201871010128杨丽霞《面向对象程序设计（Java）》第十一周学习总结

201871010128-杨丽霞《面向对象程序设计（Java）》第十一周学习总结

项目	内容
这个作业属于哪个课程	https://www.cnblogs.com/nwnu-daizh/
这个作业的要求在哪里	https://www.cnblogs.com/nwnu-daizh/p/11815810.html
作业学习目标	理解泛型概念； 掌握泛型类的定义与使用； 掌握泛型方法的声明与使用； 掌握泛型接口的定义与实现； 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（25分）

 1.什么是泛型程序设计？

JDK 5.0 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(parameterized type)，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。（如ArrayList类）

泛型程序设计（Generic programming）：编写代码可以被很多不同类型的对象所重用。 

2、类型参数的优点

改善程序可读性

增强类型使用安全性

3.泛型类的定义

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。如一个泛型类定义格式为class Generics<K,V>

其中K和V是类的可变类型参数。

泛型类可以有多个类型变量 例如：public Pair<T,U>{...}

泛型方法的声明：除了泛型类外，还可以只单独定义一个方法做为泛型方法，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。泛型方法可以申明在泛型类中，也可以声明在普通类中。

4.泛型接口的定义：

public interface IPool<T>

{

     T get();

     int add(T t);

}

5.泛型变量的限定:定义泛型变量的上界,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个类，也可以是一个接口

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常可以使用下限通配符

6.通配符类型：

单独的？表示任何类型

？extends type，表示带有上界

？supre type，表示带有下界

7.泛型的约束和局限性

1）. 不能使用基本数据类型实例化类型参数

不能使用类型参数代替基本数据。因此，没有Pair<double>，只有Pair<Double>(这里我们假设Pair是一个public class Pair<T> 类型的一个类)。这个非常的好理解，想一想我们在使用List集合时，不能这样子来定义一个集合：List<int> list = new ArrayList<>(),通常都是这样来定义一个int类型的集合：List<Integer> list = new ArrayList<>();

Java泛型的类型擦除

在我们定义一个泛型类的时候，都会自动的给我们提供一个相应的原始类型(这个原始类型不是像Integer对应的是原始数据类型是int)。这里的原始数据类型就是删除类型参数之后的泛型类型名、擦除类型变量，并且替换为限定类型（如果没有限定类型，那么就用Object来代替）。

2）.运行时类型查询只适用于原始类型

在Java中，我们知道可以使用instanceof关键字来判断一个引用是否是一个类的对象。在泛型里面，这种代码是不支持的：

if(a instanceof Pair<String>) 

或者是强制类型转换：

Pair<String> p = (Pair<String>)a;

同样的道理，使用getClass方法返回的原始类型：

Pair<String> stringPair = new Pair<>();
Pair<Integer> integerPair = new Pair<>();

3）. 不能创建泛型类型的数组

不能创建泛型类型的数组，例如：

Pair<String> pairs[] = new Pairs<String>[10];

4）.Varagrs警告

5.） 不能创建泛型类型的变量

    不能使用像new T(...)、new T[...]或者T.class这样的表达式

8.反射和泛型

Java采用泛型擦除的机制来引入泛型。Java中的泛型仅仅是给编译器javac使用的， 确保数据的安全性和免去强制类型转换的麻烦 。但是，__一旦编译完成，所有的和泛型有关的类型全部擦除__。

为了通过反射操作这些类型以迎合实际开发的需要，Java就新增了ParameterizedType，GenericArrayType，TypeVariable 和WildcardType几种类型来代表不能被归一到Class类中的类型但是又和原始类型齐名的类型。

• ParameterizedType: 表示一种参数化的类型，比如Collection<String>
• GenericArrayType: 表示一种元素类型是参数化类型或者类型变量的数组类型
• TypeVariable: 是各种类型变量的公共父接口
• WildcardType: 代表一种通配符类型表达

第二部分：实验部分

实验1：测试程序1（6分）

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；

掌握泛型类的定义及使用。

/**
 * @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" };//初始化一个String对象数组
      Pair<String> mm = ArrayAlg.minmax(words);//一对字符串：min,max
      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)//普通方法，定义minmax为字符串类型
   {
      if (a == null || a.length == 0) return null;
      String min = a[0];
      String max = a[0];
      //将元素的泛型具体声明
      
      for (int i = 1; i < a.length; i++)//length:数组属性值
      {
         if (min.compareTo(a[i]) > 0) min = a[i];
         if (max.compareTo(a[i]) < 0) max = a[i];
      }//实现字符串比较大小
      return new Pair<>(min, max);
   }
}

/**
 * @version 1.00 2004-05-10
 * @author Cay Horstmann
 */
public class Pair<T>//类型变量（放在类名后面）
{
   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; }
}

运行截图：

实验1：测试程序2（6分）

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。

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);
      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) //泛型方法（comparable是T的上界约束）
   {
      if (a == null || a.length == 0) return null;
      T min = a[0];
      T max = a[0];//min和max与T的类型一致
      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);
   }
}

/**
 * @version 1.00 2004-05-10
 * @author Cay Horstmann
 */
public class Pair<T> //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; }

   public void setFirst(T newValue) { first = newValue; }
   public void setSecond(T newValue) { second = newValue; }
}

运行截图：

 实验1：测试程序3（6分）

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。

/**
 * @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)//通配符类型（带有上界）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。
   {
      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)//通配符类型（带有下界）必须是Manager的子类
   {
      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];
      }//比较大小值
      result.setFirst(min);
      result.setSecond(max);
   }

   public static void maxminBonus(Manager[] a, Pair<? super Manager> result)//通配符类型（带有下界）
   {
      minmaxBonus(a, result);
      PairAlg.swapHelper(result); //swapHelper捕获通配符类型
   }
   //无法编写公共静态< T超级管理器>
}

class PairAlg
{
   public static boolean hasNulls(Pair<?> p)//通过将hasNulls转换成泛型方法,避免使用通配符类型
   {
      return p.getFirst() == null || p.getSecond() == null;
   }

   public static void swap(Pair<?> p) { swapHelper(p); }

   public static <T> void swapHelper(Pair<T> p)//使用辅助方法swapHelper（泛型方法）,以在交换时临时保存第一个元素
   {
      T t = p.getFirst();
      p.setFirst(p.getSecond());
      p.setSecond(t);
   }
}

/**
 * @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)//通配符类型（带有上界）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。
   {
      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)//通配符类型（带有下界）必须是Manager的子类
   {
      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];
      }//比较大小值
      result.setFirst(min);
      result.setSecond(max);
   }

   public static void maxminBonus(Manager[] a, Pair<? super Manager> result)//通配符类型（带有下界）
   {
      minmaxBonus(a, result);
      PairAlg.swapHelper(result); //swapHelper捕获通配符类型
   }
   //无法编写公共静态< T超级管理器>
}

class PairAlg
{
   public static boolean hasNulls(Pair<?> p)//通过将hasNulls转换成泛型方法,避免使用通配符类型
   {
      return p.getFirst() == null || p.getSecond() == null;
   }

   public static void swap(Pair<?> p) { swapHelper(p); }

   public static <T> void swapHelper(Pair<T> p)//使用辅助方法swapHelper（泛型方法）,以在交换时临时保存第一个元素
   {
      T t = p.getFirst();
      p.setFirst(p.getSecond());
      p.setSecond(t);
   }
}

/**
 * @version 1.00 2004-05-10
 * @author Cay Horstmann
 */
public class Pair<T> 
{
   private T first;
   private T second;
//T是未知类型，不代表值
   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; }
}

import java.time.*;

public class Employee//用户自定义类
{  
   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;
   }
}

public class Manager extends Employee//继承类
{  
   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;
   }
}

运行截图：

 实验2：结对编程练习（32分）

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

 程序如下：

import java.util.ArrayList;
import java.util.Scanner;
 
interface GeneralStack<T>{
    public T push(T item);            
    public T pop();                 
    public T peek();               
    public boolean empty();
    public int size();     //
}
class ArrayListGeneralStack implements GeneralStack{ //创建一个实现GeneralStack接口的类
    ArrayList list=new ArrayList();
    @Override//重写toString方法
    public String toString() {
        return  list.toString();
    }
 
    @Override//重写压栈方法
    public Object push(Object item) {
        if (list.add(item)){
            return item;
        }else {
            return false;
        }
    }
 
    @Override//重写出栈方法
    public Object pop() {
        if (list.size()==0){//判断栈为空时，返回null
            return null;
        }
        return list.remove(list.size()-1);
    }
 
    @Override//重写获取栈顶元素的函数
    public Object peek() {
        return list.get(list.size()-1);
    }
 
    @Override
    public boolean empty() {//栈为空时，直接返回boolean值
        if (list.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 list.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 sc=new Scanner(System.in);
        while (true){
            String s=sc.nextLine();//输入选项，有quit, Integer, Double, Car 4个选项。
            if (s.equals("Double")){//输入Double ，打印Double Test。
                System.out.println("Double Test");
                int count=sc.nextInt();
                int pop_time=sc.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(sc.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 (s.equals("Integer")){ //输入Integer，打印Integer Test。
                System.out.println("Integer Test");
                int count=sc.nextInt();
                int pop_time=sc.nextInt();
                ArrayListGeneralStack arrayListGeneralStack = new ArrayListGeneralStack(); //输入Integer，打印Integer Test。
                for (int i=0;i<count;i++){ //入栈次数
                    System.out.println("push:"+arrayListGeneralStack.push(sc.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 (s.equals("Car")){//输入Car，打印Car Test
                System.out.println("Car Test");
                int count=sc.nextInt();
                int pop_time=sc.nextInt();
                ArrayListGeneralStack arrayListGeneralStack = new ArrayListGeneralStack();//创建可以存放Car类型的ArrayListGeneralStack。
                for (int i=0;i<count;i++){
                    int id=sc.nextInt();
                    String name=sc.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());
                if (arrayListGeneralStack.size()>0){
                    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 (s.equals("quit")){//如果输入quit，程序直接退出。
                break;
            }
        }
 
    }
}

运行结果：

 

 实验总结：（15分）

 本周学习了泛型类了解了其概念，学习了泛型的定义与使用，泛型方法的声明等，刚接触上理论课的时候可能不太能理解，但是通过程序测试可以体会泛型设计的用途，这周通过学长演示如何写小学生除法练习编程，让我对如何编写一个完整的程序有了整体的了解，并且通过演示体会到未检查异常和已检查异常的区别，以及在自己练习中如何去避免和处理异常。之后会自己多加练习，来巩固知识点。