实验十 泛型程序设计技术
实验时间 2018-11-1
第一部分：理论知识学习部分
(一)、泛型程序设计的定义
1、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。
2、 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）
3、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。
4、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＞其中的K和V是类中的可变类型参数。
5、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。
6、 泛型类可以有多个类型变量。例如:public class Pair<T, U> { … }
7、 类定义中的类型变量用于指定方法的返回类型以及域、局部变量的类型。
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(二)、泛型方法的声明
1、 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。
第二部分：实验
1、实验目的与要求
(1) 理解泛型概念；
(2) 掌握泛型类的定义与使用；
(3) 掌握泛型方法的声明与使用；
(4) 掌握泛型接口的定义与实现；
(5)了解泛型程序设计，理解其用途。
2、实验内容和步骤
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：
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；
l 掌握泛型类的定义及使用。
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 { private T first; private T second;//指方法的返回类型以及域和局部变量的类型 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; } }
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" };//ArrayAlg调用静态方法minmax()； 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)//定义静态泛型方法，将类型变量实例化为String； { if (a == null || a.length == 0) return null;//a.length是数组的属性值； 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]; if (max.compareTo(a[i]) < 0) max = a[i]; } return new Pair<>(min, max);//调用泛型类对象，返回一个实例化后的类对象； } }
测试程序2：
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 掌握泛型方法、泛型变量限定的定义及用途。
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; } }
package pair2; //import PairTest1.Pair; import java.time.*; /** * @version 1.02 2015-06-21 * @author Cay Horstmann */ public class PairTest2 { public static void main(String[] args) { LocalDate[] birthdays = { //按ASCII码比较，大写字母比小写字母的ASCII码小; 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 }; //ArrayAlg调用静态方法minmax(); 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) //泛型变量加了泛型约束的方法; { 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]; if (max.compareTo(a[i]) < 0) max = a[i]; } return new Pair<>(min, max);//返回一个实例化泛型Pair类对象； } }
测试程序3：
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。
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; } }
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) //<? extends type>表示带有上界 { Employee first = p.getFirst(); Employee second = p.getSecond(); System.out.println(first.getName() + " and " + second.getName() + " are buddies."); } //"?"在这儿是通配符，符号表明参数的类型可以是任何一种类型，它和参数T的含义是有区别的 public static void minmaxBonus(Manager[] a, Pair<? super Manager> result)//<? super type>表示带有下界 { 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); }//T表示一种未知类型，而“？”表示任何一种类型 public static void maxminBonus(Manager[] a, Pair<? super Manager> result) { minmaxBonus(a, result); PairAlg.swapHelper(result); // swapHelper捕获通配符类型 } } 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); } }
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; } }
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; } }
实验2：编程练习：
编程练习1：实验九编程题总结
l 实验九编程练习1总结（从程序总体结构说明、模块说明，目前程序设计存在的困难与问题三个方面阐述）。
1>程序总体结构：主类Main和子类test；
2>模块说明：主类当中进行文件的读取以及操作，test类实现了comparable接口，控制其输出形式；
3>困难与问题：对捕获知识掌握的不好，对变量名有时不能统一。
l 实验九编程练习2总结（从程序总体结构说明、模块说明，目前程序设计存在的困难与问题三个方面阐述）。
1>程序总体结构：主类和yunsuan类；
2>模块说明：主类调用以及实现yunsuan类的功能，yunsuan类主要模块化实现各种操作；
3>困难与问题：在yunsuan类的编写中，很多操作不知怎样具体化,对于switch语句掌握不好，不符合基础运算的要求。
编程练习2：采用泛型程序设计技术改进实验九编程练习2，使之可处理实数四则运算，其他要求不变。
package fghjg; import java.util.Random; import java.util.Scanner; import java.io.FileNotFoundException; import java.io.PrintWriter; public class Main{ public static void main(String[] args) { yunsuan counter=new yunsuan();//与其它类建立联系 PrintWriter out=null; try { out=new PrintWriter("D:/text.txt");//将文件里的内容读入到D盘名叫text的文件中 }catch(FileNotFoundException e) { System.out.println("文件找不到"); e.printStackTrace(); } int sum=0; for(int i=0;i<10;i++) { int a=new Random().nextInt(100); int b=new Random().nextInt(100); Scanner in=new Scanner(System.in); //in.close(); switch((int)(Math.random()*4)) { case 0: System.out.println( ""+a+"+"+b+"="); int c1 = in.nextInt(); out.println(a+"+"+b+"="+c1); if (c1 == counter.plus(a, b)) { sum += 10; System.out.println("答案正确"); } else { System.out.println("答案错误"); } break ; case 1: if(a<b) { int temp=a; a=b; b=temp; }//为避免减数比被减数大的情况 System.out.println(""+a+"-"+b+"="); /*while((a-b)<0) { b = (int) Math.round(Math.random() * 100); }*/ int c2 = in.nextInt(); out.println(a+"-"+b+"="+c2); if (c2 == counter.minus(a, b)) { sum += 10; System.out.println("答案正确"); } else { System.out.println("答案错误"); } break ; case 2: System.out.println(""+a+"*"+b+"="); int c = in.nextInt(); out.println(a+"*"+b+"="+c); if (c == counter.multiply(a, b)) { sum += 10; System.out.println("答案正确"); } else { System.out.println("答案错误"); } break; case 3: while(b==0) { b = (int) Math.round(Math.random() * 100);//满足分母不为0 } while(a%b!=0) { a = (int) Math.round(Math.random() * 100); b = (int) Math.round(Math.random() * 100); } System.out.println(""+a+"/"+b+"="); int c0= in.nextInt(); out.println(a+"/"+b+"="+c0); if (c0 == counter.divide(a, b)) { sum += 10; System.out.println("答案正确"); } else { System.out.println("答案错误"); } break; } } System.out.println("totlescore:"+sum); out.println(sum); out.close(); } }
package fghjg; public class yunsuan <T>{ private T a; private T b; public void yunsaun() { a=null; b=null; } public void yunsuan(T a,T b) { this.a=a; this.b=b; } public int plus(int a,int b) { return a+b; } public int minus(int a,int b) { return a-b; } public int multiply(int a,int b) { return a*b; } public int divide(int a,int b) { if(b!=0 && a%b==0) return a/b; else return 0; } }
三、实验总结：
本章我们学习了泛型程序设计技术，理解了泛型概念，掌握了泛型类的定义与使用和泛型方法的声明与使用。在验证实验中，通过对代码的解读，更好的学习了泛型程序<T>的使用，虽然不是很熟练，但还是做出来了，感觉依旧存在些小问题，在接下来的实验中要更好的解决。