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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) 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。
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第一部分：总结第八章关于泛型程序设计理论知识（25分）
一、泛型类的定义
●一个泛型类(generic class) 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。
如一个泛型类定义格式如下:class Generics <K,V>
其中K和V是类的可变类型参数。
二、泛型方法
1.除了泛型类外，还可以只单独定义一个方法作为泛型方法，用于指定方法参数或者返回值为泛型类型，留待方法调用时确定。
2.泛型方法可以声明在泛型类中，也可以声明在普通类中。
三、泛型接口的定义
●定义
public interface IPool <T>{
T get();
int add(T t);
}
●实现
public class GenericPool <T> implements IPool<T>
{
.....
}
public class GenericPool implements IPool< Account>
{
.....
}
四、泛型变量的限定
1. 定义泛型变量的 上界
public class NumberGeneric< T extends Number>
■泛型变量上界的说明
◆上述声明规定了NumberGeneric类所能处理的泛型变量类型需和Number有继承关系;
◆extends关键字所声明的上界既可以是一一个类，也可以是一一个接口;
●<T extends Bounding Type>表示T应该是绑定类型的子类型。
●一个类型变量或通配符可以有多个限定，限定类型用“&”分割。例如:
< T extends Comparable & Serlallzable >
2. 定义泛型变量的 上界
■泛型变量下界的说明
◆通过使用super关键字可以固定泛型参数的类型为某种类型的超类
◆当希望为一个方法的参数限定类型时，通常可以使用下限通配符
public static <T> void sort(T[] a，Comparator<? super T> c)
通配符类型
●通配符
“?”表明参数类型可以是任何一种类型，通配符-般有以下三种用法:
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。
五、泛型程序设计小结
●定义一个泛型类时，在“<>”内定义形式类型参数，例如:“class TestGeneric<K, V>”，其中“K”，“V”不代表值，而是表示类型。
●实例化泛型对象的时候，- 定要在类名后面指定类型参数的值(类型)，-共要有两次书写。
例如:TestGeneric<String, String> t
=new TestGeneric <String, String> ();
●泛型中<T extends Object> , extends并不代表继承，它是类型范围限制。
●泛型类不是协变的。
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：
● 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；
● 在泛型类定义及使用代码处添加注释；
● 掌握泛型类的定义及使用。
代码如下：
1.Pair类：
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; //定义泛型的无参构造函数和有参构造函数 public Pair() { first = null; second = null; } public Pair(T first, T second) { this.first = first; this.second = second; } //定义泛型的构造方法 public T getFirst() { return first; } public T getSecond() { return second; } public void setFirst(T newValue) { first = newValue; } public void setSecond(T newValue) { second = newValue; } }
2.PairTest1类：
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" }; //向ArrayAlg类的minmax方法中传入一个字符串数组 //将返回的Pair泛型对象传给Pair泛型变量 Pair<String> mm = ArrayAlg.minmax(words); //通过mm调用它的方法 System.out.println("min = " + mm.getFirst()); System.out.println("max = " + mm.getSecond()); } } class ArrayAlg { /** * Gets the minimum and maximum of an array of 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) { 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]; } //找出字符串数组中的最大最小值后，把两个值作为产生Pair泛型的对象的构造方法参数传入 //创建对象后并返回 return new Pair<>(min, max); } }
运行结果如下：
测试程序2：
● 编辑、调试运行教材315页 PairTest2，结合程序运行结果理解程序；
● 在泛型程序设计代码处添加相关注释；
● 了解泛型方法、泛型变量限定的定义及用途。
代码如下：
1.Pair类
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; } }
2.PairTest2类
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 }; System.out.println("----------------"); Pair<LocalDate> mm = ArrayAlg.minmax(birthdays); 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 一个T类型的对象数组 @return 具有最小值和最大值的对，如果a为null或空，则为null */ public static <T extends Comparable> Pair<T> minmax(T[] a) //对类型变量进行限定，T限制为实现了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++) { //实现了Comparable类的的数组可以使用compareTo()方法 if (min.compareTo(a[i]) > 0) min = a[i]; if (max.compareTo(a[i]) < 0) max = a[i]; } return new Pair<>(min, max); } }
运行结果：
测试程序3：
● 用调试运行教材335页 PairTest3，结合程序运行结果理解程序；
● 了解通配符类型的定义及用途。
代码如下：
1.Employee类
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; } }
2.Manager类
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; } }
3.pair类
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; } }
4.PairTest3类
package pair3; /** * @version 1.01 2012-01-26 * @author Cay Horstmann */ public class PairTest3 { public static void main(String[] args) { //创建了两个Manager类对象 Manager ceo = new Manager("Gus Greedy", 800000, 2003, 12, 15); Manager cfo = new Manager("Sid Sneaky", 600000, 2003, 12, 15); //将两个Manager类对象作为参数传入到Pair泛型类的构造方法中 Pair<Manager> buddies = new Pair<Manager>(ceo, cfo); //将两个对象作为参数传入静态方法printBuddies，调用两个对象的方法，并打印 printBuddies(buddies); ceo.setBonus(1000000); cfo.setBonus(500000); Manager[] managers = { ceo, cfo }; Pair<Employee> result = new Pair<Employee>(); //找出managers数组中奖金最小和最大的并且作为参数赋给result的set方法 minmaxBonus(managers, result); //result.getFirst()代表对象 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) { //找出a数组中bonus最小的对象和bonus最大的对象 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]; } //将找出的最小和最大对象赋给result泛型的setsetFirst和setSecond方法 result.setFirst(min); result.setSecond(max); } public static void maxminBonus(Manager[] a, Pair<? super Manager> result) { minmaxBonus(a, result); //调用swapHelper方法将result泛型中的First中保存的最小对象改为最大对象 PairAlg.swapHelper(result); //OK——swapHelper捕获通配符类型 } // 无法编写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); } //交换最大最小值 public static <T> void swapHelper(Pair<T> p) { T temp = p.getFirst(); p.setFirst(p.getSecond()); p.setSecond(temp); } }
运行结果如下：
实验2：结对编程练习（32分）
（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：
1.General类
package work; interface GeneralStack<T> { public T push(T item); public T pop(); public T peek(); public boolean empty(); public int size(); }
2.ArrayListGeneralStack类
package work; import java.util.ArrayList; class ArrayListGeneralStack implements GeneralStack<Object>{ ArrayList<Object> list=new ArrayList<>(); @Override public Object push(Object item) { if(item!=null) { list.add(item); return item; }else { return null; } } @Override public Object pop() { if(list.size()==0) { return null; }else { return list.remove(list.size()-1); } } @Override public Object peek() { if(list.size()==0) { return null; }else { 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(); } public String toString() { return list.toString(); } }
3.Car类
package work; public class Car { private int id; private String name; public Car(int id, String name) { this.id = id; this.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; } @Override public String toString() { return "Car [id=" + id + ", name=" + name + "]"; } }
4.Main类
package work; import java.util.Scanner; public class Main { public static void main(String[] args) { // TODO Auto-generated method stub Scanner in=new Scanner(System.in); System.out.println("请输入选项："+"\n"+"1.quit"+"\n"+"2.Integer"+"\n"+"3.Double"+"\n"+"4.Car"); System.out.println("-------------------"); while(true) { String choice=in.next(); if(choice.equals("quit")){ System.out.println("程序终止"); break; } else if(choice.equals("Integer")) { System.out.println("Integer Test"); int pushStackTimes=in.nextInt(); int popStackTimes=in.nextInt(); ArrayListGeneralStack Stack = new ArrayListGeneralStack(); for(int i=0;i<pushStackTimes;i++) { //System.out.print("push："); System.out.println("push："+Stack.push(in.nextInt())); //Stack.push(in.nextInt()); } for(int j=0;j<popStackTimes;j++) { System.out.println("pop:"+Stack.pop()); } System.out.println(Stack.toString()); Integer sum=0; int size=Stack.size(); for(int k=0;k<size;k++) { sum+=(Integer)Stack.pop(); } System.out.println("sum="+sum); //打印接口 System.out.println(Stack.getClass().getInterfaces()[0]); } else if(choice.equals("Double")) { System.out.println("Double Test"); int pushStackTimes=in.nextInt(); int popStackTimes=in.nextInt(); ArrayListGeneralStack Stack = new ArrayListGeneralStack(); for(int i=0;i<pushStackTimes;i++) { //System.out.print("push："); System.out.println("push："+Stack.push(in.nextDouble())); //Stack.push(in.nextDouble()); } for(int j=0;j<popStackTimes;j++) { System.out.println("pop:"+Stack.pop()); } System.out.println(Stack.toString()); Double sum=0.0d; int size=Stack.size(); for(int k=0;k<size;k++) { sum+=(Double)Stack.pop(); } System.out.println("sum="+sum); //打印接口 System.out.println(Stack.getClass().getInterfaces()[0]); } else if(choice.equals("Car")) { System.out.println("Car Test"); int pushStackTimes=in.nextInt(); int popStackTimes=in.nextInt(); ArrayListGeneralStack Stack = new ArrayListGeneralStack(); for(int i=0;i<pushStackTimes;i++) { int id=in.nextInt(); String name=in.next(); Car car=new Car(id,name); //System.out.print("push："); System.out.println("push:"+Stack.push(car)); //Stack.push(car); } for(int j=0;j<popStackTimes;j++) { System.out.println("pop:"+Stack.pop()); } System.out.println(Stack.toString()); //打印剩余元素的name int size=Stack.size(); for(int k=0;k<size;k++) { Car car=(Car)Stack.pop(); System.out.println(car.getName()); } //打印接口 System.out.println(Stack.getClass().getInterfaces()[0]); } } in.close(); } }
5.运行结果如下：
三、实验总结
这周的知识比较难理解，是一个难点。通过几个测试程序，我基本上理解并且掌握了泛型的定义，以及泛型类、泛型方法以及泛型接口的使用。本次实验的编程练习的难度对我来说有点大，让我觉得我对泛型接口的掌握还不是很到位，最后的代码结果我是理解了网上的博客之后自己写的，虽然到现在对它的领悟还不是很深刻，但我相信通过对成熟代码的理解以及平时不断地编程练习，以后总会在经验中找出掌握它的属于我的独有方法。