實驗十泛型程序設計技術

時間 2019-11-10

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實驗十泛型程序設計技術java

實驗時間 2018-11-1編程

基礎知識：數組

1 什麼是泛型程序設計?
. JDK 5.0 中增長的泛型類型，是Java 語言中類型安全的一次重要改進。
. 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）
. 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。安全

2 泛型類的定義：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。
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> { … }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。dom

3 泛型方法的聲明：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。ide

4 泛型變量的限定：public class NumberGeneric< T extends Number>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；學習

List<? super CashCard> cards = new ArrayList<T>();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或者其超類，當程序但願爲一個方法的參數限定類型時，一般能夠使用下限通配符。測試

5 泛型類的約束與侷限性（*）
 不能用基本類型實例化類型參數
 運行時類型查詢只適用於原始類型
 不能拋出也不能捕獲泛型類實例
 參數化類型的數組不合法
 不能實例化類型變量
 泛型類的靜態上下文中類型變量無效
 注意擦除後的衝突this

6 通配符類型通配符：「？」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：
– 單獨的？，用於表示任何類型。
– ? extends type，表示帶有上界。
– ? super type，表示帶有下界。spa

實驗內容

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) 掌握泛型方法的聲明與使用；

(4) 掌握泛型接口的定義與實現；

(5)瞭解泛型程序設計，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：

l 編輯、調試、運行教材3十一、312頁代碼，結合程序運行結果理解程序；

l 在泛型類定義及使用代碼處添加註釋；

l 掌握泛型類的定義及使用。

package pair1;

/**
 * @version 1.00 2004-05-10
 * @author Cay Horstmann
 */
//Pair泛型類
public class Pair<T> //Pair類引入了一個類型變量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; }
}

pair

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 value, or null if a is null or empty
    */
   public static Pair<String> minmax(String[] a)//返回值爲實例化的類對象
   {
      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];//若比較結果大於0，則代表此時的min不是最小的，將新的字符串存進min
         if (max.compareTo(a[i]) < 0) max = a[i];//和上面min的 比較方法同樣
      }
      return new Pair<>(min, max);//返回新的Pair類對象
   }
}

PairTest1

測試程序2：

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

l 在泛型程序設計代碼處添加相關注釋；

l 掌握泛型方法、泛型變量限定的定義及用途。

package pair1;

/**
 * @version 1.00 2004-05-10
 * @author Cay Horstmann
 */
//Pair泛型類
public class Pair<T> //Pair類引入了一個類型變量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; }
}

Pair

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);//定義Pair類對象mm
      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 value, or null if a is 
      null or empty
   */
   public static <T extends Comparable> Pair<T> minmax(T[] a) //將T限制爲 實現了Comparable接口的類，則泛型的minmax方法只能被實現了Comparable接口的類的數組調用
   {
      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];//若比較結果大於0，則代表此時的min不是最小的，將新的字符串存進min
         if (max.compareTo(a[i]) < 0) max = a[i];//和上面min的 比較方法同樣
      }
      return new Pair<>(min, max);//返回新的Pair類對象
   }
}

PairTest2

測試程序3：

l 用調試運行教材335頁 PairTest3，結合程序運行結果理解程序；

l 瞭解通配符類型的定義及用途。

package pair3;

import java.time.*;

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

   public Employee(String name, double salary, int year, int month, int day)//構造器
   {
      this.name = name;
      this.salary = salary;
      hireDay = LocalDate.of(year, month, day);
   }
   //訪問器
   public String getName()
   {
      return name;
   }  
   //訪問器
   public double getSalary()
   {  
      return salary;
   }
   //訪問器
   public LocalDate getHireDay()
   {  
      return hireDay;
   }
   //完成漲工資的計算
   public void raiseSalary(double byPercent)
   {  
      double raise = salary * byPercent / 100;
      salary += raise;
   }
}

Employee

package pair3;

public class Manager extends Employee//子類爲manager，父類爲emploee
{  
   private double bonus;//屬性

   /**
      @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
   */
   //構造器
   public Manager(String name, double salary, int year, int month, int day)
   {  
      super(name, salary, year, month, day);
      bonus = 0;
   }
   //訪問器
   public double getSalary()
   { 
      double baseSalary = super.getSalary();
      return baseSalary + bonus;
   }
   //更改器
   public void setBonus(double b)
   {  
      bonus = b;
   }
   //訪問器
   public double getBonus()
   {  
      return bonus;
   }
}

Manager

package pair3;

/**
 * @version 1.00 2004-05-10
 * @author Cay Horstmann
 */
public class Pair<T> //Pair類引入了一個類型變量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; }
}

Pair

package pair3;

/**
 * @version 1.01 2012-01-26
 * @author Cay Horstmann
 */
public class PairTest3
{
   public static void main(String[] args)
   {
      Manager ceo = new Manager("Gus Greedy", 800000, 2003, 12, 15);
      Manager cfo = new Manager("Sid Sneaky", 600000, 2003, 12, 15);
      Pair<Manager> buddies = new Pair<>(ceo, cfo);      
      printBuddies(buddies);

      ceo.setBonus(1000000);
      cfo.setBonus(500000);
      Manager[] managers = { ceo, cfo };

      Pair<Employee> result = new Pair<>();
      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)//?是通配符，代表參數的類型是上界爲Employee的任何一種類型
   {
      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)//?是通配符，代表參數的類型是下界爲manager的任何一種類型
   {
      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)//?是通配符，代表參數的類型是下界爲manager的任何一種類型
   {
      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);
   }
}

PairTest3

實驗2：編程練習：

編程練習1：實驗九編程題總結

l 實驗九編程練習1總結（從程序整體結構說明、模塊說明，目前程序設計存在的困難與問題三個方面闡述）。

1.程序整體結構說明：

主類爲xinxi，子類爲Student

2.模塊說明：

首先是文件的讀入操做，而後利用switch語句對須要處理的幾種狀況進行了分別處理。

package xinxi;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.Collections;
import java.util.Scanner;

public class xinxi{
    private static ArrayList<Student> studentlist;
    public static void main(String[] args) {
        studentlist = new ArrayList<>();
        @SuppressWarnings("resource")
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        File file = new File("F:\\身份證號.txt");
        try {
            FileInputStream fis = new FileInputStream(file);
            @SuppressWarnings("resource")
            BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(fis));
            String temp = null;
            while ((temp = in.readLine()) != null) {
                
                @SuppressWarnings("resource")
                Scanner linescanner = new Scanner(temp);
                
                linescanner.useDelimiter(" ");    
                String name = linescanner.next();
                String number = linescanner.next();
                String sex = linescanner.next();
                String age = linescanner.next();
                String province =linescanner.nextLine();
                Student student = new Student();
                student.setName(name);
                student.setnumber(number);
                student.setsex(sex);
                int a = Integer.parseInt(age);
                student.setage(a);
                student.setprovince(province);
                studentlist.add(student);

            }
        } catch (FileNotFoundException e) {
            System.out.println("學生信息文件找不到");
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
            System.out.println("學生信息文件讀取錯誤");
            e.printStackTrace();
        }
        boolean isTrue = true;
        while (isTrue) {
            System.out.println("輸入序號進行相應的操做");
            System.out.println("1.字典排序");
            System.out.println("2.輸出年齡最大和年齡最小的人");
            System.out.println("3.查找與你年齡相近的人");
            System.out.println("4.查找你的同鄉");
            String n = scanner.next();
            switch (n) {
            case "1":
                Collections.sort(studentlist);              
                System.out.println(studentlist.toString());
                break;
            case "2":
                 int max=0,min=100;
                 int j,k1 = 0,k2=0;
                 for(int i=1;i<studentlist.size();i++)
                 {
                     j=studentlist.get(i).getage();
                 if(j>max)
                 {
                     max=j; 
                     k1=i;
                 }
                 if(j<min)
                 {
                   min=j; 
                   k2=i;
                 }
                 
                 }  
                 System.out.println("年齡最大："+studentlist.get(k1));
                 System.out.println("年齡最小："+studentlist.get(k2));
                break;
            case "3":
                System.out.println("年齡：");
                int yourage = scanner.nextInt();
                int near=agenear(yourage);
                @SuppressWarnings("unused") int value=yourage-studentlist.get(near).getage();
                System.out.println("和你年齡相近的是"+studentlist.get(near));
                break;

            case "4":
                 System.out.println("輸入你的家鄉");
                 String find = scanner.next();        
                 String place=find.substring(0,3);
                 for (int i = 0; i <studentlist.size(); i++) 
                 {
                     if(studentlist.get(i).getprovince().substring(1,4).equals(place)) 
                         System.out.println("你的同鄉是  "+studentlist.get(i));
                 }             
                 break;

            }
        }
    }
        public static int agenear(int age) {      
        @SuppressWarnings("unused")
        int j=0,min=53,value=0,k=0;
         for (int i = 0; i < studentlist.size(); i++)
         {
             value=studentlist.get(i).getage()-age;
             if(value<0) value=-value; 
             if (value<min) 
             {
                min=value;
                k=i;
             } 
          }    
         return k;         
      

}


}

xinxi

這一部分要是對學生信息文件的具體處理。

package xinxi;



public class Student implements Comparable<Student> {

    private String name;
    private String number ;
    private String sex ;
    private int age;
    private String province;
   
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    public String getnumber() {
        return number;
    }
    public void setnumber(String number) {
        this.number = number;
    }
    public String getsex() {
        return sex ;
    }
    public void setsex(String sex ) {
        this.sex =sex ;
    }
    public int getage() {

        return age;
        }
    public void setage(int age) {
        this.age= age;
        }

    public String getprovince() {
        return province;
    }
    public void setprovince(String province) {
        this.province=province ;
    }

    public int compareTo(Student o) {
       return this.name.compareTo(o.getName());
    }

    public String toString() {
        return  name+"\t"+sex+"\t"+age+"\t"+number+"\t"+province+"\n";
    }    
}

Student

3.目前程序設計存在的困難與問題：在文件的讀取方面存在必定的問題，此外數據處理方面的轉換也有相應的問題。

l 實驗九編程練習2總結（從程序整體結構說明、模塊說明，目前程序設計存在的困難與問題三個方面闡述）。

1.程序整體結構說明

2.模塊說明：

這一部分主要完成了隨機生成數和利用switch語句對四則運算的基本操做

package jisuan;

import java.util.Scanner;
public class Jisuan {
    public static void main(String[] args) {
        
        Scanner in = new Scanner(System.in);
        
        int sum = 0;
        
        for (int i = 0; i < 10; i++) {

            int a = (int) Math.round(Math.random() * 100);
            int b = (int) Math.round(Math.random() * 100);
            int d = (int) Math.round(Math.random() * 3);
            switch (d) {
            case 0:
                if(b!=0) {
                System.out.println(a + "/" + b + "=");

                int c = in.nextInt();
                
                if (c == a / b) {
                    sum += 10;
                    System.out.println("恭喜答案正確");
                } else {
                    System.out.println("抱歉，答案錯誤");
                }
                }else {
                    System.out.println("此表達式錯誤");
                }
                
                break;
            case 1:

                System.out.println(a + "+" + b + "=");
                int c0 = in.nextInt();
                if (c0 == a + b) {
                    sum += 10;
                    System.out.println("恭喜答案正確");
                } else {
                    System.out.println("抱歉，答案錯誤");
                }
                break;
            case 2:

                System.out.println(a + "-" + b + "=");
                int c1 = in.nextInt();
                if (c1 == a + b) {
                    sum += 10;
                    System.out.println("恭喜答案正確");
                } else {
                    System.out.println("抱歉，答案錯誤");
                }
                break;
            case 3:

                System.out.println(a + "*" + b + "=");
                int c2 = in.nextInt();
                if (c2 == a + b) {
                    sum += 10;
                    System.out.println("恭喜答案正確");
                } else {
                    System.out.println("抱歉，答案錯誤");
                }
                break;
            }
        }
        
        System.out.println("你的得分爲" + sum);

    }
}

Jisuan

shuchu部分主要完成了將程序運算結果以txt文件輸出

package jisuan;

import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.PrintWriter;
import java.util.Scanner;

public class shuchu {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner in = new Scanner(System.in);
        Jisuan counter = new Jisuan();
        PrintWriter out = null;
        try {
            out = new PrintWriter("shu.txt");
        } catch (FileNotFoundException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();

        }
}
}

shuchu

3.目前程序設計存在的困難與問題：將程序運算結果以txt文件輸出方面存在問題。

編程練習2：採用泛型程序設計技術改進實驗九編程練習2，使之可處理實數四則運算，其餘要求不變。

代碼以下：

package jisuan;

import java.io.*;
import java.io.PrintWriter;
import java.util.Scanner;

public class Jisuan {
    public static void main(String[] args) {

        Scanner in = new Scanner(System.in);

        PrintWriter output = null;
        try {
            output = new PrintWriter("text.txt");
        } catch (FileNotFoundException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }
        int sum = 0;
        for (int i = 1; i <= 10; i++) {
            int a = (int) Math.round(Math.random() * 100);
            int b = (int) Math.round(Math.random() * 100);
            int m = (int) Math.round(Math.random() * 4);
            switch (m) {
            case 1:
                while (b == 0) {
                    b = (int) Math.round(Math.random() * 100);
                }
                while (a % b != 0) {
                    a = (int) Math.round(Math.random() * 100);
                }
                System.out.println(a + "/" + b + "=");
                int c1 = in.nextInt();
                output.println(a + "/" + b + "=" + c1);
                if (c1 == a / b) {
                    System.out.println("恭喜答案正確");
                    sum += 10;
                } else {
                    System.out.println("抱歉，答案錯誤");
                }

                break;

            case 2:
                System.out.println( a + "*" + b + "=");
                int c2 = in.nextInt();
                output.println(a + "*" + b + "=" + c2);
                if (c2 == a * b) {
                    System.out.println("恭喜答案正確");
                    sum += 10;
                } else {
                    System.out.println("抱歉，答案錯誤");
                }
                break;
            case 3:
                System.out.println( a + "+" + b + "=");
                int c3 = in.nextInt();
                output.println(a + "+" + b + "=" + c3);
                if (c3 == a + b) {
                    System.out.println("恭喜答案正確");
                    sum += 10;
                } else {
                    System.out.println("抱歉，答案錯誤");
                }

                break;
            case 4:
                while (a < b) {
                    a = (int) Math.round(Math.random() * 100);
                }
                System.out.println( a + "-" + b + "=");
                int c4 = in.nextInt();
                output.println(a + "-" + b + "=" + c4);
                if (c4 == a - b) {
                    System.out.println("恭喜答案正確");
                    sum += 10;
                } else {
                    System.out.println("抱歉，答案錯誤");
                }
                break;

            }

        }
        System.out.println("成績" + sum);
        output.println("成績" + sum);
        output.close();
    }
}

Jisuan

package jisuan;
public class math<T> {
    private T a;
    private T b;

    public int add(int a, int b) {
        return a + b;
    }

    public int reduce(int a, int b) {
        return a - b;
    }

    public int multiplication(int a, int b) {
        return a * b;
    }

    public int division(int a, int b) {
        if (b != 0 && a % b == 0)
            return a / b;
        else
            return 0;
    }
}

math

實驗結果以下圖

實驗總結：理解掌握了泛型類的定義與使用，泛型方法的聲明與使用；泛型接口的定義與實現；此外，對上次實驗的總結反思方面，從中發現了本身的不少不足，尤爲是四則運算的編程，相比上次實驗，從中認識到了不少不足，經過改正，完善了上次沒有將程序運行結果以txt文件輸出的不足。並且經過此次對泛型類的學習，將其與四則運算的編程結合起來，使的四則運算的程序更加完整，能夠實現各類數據類型的運算。有了很大的提高，讓我意識到要不斷對以前學過的內容進行反思總結，不斷完善以前的不足，這樣纔有提高。