5000.0
200.0
50.0
10.0
1.0
Предопределенные потоки
Система ввода/вывода языка Java содержит стандартные потоки ввода, вывода и вывода ошибок. Класс System пакета java.lang содержит поле in, которое является ссылкой на объект класса InputStream, и поля out, err – ссылки на объекты класса PrintStream, объявленные со спецификаторами public static и являющиеся стандартными потоками ввода, вывода и вывода ошибок соответственно. Эти потоки связаны с консолью, но могут быть переназначены на другое устройство.
Для назначения вывода текстовой информации в произвольный поток следует использовать класс PrintWriter, являющийся подклассом абстрактного класса Writer. При наиболее удобного вывода информации в файл (или в любой другой поток) следует организовать следующую последовательность инициализации потоков с помощью класса PrintWriter:
New PrintWriter(new BufferedWriter(
new FileWriter(new File("file.txt"))));
В итоге класс BufferedWriter выступает классом-оберткой для класса FileWriter, так же как и класс BufferedReader для FileReader.
Приведенный ниже пример демонстрирует вывод в файл строк и чисел с плавающей точкой.
// пример # 5: вывод в файл: DemoWriter.java
package chapt09;
import java.io.*;
public class DemoWriter {
public static void main(String[] args)
{
File f = new File("res.txt");
FileWriter fw = null;
try {
fw = new FileWriter(f, true);
}
catch (IOException e) {
System. err. println("ошибка открытия потока " + e);
System. exit (1);
}
BufferedWriter bw = new BufferedWriter(fw);
PrintWriter pw = new PrintWriter(bw);
double [] v = { 1.10, 1.2, 1.401, 5.01 };
for (double version: v)
pw.printf("Java %.2g%n", version);
pw.close();
}
}
В итоге в файл res.txt будет помещена следующая информация:
Java 1.1
Java 1.2
Java 1.4
Java 5.0
Для вывода данных в файл в текстовом формате использовался фильтрованный поток вывода PrintWriter и метод printf(). После соединения этого потока с дисковым файлом посредством символьного потока BufferedWriter и удобного средства записи в файл FileWriter становится возможной запись текстовой информации с помощью обычных методов println(), print(),
printf(), format(), write(), append().
В отличие от Java 1.1 в языке Java 1.2 для консольного ввода используется не байтовый, а символьный поток. В этой ситуации для ввода используется подкласс BufferedReader абстрактного класса Reader и методы read() и readLine() для чтения символа и строки соответственно. Этот поток для органи-
зации чтения из файла лучше всего инициализировать объектом класса FileReader в виде:
new BufferedReader(new FileReader(new File("f.txt")));
25. Класс Scanner
Объект класса java.util.Scanner принимает форматированный объект (ввод) и преобразует его в двоичное представление. При вводе могут использоваться данные из консоли, файла, строки или любого другого источника, реализующего интерфейсы Readable или ReadableByteChannel.
Класс определяет следующие конструкторы:
Scanner(File source) throws FileNotFoundException
Scanner(File source, String charset)
throws FileNotFoundException
Scanner(InputStream source)
Scanner(InputStream source, String charset)
Scanner(Readable source)
Scanner(ReadableByteChannel source)
Scanner(ReadableByteChannel source, String charset)
Scanner(String source),
где source – источник входных данных, а charset – кодировка.
Объект класса Scanner читает лексемы из источника, указанного в конструкторе, например из строки или файла. Лексема – это набор данных, выделенный набором разделителей (по умолчанию пробелами). В случае ввода из консоли следует определить объект:
Scanner con = new Scanner(System.in);
После создания объекта его используют для ввода, например целых чисел,следующим образом:
write(con.hasNextInt()) {
int n = con.nextInt();
}
В классе Scanner определены группы методов, проверяющих данные заданного типа на доступ для ввода. Для проверки наличия произвольной лексемы используется метод hasNext(). Проверка конкретного типа производится с помощью одного из методов boolean hasNextТип() или boolean
hasNextТип(int radix), где radix – основание системы счисления. Например, вызов метода hasNextInt() возвращает true, только если следующая входящая лексема – целое число. Если данные указанного типа доступны, они считываются с помощью одного из методов Тип nextТип(). Произвольная лек-
сема считывается методом String next(). После извлечения любой лексемы текущий указатель устанавливается перед следующей лексемой.
Процедура проверки типа реализована при с помощью методов hasNextТип(). Такой подход предпочтителен из-за отсутствия возможности возникновения исключительной ситуации, так как ее обработка требует на порядок больше ресурсов, чем нормальное течение программы. Для чтения строки из потока ввода применяются методы next() или nextLine().
Объект класса Scanner определяет границы лексемы, основываясь на наборе разделителей. Можно задавать разделители с помощью метода useDelimiter(Pattern pattern) или useDelimiter(String pattern), где pattern содержит набор разделителей.
/* пример # 11: применение разделителей: ScannerDelimiterDemo.java*/
package chapt09;
import java.util.Scanner;
public class ScannerDelimiterDemo {
public static void main(String args[])
{
double sum = 0.0;
Scanner scan = new Scanner("1,3;2,0; 8,5; 4,8; 9,0; 1; 10");
scan.useDelimiter(";\\s*");
while (scan.hasNext()) {
if (scan.hasNextDouble()) sum += scan.nextDouble();
else System.out.println(scan.next());
}
System.out.printf("Сумма чисел = " + sum);
}
}
}
В результате выполнения программы будет выведено:
Сумма чисел = 36.6
Использование шаблона "; *" указывает объекту класса Scanner, что ‘;’ и ноль или более пробелов следует рассмативать как разделитель.
findInLine(String pattern) ищет заданный шаблон в следующей строке текста. Если шаблон найден, соответствующая ему подстрока извлекается из строки ввода. Если совпадений не найдено, то возвращается null.
Методы String findWithinHorizon(Pattern pattern, int count) и String findWithinHorizon(String pattern, int
count) производят поиск заданного шаблона в ближайших count символах. Можно пропустить образец с помощью метода skip(Pattern pattern). Если в строке ввода найдена подстрока, соответствующая образцу pattern, метод skip() просто перемещается за нее в строке ввода и возвращает ссылку на вызывающий объект. Если подстрока не найдена, метод skip() генерирует ис-
ключение NoSuchElementException.__
26. Коллекции. Общие определения
Общие определения
Коллекции – это хранилища, поддерживающие различные способы накопления и упорядочения объектов с целью обеспечения возможностей эффективного доступа к ним. Они представляют собой реализацию абстрактных типов (структур) данных, поддерживающих три основные операции:
· добавление нового элемента в коллекцию;
· удаление элемента из коллекции;
· изменение элемента в коллекции.
В качестве других операций могут быть реализованы следующие: просмотреть элементы, подсчитать их количество и др. Применение коллекций обусловливается возросшими объемами обрабатываемой информации. Когда счет используемых объектов идет на сотни тысяч, массивы не обеспечивают ни должной скорости, ни экономии ресурсов. Например, процессор UltraSPARC T1 тестировался на обработке информации для электронного магазина, содержащего около 40 тысяч товаров и 125 миллионов клиентов, сделавших 400 миллионов заказов.
Примером коллекции является стек (структура LIFO – Last In First Out), в котором всегда удаляется объект, вставленный последним. Для очереди (структура FIFO – First In First Out) используется другое правило удаления: всегда удаляется элемент, вставляемый первым. В абстрактных типах данных существует несколько видов очередей: двусторонние очереди, кольцевые очереди, обобщенные очереди, в которых запрещены повторяющиеся элементы. Стеки и очереди могут быть реализованы как на базе массива, так и на базе связного списка.
Коллекции в языке Java объединены в библиотеке классов java.util и представляют собой контейнеры для хранения и манипулирования объектами.До появления Java 2 эта библиотека содержала классы только для работы с простейшими структурами данных: Vector, Stack, Hashtable, BitSet, а также
интерфейс Enumeration для работы с элементами этих классов. Коллекции, появившиеся в Java 2, представляют общую технологию хранения и доступа к объектам. Скорость обработки коллекций повысилась по сравнению с предыдущей версией языка за счет отказа от их потокобезопасности. Поэтому если объект коллекции может быть доступен из различных потоков, что наиболее естественно для распределенных приложений, следует использовать коллекции из Java 1.
Так как в коллекциях при практическом программировании хранится набор ссылок на объекты одного типа, следует обезопасить коллекцию от появления ссылок на другие не разрешенные логикой приложения типы. Такие ошибки при использовании нетипизированных коллекций выявляются на стадии выполнения, что повышает трудозатраты на исправление и верификацию кода. Поэтому начи-
ная с версии 5.0 коллекции стали типизированными.
Более удобным стал механизм работы с коллекциями, а именно:
· предварительное сообщение компилятору о типе ссылок, которые будут храниться в коллекции, при этом проверка осуществляется на этапе компиляции;
· отсутствие необходимости постоянно преобразовывать возвращаемые по ссылке объекты (тип Object) к требуемому типу.
Структура коллекций характеризует способ, с помощью которого программы Java обрабатывают группы объектов. Так как Object – суперкласс для всех классов, то в коллекции можно хранить объекты любого типа, кроме базовых. Коллекции – это динамические массивы, связные списки, деревья, множества, хэштаблицы, стеки, очереди.
Интерфейсы коллекций:
Map<K,V> – карта отображения вида “ключ-значение”;
Collection<E> – вершина иерархии остальных коллекций;
List<E> – специализирует коллекции для обработки списков;
Set<E> – специализирует коллекции для обработки множеств, содержащих
уникальные элементы.
Все классы коллекций реализуют также интерфейсы Serializable, Cloneable (кроме WeakHashMap). Кроме того, классы, реализующие интерфейсы List<E> и Set<E>, реализуют также интерфейс Iterable<E>. В интерфейсе Collection<E> определены методы, которые работают на
всех коллекциях:
boolean add(E obj) – добавляет obj к вызывающей коллекции и возвращает true, если объект добавлен, и false, если obj уже элемент коллекции;
boolean addAll(Collection<? extends E> c) – добавляет все элементы коллекции к вызывающей коллекции;
void clear() – удаляет все элементы из коллекции;
boolean contains(Object obj) – возвращает true, если вызывающая коллекция содержит элемент obj;
boolean equals(Object obj) – возвращает true, если коллекции эквивалентны;
boolean isEmpty() – возвращает true, если коллекция пуста;
Iterator<E> iterator() – извлекает итератор;
boolean remove(Object obj) – удаляет obj из коллекции;
int size() – возвращает количество элементов в коллекции;
Object[] toArray() – копирует элементы коллекции в массив объектов;
<T> T[] toArray(T a[]) – копирует элементы коллекции в массив объектов определенного типа.
Для работы с элементами коллекции применяются следующие интерфейсы:
Comparator<T> – для сравнения объектов;
Iterator<E>, ListIterator<E>, Map.Entry<K,V> – для перечисления и доступа к объектам коллекции.
Интерфейс Iterator<E> используется для построения объектов, которые обеспечивают доступ к элементам коллекции. К этому типу относится объект, возвращаемый методом iterator(). Такой объект позволяет просматривать содержимое коллекции последовательно, элемента за элементом. Позиции итератора располагаются в коллекции между элементами. В коллекции, состоящей из N элементов, существует N+1 позиций итератора.
Методы интерфейса Iterator<E>:
boolean hasNext() – проверяет наличие следующего элемента, а в случае его отсутствия (завершения коллекции) возвращает false. Итератор при этом остается неизменным;
E next() – возвращает объект, на который указывает итератор, и передвигает текущий указатель на следующий, предоставляя доступ к следующему элементу. Если следующий элемент коллекции отсутствует, то метод next() генерирует исключение NoSuchElementException;
void remove() – удаляет объект, возвращенный последним вызовом метода next().
Интерфейс ListIterator<E> расширяет интерфейс Iterator<E> и предназначен в основном для работы со списками. Наличие методов E previous(), int previousIndex() и boolean hasPrevious() обеспечивает обратную навигацию по списку. Метод int nextIndex() возвращает номер следующего итератора. Метод void add(E obj) позволяет вставлять элемент в список текущей позиции. Вызов метода void set(E obj) производит замену текущего элемента списка на объект, передаваемый методу в качестве параметра. Интерфейс Map.Entry предназначен для извлечения ключей и значений карты с помощью методов K getKey() и V getValue() соответственно. Вызов метода V setValue(V value) заменяет значение, ассоциированное с текущим ключом.
27. Списки
Класс ArrayList<E> – динамический массив объектных ссылок. Расширяет класс AbstractList<E> и реализует интерфейс List<E>. Класс имеет конструкторы:
ArrayList()
ArrayList(Collection <? extends E> c)
ArrayList(int capacity)
Практически все методы класса являются реализацией абстрактных методов из суперклассов и интерфейсов. Методы интерфейса List<E> позволяют вставлять и удалять элементы из позиций, указываемых через отсчитываемый от нуля индекс:
void add(int index, E element) – вставляет element в позицию,указанную в index;
void addAll(int index, Collection<? extends E> c) – вставляет в вызывающий список все элементы коллекции с, начиная с позиции index;
E get(int index) – возвращает элемент в виде объекта из позиции index;
int indexOf(Object ob) – возвращает индекс указанного объекта;
E remove(int index) – удаляет объект из позиции index;
E set(int index, E element) – заменяет объект в позиции index, возвращает при этом удаляемый элемент;
List<E> subList(int fromIndex, int toIndex) – извлекает часть коллекции в указанных границах.
Удаление и добавление элементов для такой коллекции представляет собой ресурсоемкую задачу, поэтому объект ArrayList<E> лучше всего подходит для хранения неизменяемых списков.
/* пример # 1: создание параметризованной коллекции: DemoGeneric.java */
package chapt10;
import java.util.*;
public class DemoGeneric {
public static void main(String args[])
{
ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();
// ArrayList<int> b = new ArrayList<int>(); // ошибка компиляции
list.add("Java");
list.add("Fortress");
String res = list.get(0);/* компилятор “знает”
тип значения */
// list.add(new StringBuilder("C#")); // ошибка компиляции
// компилятор не позволит добавить “посторонний” тип
System.out.print(list);
}
}
В результате будет выведено:
[Java, Fortress]
В данной ситуации не создается новый класс для каждого конкретного типа и сама коллекция не меняется, просто компилятор снабжается информацией о типе элементов, которые могут храниться в list. При этом параметром коллекции может быть только объектный тип. Следует отметить, что указывать тип следует при создании ссылки, иначе будет позволено добавлять объекты всех типов.
Чтобы параметризация коллекции была полной, необходимо указывать параметр и при объявлении ссылки, и при создании объекта. Объект типа Iterator может использоваться для последовательного перебора элементов коллекции. Ниже приведен пример заполнения списка псевдослучайными числами, подсчет с помощью итератора количества положительных и удаление из списка неположительных значений.
Для доступа к элементам списка может также использоваться интерфейс ListIterator<E>, который позволяет получить доступ сразу в необходимую программисту позицию списка. Такой способ доступа возможен только для списков.
/* пример # 4: замена, удаление и поиск элементов: DemoListMethods.java */
package chapt10;
import java.util.*;
public class DemoListMethods {
public static void main(String[] args)
{
ArrayList<Character> a = new ArrayList<Character>(5);
System.out.println("коллекция пуста: "+ a.isEmpty());
for (char c = 'a'; c < 'h'; ++c) { a.add(c); }
char ch = 'a';
a.add(6, ch); // заменить 6 на >=8 – ошибка выполнения
System.out.println(a);
ListIterator<Character> it;// параметризация обязательна
it= a.listIterator(2);// извлечение итератора списка в позицию
System.out.println("добавление элемента в позицию " + it.nextIndex());
it.add('X');// добавление элемента без замены в позицию итератора
System.out.println(a);
// сравнить методы
int index = a.lastIndexOf(ch); // a.indexOf(ch);
a.set(index, 'W'); // замена элемента без итератора
System.out.println(a + "после замены элемента");
if (a.contains(ch)) {
a.remove(a.indexOf(ch));
}
System.out.println(a + "удален элемент " + ch);
}
}
В результате будет выведено:
коллекция пуста: true
[a, b, c, d, e, f, a, g]
добавление элемента в позицию 2
[a, b, X, c, d, e, f, a, g]
[a, b, X, c, d, e, f, W, g]после замены элемента
[b, X, c, d, e, f, W, g]удален элемент a
Коллекция LinkedList<E> реализует связанный список. В отличие от массива, который хранит объекты в последовательных ячейках памяти, связанный список хранит объекты отдельно, но вместе со ссылками на следующее и предыдущее звенья последовательности.
В добавление ко всем имеющимся методам в LinkedList<E> реализованы методы void addFirst(E ob), void addLast(E ob), E getFirst(), E getLast(), E removeFirst(), E removeLast() добавляющие, извлекающие, удаляющие и извлекающие первый и последний элементы списка соответственно.
Класс LinkedList<E> реализует интерфейс Queue<E>, что позволяет предположить, что такому списку легко придать свойства очереди. К тому же специализированные методы интерфейса Queue<E> по манипуляции первым и последним элементами такого списка E element(), boolean offer(E o), E peek(), E poll(), E remove() работают немного быстрее, чем соответствующие методы класса LinkedList<E>.
Методы интерфейса Queue<E>:
E element() – возвращает, но не удаляет головной элемент очереди;
boolean offer(E o) – вставляет элемент в очередь, если возможно;
E peek() – возвращает, но не удаляет головной элемент очереди, возвращает null, если очередь пуста;
E poll() – возвращает и удаляет головной элемент очереди, возвращает
null, если очередь пуста;
E remove() – возвращает и удаляет головной элемент очереди.
Методы element() и remove() отличаются от методов peek() и poll() тем, что генерируют исключение, если очередь пуста.
При реализации интерфейса Comparator<T> существует возможность сортировки списка объектов конкретного типа по правилам, определенным для этого типа. Для этого необходимо реализовать метод int compare(T ob1, T ob2), принимающий в качестве параметров два объекта для которых должно быть определено возвращаемое целое значение, знак которого и определяет правило сортировки. Этот метод автоматически вызывается методом public static <T> void sort(List<T> list, Comparator<? super T> c) класса Collections, в качестве первого параметра принимающий коллекцию, в качестве второго – объект-comparator, из которого извлекается правило сортировки.
Метод boolean equals(Object obj) интерфейса Comparator<T>, который обязан выполнять свой контракт, возвращает true только в случае если соответствующий метод compare() возвращает 0.
Для создания возможности сортировки по другому полю id класса Student следует создать новый класс, реализующий Comparator по новым правилам.
/* пример # 7: другое правило сортировки: StudentId.java */
package chapt10;
public class StudentId implements Comparator<Student> {
public int compare(Student one, Student two) {
return two.getIdStudent() - one.getIdStudent();
}
}
При необходимости сортировки по полю id в качестве второго параметра следует объект класса StudentId: Collections.sort(p, StudentId.class.newInstance());
Параметризация коллекций позволяет разрабатывать безопасные алгоритмы, создание которых потребовало бы несколько больших затрат в предыдущих версиях языка.
28. Множества
Интерфейс Set<E> объявляет поведение коллекции, не допускающей дублирования элементов. Интерфейс SortedSet<E> наследует Set<E> и объявляет поведение набора, отсортированного в возрастающем порядке, заранее определенном для класса. Интерфейс NavigableSet существенно облегчает поиск элементов.
Класс HashSet<E> наследуется от абстрактного суперкласса AbstractSet<E> и реализует интерфейс Set<E>, используя хэш-таблицу для хранения коллекции. Ключ (хэш-код) используется вместо индекса для доступа к данным, что значительно ускоряет поиск определенного элемента. Скорость поиска существенна для коллекций с большим количеством элементов. Все элементы такого множества упорядочены посредством хэш-таблицы, в которой хранятся хэш-коды элементов.
Конструкторы класса:
HashSet()
HashSet(Collection <? extends E> c)
HashSet(int capacity)
HashSet(int capacity, float loadFactor), где capacity – число ячеек для хранения хэш-кодов.
/* пример # 9: использование множества для вывода всех уникальных слов из
файла: DemoHashSet.java */
package chapt10;
import java.util.*;
import java.io.*;
public class DemoHashSet {
public static void main(String[] args)
{
HashSet<String> words = new HashSet<String>(100);
// использовать коллекции LinkedHashSet или TreeSet
long callTime = System. nanoTime ();
try {
BufferedReader in = new BufferedReader(new FileReader("c://pushkin.txt"));
String line = "";
while ((line = in.readLine())!= null)
{
StringTokenizer tokenizer = new StringTokenizer(line," (){}[]<>#*!?.,:;-\'\"/");
while (tokenizer.hasMoreTokens())
{
String word = tokenizer.nextToken();
words.add(word.toLowerCase());
}
}
}
catch (IOException e) {
System. err. println(e);
}
Iterator<String> it = words.iterator();
while (it.hasNext())
System. out. println(it.next());
long totalTime = System. nanoTime ()- callTime;
System. out. println("различных слов: " + words.size() + ", " + totalTime + " наносекунд");
}
}
Класс TreeSet<E> для хранения объектов использует бинарное дерево. При добавлении объекта в дерево он сразу же размещается в необходимую позицию с учетом сортировки. Сортировка происходит благодаря тому, что все добавляемые элементы реализуют интерфейсы Comparator и Comparable. Обработка операций удаления и вставки объектов происходит медленнее, чем в хэш-множествах, но быстрее, чем в списках.
Конструкторы класса:
TreeSet()
TreeSet(Collection <? extends E> c)
TreeSet(Comparator <? super E> c)
TreeSet(SortedSet <E> s)
Класс TreeSet<E> содержит методы по извлечению первого и последнего (наименьшего и наибольшего) элементов E first() и E last(). Методы SortedSet<E> subSet(E from, E to), SortedSet<E> tailSet(E from) и SortedSet<E> headSet(E to) предназначены для извлечения определенной части множества. Метод Comparator <? super E> comparator() возвращает объект Comparator, используемый для сортировки объектов множества или null, если выполняется обычная сортировка.
Множество инициализируется списком и сортируется сразу же в процессе создания. После добавления нового элемента производится неудачная попытка добавить его повторно. С помощью итератора элемент может быть найден и удален из множества. Для множества, состоящего из обычных строк, используется по умолчанию правило обычной лексикографической сортировки, поэтому метод comparator() возвращает null.
Если попытаться заменить тип String на StringBuilder или StringBuffer, то создать множество TreeSet так просто не удастся. Решением такой задачи будет создание нового класса с полем типа StringBuilder и реализацией интерфейса Comparable<T> вида:
/* пример # 11:пользовательский класс, объект которого может быть добавлен
в множество TreeSet: Message.java */
package chapt10;
import java.util.*;
public class Message implements Comparable<Message> {
private StringBuilder str;
private int idSender;
public Message(StringBuilder s, int id)
{
super ();
this. str = s;
idSender = id;
}
public String getStr() { return str.toString(); }
public int getId() { return idSender; }
public int compareTo(Message a0) { return (idSender - a0.getId());}
}
Предлагаемое решение универсально для любых пользовательских типов. Абстрактный класс EnumSet<E extends Enum<E>> наследуется от абстрактного класса AbstractSet. Специально реализован для работы с типами enum. Все элементы такой коллекции должны принадлежать единственному типу enum, определенному явно или неявно. Внутренне множество представимо в виде вектора битов, обычно единственного long. Множества нумераторов поддерживают перебор по диапазону из нумераторов. Скорость выполнения операций над таким множеством очень высока, даже если в ней участвует большое количество элементов. Создать объект этого класса можно только с помощью статических методов. Метод EnumSet<E> noneOf(Class<E> elemType) cоздает пустое множество нумерованных констант с указанным типом элемента, метод allOf(Class<E> elementType) создает множество нумерованных констант, содержащее все элементы указанного типа. Метод of(E first, E... rest) создает множество, первоначально содержащее указанные элементы.
С помощью метода complementOf(EnumSet<E> s) создается множество, содержащее все элементы, которые отсутствуют в указанном множестве. Метод range(E from, E to) создает множество из элементов, содержащихся в диапазоне, определенном двумя элементами. При передаче вышеуказанным методам в качестве параметра null будет сгенерирована исключительная ситуация
NullPointerException.
/* пример # 12: иcпользование множества enum-типов: UseEnumSet.java */
package chapt10;
import java.util.EnumSet;
enum Faculty{ FFSM, MMF, FPMI, FMO, GEO }
public class UseEnumSet
{
public static void main(String[] args) {
/*множество set1 содержит элементы типа enum из интервала,
определенного двумя элементами*/
EnumSet <Faculty> set1 = EnumSet. range (Faculty. MMF, Faculty. FMO);
/*множество set2 будет содержать все элементы, не содержащиеся
в множестве set1*/
EnumSet <Faculty> set2 = EnumSet. complementOf (set1);
System. out. println(set1);
System. out. println(set2);
}
}
В результате будет выведено:
[MMF, FPMI, FMO]
[FFSM, GEO]
В следующем примере показано использование интерфейса NavigableSet.
Метод first() возвращает первый элемент из множества. Метод subSet(E fromElement, E toElement) возвращает список элементов, находящихся между fromElement и toElement, причем последний не включается. Методы headSet(E element) и tailSet(E element, boolean inclusive) возвращают то множество элементов, которое меньше либо больше element соответственно. Если inclusive равно true, то элемент включается в найденное множество и не включается в противном случае.
29. Карты отображений
Карта отображений – это объект, который хранит пару “ключ-значение”. Поиск объекта (значения) облегчается по сравнению с множествами за счет того, что его можно найти по его уникальному ключу. Уникальность объектов-ключей должна обеспечиваться переопределением методов hashCode() и equals() пользовательским классом. Если элемент с указанным ключом отсутствует в карте, то возвращается значение null.
Классы карт отображений:
AbstractMap<K,V> – реализует интерфейс Map<K,V>;
HashMap<K,V> – расширяет AbstractMap<K,V>, используя хэш-таблицу, в которой ключи отсортированы относительно значений их хэш-кодов;
TreeMap<K,V> – расширяет AbstractMap<K,V>, используя дерево, где ключи расположены в виде дерева поиска в строгом порядке.
WeakHashMap<K,V> позволяет механизму сборки мусора удалять из карты значения по ключу, ссылка на который вышла из области видимости приложения.
LinkedHashMap<K,V> запоминает порядок добавления объектов в карту иобразует при этом дважды связанный список ключей. Этот механизм эффективен, только если превышен коэффициент загруженности карты при работе с кэш памятью и др.
Для класса IdentityHashMap<K,V> хэш-коды объектов-ключей вычисляются методом System.identityHashCode() по адресу объекта в памяти, в отличие от обычного значения hashCode(), вычисляемого сугубо по содержимому самого объекта.
Интерфейсы карт:
Map<K,V> – отображает уникальные ключи и значения;
Map.Entry<K,V> – описывает пару “ключ-значение”;
SortedMap<K,V> – содержит отсортированные ключи и значения;
NavigableMap<K,V> – добавляет новые возможности поиска по ключу.
Интерфейс Map<K,V> содержит следующие методы:
void clear() – удаляет все пары из вызываемой карты;
boolean containsKey(Object key) – возвращает true, если вызывающая карта содержит key как ключ;
boolean containsValue(Object value) – возвращает true, если вызывающая карта содержит value как значение;
Set<Map.Entry<K,V>> entrySet() – возвращает множество, содержащее значения карты;
Set<K> keySet() – возвращает множество ключей;
V get(Object obj) – возвращает значение, связанное с ключом obj;
V put(K key, V value) – помещает ключ key и значение value в вызывающую карту. При добавлении в карту элемента с существующим ключомпроизойдет замена текущего элемента новым. При этом метод возвратит заменяемый элемент;
void putAll(Map <? extends K,? extends V> t) – помещает коллекцию t в вызывающую карту;
V remove(Object key) – удаляет пару “ключ-значение” по ключу key;
Collection<V> values() – возвращает коллекцию, содержащую значения карты.
Интерфейс Map.Entry<K,V> содержит следующие методы:
K getKey() – возвращает ключ текущего входа;
V getValue() – возвращает значение текущего входа;
V setValue(V obj) – устанавливает значение объекта obj в текущем входе.
Класс EnumMap<K extends Enum<K>, V> в качестве ключа может принимать только объекты, принадлежащие одному типу enum, который должен быть определен при создании коллекции. Специально организован для обеспечения максимальной скорости доступа к элементам коллекции.
30. Унаследованные коллекции
В ряде распределенных приложений, например с использованием сервлетов до сих пор применяются коллекции, более медленные в обработке, но при этом потокобезопасные, существовавшие в языке Java с момента его создания, а именно карта Hashtable<K,V>, список Vector<E> и перечисление Enumeration<E>. Все они также были параметризованы, но сохранили все свои особенности.
Класс Hashtable<K,V> реализует интерфейс Map, но обладает также несколькими интересными методами:
Enumeration<V> elements() – возвращает перечисление (аналог итератора) для значений карты;
Enumeration<K> keys() – возвращает перечисление для ключей карты.
/* пример # 18: создание хэш-таблицы и поиск элемента по ключу:
HashTableDemo.java */
package chapt10;
import java.util.*;
import java.io.*;
public class HashTableDemo
{
public static void main(String[] args)
{
Hashtable<Integer, Double> ht = new Hashtable<Integer, Double>();
for (int i = 0; i < 5; i++)
ht.put(i, Math.atan(i));
Enumeration<Integer> ek = ht.keys();
int key;
while (ek.hasMoreElements())
{
key = ek.nextElement();
System.out.printf("%4d ", key);
}
System. out. println("");
Enumeration<Double> ev = ht.elements();
double value;
while (ev.hasMoreElements())
{
value = ev.nextElement();
System. out. printf("%.2f ", value);
}
}
}
В результате в консоль будет выведено:
4 3 2 1 0
1,33 1,25 1,11 0,79 0,00
Принципы работы с коллекциями, в отличие от их структуры, со сменой версий языка существенно не изменились.
31. Класс Collections
Класс Collections содержит большое количество статических методов, предназначенных для манипулирования коллекциями. С применением предыдущих версий языка было разработано множество коллекций, в которых никаких проверок нет, следовательно, при их использовании
нельзя гарантировать, что в коллекцию не будет помещен “посторонний” объект.
Для этого в класс Collections был добавлен новый метод – checkedCollection():
public static <E> Collection <E> checkedCollection(Collection<E> c, Class<E> type)
Этот метод создает коллекцию, проверяемую на этапе выполнения, то есть в случае добавления “постороннего” объекта генерируется исключение ClassCastException:
/* пример # 19: проверяемая коллекция: SafeCollection.java */
package chapt10;
import java.util.*;
public class SafeCollection
{
public static void main(String args[])
{
Collection c = Collections.checkedCollection(new HashSet<String>(), String. class);
c.add("Java");
c.add(7.0); // ошибка времени выполнения
}
}
В этот же класс добавлен целый ряд методов, специализированных для проверки конкретных типов коллекций, а именно: checkedList(), checkedSortedMap(), checkedMap(), checkedSortedSet(), checkedSet(), а также: <T> boolean addAll(Collection<? super T> c, T... a) – добавляет в параметризованную коллекцию соответствующие параметризации элементы;
<T> void copy(List<? super T> dest, List<? Extends T> src) – копирует все элементы из одного списка в другой;
boolean disjoint(Collection<?> c1, Collection<?> c2) – возвращает true, если коллекции не содержат одинаковых элементов;
<T> List <T> emptyList(), <K,V> Map <K,V> emptyMap(), <T> Set <T> emptySet() – возвращают пустой список, карту отображения и множество соответственно;
<T> void fill(List<? super T> list, T obj) – заполняет список заданным элементом;
int frequency(Collection<?> c, Object o) – возвращает количество вхождений в коллекцию заданного элемента;
<T extends Object & Comparable <? super T>> T max(Collection<? extends T> coll), <T extends Object & Comparable <? super T>> T min(Collection<? extends T> coll) – возвращают минимальный
и максимальный элемент соответственно;
<T> T max(Collection <? extends T> coll, Comparator<? super T> comp), <T> T min(Collection<? extends T> coll, Comparator<? super T> comp) – возвращают минимальный и максимальный элемент соответственно, используя Comparator для сравнения;
<T> List <T> nCopies(int n, T o) – возвращает список из n заданных элементов;
<T> boolean replaceAll(List<T> list, T oldVal, T newVal) – заменяет все заданные элементы новыми;
void reverse(List<?> list) – “переворачивает” список;
void rotate(List<?> list, int dist