second; }  //Pair類的有參構造器

   public T getFirst() { return first; }     //類型變量T指定方法的返回類型
   public T getSecond() { return second; }

   public void setFirst(T newValue) { first = newValue; }    //setFirst方法中的參數是類型爲T的 newValue
   public void setSecond(T newValue) { second = newValue; }
}

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PairTest2代碼以下：

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
         };        //建立一個LocalDate的對象變量，經過LocalDate中的of方法產生日期對數組進行初始化
      Pair<LocalDate> mm = ArrayAlg.minmax(birthdays);   //建立實例化泛型類型（Pair<String>）的對象變量，調用ArrayAlg的minmax方法
      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) //對類型變量T設置限定，定義了泛型變量的上界
   {
      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];  //調用compareTo方法，將min和a[i]進行比較
         if (max.compareTo(a[i]) < 0) max = a[i];  //調用compareTo方法，將max和a[i]進行比較
      }
      return new Pair<>(min, max);         //返回Pair<T>，其返回兩個結果
   }
}

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程序運行結果以下：

測試程序3：

1） 用調試運行教材335頁 PairTest3，結合程序運行結果理解程序；

2）瞭解通配符類型的定義及用途。

Employee類代碼以下：

package pair3;

import java.time.*;

public class Employee
{  
   private String name;     //實例域
   private double salary;
   private LocalDate hireDay;

   public Employee(String name, double salary, int year, int month, int day)//構造器的聲明
   {
      this.name = name;
      this.salary = salary;
      hireDay = LocalDate.of(year, month, day);
   }

   public String getName() //getName（）方法的聲明
   {
      return name;
   }

   public double getSalary()
   {  
      return salary;
   }

   public LocalDate getHireDay()
   {  
      return hireDay;
   }

   public void raiseSalary(double byPercent)
   {  
      double raise = salary * byPercent / 100;
      salary += raise;
   }
}

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Manager類代碼以下：

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;
   }
}

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Pair類代碼以下：

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; }
}

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PairTest3類代碼以下：

 1 package pair3;
 2 
 3 /**
 4  * @version 1.01 2012-01-26
 5  * @author Cay Horstmann
 6  */
 7 public class PairTest3
 8 {
 9    public static void main(String[] args)
10    {
11       var ceo = new Manager("Gus Greedy", 800000, 2003, 12, 15);   
12       var cfo = new Manager("Sid Sneaky", 600000, 2003, 12, 15);
13       var buddies = new Pair<Manager>(ceo, cfo);    //建立一個新對象變量，並進行初始化  
14       printBuddies(buddies);    //打印僱員對
15 
16       ceo.setBonus(1000000);     //經過ceo這個對象變量去調用setBonus方法
17       cfo.setBonus(500000);
18       Manager[] managers = { ceo, cfo };   //建立Manager數組對象變量，並進行初始化
19 
20       var result = new Pair<Employee>();
21       minmaxBonus(managers, result);   
22       System.out.println("first: " + result.getFirst().getName() 
23          + ", second: " + result.getSecond().getName());
24       maxminBonus(managers, result);
25       System.out.println("first: " + result.getFirst().getName() 
26          + ", second: " + result.getSecond().getName());
27    }
28 
29    public static void printBuddies(Pair<? extends Employee> p)//使用了通配符類型，通配符類型解決了不能將子類傳遞給父類，對泛型變量限定了上界
30    {
31       Employee first = p.getFirst();
32       Employee second = p.getSecond();
33       System.out.println(first.getName() + " and " + second.getName() + " are buddies.");
34    }
35 
36    public static void minmaxBonus(Manager[] a, Pair<? super Manager> result)//使用了通配符類型，對泛型變量限定了下界
37    {
38       if (a.length == 0) return;
39       Manager min = a[0];
40       Manager max = a[0];
41       for (int i = 1; i < a.length; i++)
42       {
43          if (min.getBonus() > a[i].getBonus()) min = a[i];
44          if (max.getBonus() < a[i].getBonus()) max = a[i];
45       }
46       result.setFirst(min);
47       result.setSecond(max);
48    }
49 
50    public static void maxminBonus(Manager[] a, Pair<? super Manager> result)
51    {
52       minmaxBonus(a, result);
53       PairAlg.swapHelper(result); // swapHelper捕獲通配符類型
54    }
55    // can't write public static <T super manager> . . .
56 }
57 
58 class PairAlg
59 {
60    public static boolean hasNulls(Pair<?> p)  //用來測試一個pair是否包含了null引用
61    {
62       return p.getFirst() == null || p.getSecond() == null;
63    }
64 
65    public static void swap(Pair<?> p) { swapHelper(p); }   //用swap來調用swapHelper
66 
67    public static <T> void swapHelper(Pair<T> p)       //swapHelper方法
68    {
69       T t = p.getFirst();
70       p.setFirst(p.getSecond());
71       p.setSecond(t);
72    }
73 }

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程序運行結果以下：

實驗2：結對編程練習，將程序提交到PTA（2019面向對象程序設計基礎知識測試題（2））

（1） 編寫一個泛型接口GeneralStack，要求類中方法對任何引用類型數據都適用。GeneralStack接口中方法以下：

push(item); //如item爲null，則不入棧直接返回null。

pop(); //出棧，如爲棧爲空，則返回null。

peek(); //得到棧頂元素，如爲空，則返回null.

public boolean empty();//如爲空返回true

public int size(); //返回棧中元素數量

（2）定義GeneralStack的子類ArrayListGeneralStack，要求：

ü 類內使用ArrayList對象存儲堆棧數據，名爲list；

ü 方法: public String toString()//代碼爲return list.toString();

ü 代碼中不要出現類型不安全的強制轉換。

（3）定義Car類，類的屬性有：

private int id;

private String name;

方法：Eclipse自動生成setter/getter,toString方法。

（4）main方法要求

輸入選項，有quit, Integer, Double, Car 4個選項。若是輸入quit，程序直接退出。不然，輸入整數m與n。m表明入棧個數，n表明出棧個數。而後聲明棧變量stack。

輸入Integer，打印Integer Test。創建能夠存放Integer類型的ArrayListGeneralStack。入棧m次，出棧n次。打印棧的toString方法。最後將棧中剩餘元素出棧並累加輸出。

輸入Double ，打印Double Test。剩下的與輸入Integer同樣。

輸入Car，打印Car Test。其餘操做與Integer、Double基本同樣。只不過最後將棧中元素出棧，並將其name依次輸出。

特別注意：若是棧爲空，繼續出棧，返回null

輸入樣例

Integer

1 2 3 4 5

Double

1.1 2.0 4.9 5.7 7.2

Car

1 Ford

2 Cherry

3 BYD

quit

輸出樣例

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

程序代碼以下：

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

interface GeneralStack<T>{
    public T push(T item);            //如item爲null，則不入棧直接返回null。
    public T pop();                 //出棧，如爲棧爲空，則返回null。
    public T peek();                //得到棧頂元素，如爲空，則返回null.
    public boolean empty();//如爲空返回true
    public int size();     //返回棧中元素數量
}
class ArrayListGeneralStack implements GeneralStack{
    ArrayList list=new ArrayList();
    @Override
    public String toString() {
        return  list.toString();
    }

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

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

    @Override
    public Object peek() {
        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{
    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) {
        Scanner ss=new Scanner(System.in);
        while (true){
            String s=ss.nextLine();
            if  (s.equals("Integer")){
                System.out.println("Integer Test");
                int count=ss.nextInt();
                int pop_time=ss.nextInt();
                ArrayListGeneralStack Stack = new ArrayListGeneralStack();
                for (int i=0;i<count;i++){
                    System.out.println("push:"+Stack.push(ss.nextInt()));
                }
                for (int i=0;i<pop_time;i++){
                    System.out.println("pop:"+Stack.pop());
                }
                System.out.println(Stack.toString());
                int sum=0;
                int size=Stack.size();
                for (int i=0;i<size;i++){
                    sum+=(int)Stack.pop();
                }
                System.out.println("sum="+sum);
                System.out.println("interface GeneralStack");
            
            
            
            
            }else if(s.equals("Double")){
                System.out.println("Double Test");
                int count=ss.nextInt();
                int pop_time=ss.nextInt();
                ArrayListGeneralStack Alg = new ArrayListGeneralStack();
                for (int i=0;i<count;i++){
                    System.out.println("push:"+Alg.push(ss.nextDouble()));
                }
                for (int i=0;i<pop_time;i++){
                    System.out.println("pop:"+Alg.pop());
                }
                System.out.println(Alg.toString());
                double sum=0;
                int size=Alg.size();
                for (int i=0;i<size;i++){
                    sum+=(double)Alg.pop();
                }
                System.out.println("sum="+sum);
                System.out.println("interface GeneralStack");
            }else if (s.equals("Car")){
                System.out.println("Car Test");
                int count=ss.nextInt();
                int pop_time=ss.nextInt();
                ArrayListGeneralStack Gls = new ArrayListGeneralStack();
                for (int i=0;i<count;i++){
                    int id=ss.nextInt();
                    String name=ss.next();
                    Car car = new Car(id,name);
                    System.out.println("push:"+Gls.push(car));
                }
                for (int i=0;i<pop_time;i++){
                    System.out.println("pop:"+Gls.pop());
                }
                System.out.println(Gls.toString());
                if (Gls.size()>0){
                    int size=Gls.size();
                    for (int i=0;i<size;i++){
                        Car car=(Car) Gls.pop();
                        System.out.println(car.getName());
                    }
                }
                System.out.println("interface GeneralStack");
            }else if (s.equals("quit")){
                break;
            }
        }

    }
}

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該程序在PTA平臺上也可見

運行結果以下：

實驗總結：

經過本週的學習，我理解了泛型概念，瞭解了泛型程序設計，泛型類和泛型方法同時具有可重用性、類型安全和效率，泛型類不會強行對值類型進行裝箱和拆箱，或對引用類型進行向下強制類型轉換，我以爲泛型程序設計的優勢是編寫代碼能夠被不少不一樣類型的對象所重用。在學習理論課時，聽老師講泛型類不算特別難，但在實驗課上運行程序時，對程序的理解還不夠透徹。在從此的學習中，會對程序多加練習，將知識點理解好來。在本次的結對編程中，經過和同伴進行討論，不斷的進行程序的調試，最後調試成功了，在本次討論中明白了本身在知識這方面仍是有點欠缺，同時也從同伴身上學到了一些東西，本身也會在之後的學習中不斷增強對知識的掌握。