王颖奇 20171010129《面向对象程序设计（java）》第十周学习总结

实验十  泛型程序设计技术

实验时间 2018-11-1

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。

代码：

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
//泛型类
{
   /**
    * 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)
//使用泛型Pair类
   {
      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];
      }
      return new Pair<>(min, max);
   }
}

PairTest1

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;

   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

运行结果：

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。

代码：

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);
      //在Pair中定义一个LocalDate类的birthdays数组
      System.out.println("min = " + mm.getFirst());
      System.out.println("max = " + mm.getSecond());
   }
}

class ArrayAlg
//泛型类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)
   //使用extends关键字，定义泛型变量的上界,调用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++)
      {
         if (min.compareTo(a[i]) > 0) min = a[i];
         if (max.compareTo(a[i]) < 0) max = a[i];
      }
      return new Pair<>(min, max);
   }
}

PairTest2

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; }
}

Pair

运行结果：

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；

了解通配符类型的定义及用途

代码：

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)
   {
      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)
   {
      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)
   {
      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

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; }
}

Pair

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;
   }
}

Employee

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;
   }
}

Manager

运行结果：

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）。

程序总体结构：

主类Main和子类Student

模块说明：

Main

1.文件读取模块

2.根据实验要求，选择具体操作的模块

3.对年龄数据进行相应的处理

具体模块解释如下：

package shen;

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 Main {
    /**
     * 1.文件读取模块 利用ArrayList构造studentlist存放文件内容2. 创建文件字符流，分类读取文件内容 3.try/catch语句捕获异常
     */
    private static ArrayList<Student> studentlist;

    public static void main(String[] args) {
        studentlist = new ArrayList<>();
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        File file = new File("C:\\Users\\ASUS\\Desktop\\新建文件夹\\身份证号.txt");
        try {
            FileInputStream fis = new FileInputStream(file);
            BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(fis));
            String temp = null;
            while ((temp = in.readLine()) != null) {

                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("学生信息文件找不到");
            e.printStackTrace();
            // 加入的捕获异常代码
        } catch (IOException e) {
            System.out.println("学生信息文件读取错误");
            e.printStackTrace();
            // 加入的捕获异常代码
        }
        /*
         * 1.根据实验要求，选择具体操作的模块 2.利用switch语句选择具体的操作
         */
        boolean isTrue = true;
        while (isTrue) {
            System.out.println("选择你的操作，输入正确格式的选项");
            System.out.println("A.字典排序");
            System.out.println("B.输出年龄最大和年龄最小的人");
            System.out.println("C.寻找老乡");
            System.out.println("D.寻找年龄相近的人");
            System.out.println("F.退出");
            String m = scanner.next();
            switch (m) {
            case "A":
                Collections.sort(studentlist);
                System.out.println(studentlist.toString());
                break;
            case "B":
                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("年龄最大：" + studentlist.get(k1));
                System.out.println("年龄最小：" + studentlist.get(k2));
                break;
            case "C":
                System.out.println("老家?");
                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("老乡" + studentlist.get(i));
                }
                break;

            case "D":
                System.out.println("年龄：");
                int yourage = scanner.nextInt();
                int near = agenear(yourage);
                int value = yourage - studentlist.get(near).getage();
                System.out.println("" + studentlist.get(near));
                break;
            case "F":
                isTrue = false;
                System.out.println("退出程序!");
                break;
            default:
                System.out.println("输入有误");

            }
        }
    }

    /*
     * 对年龄数据进行相应的处理
     */
    public static int agenear(int age) {
        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;
    }

}

Main

Student

对数据进行具体处理的模块

具体模块解释如下：

package shen;

/*
 * 分类返回具体数据
*利用接口技术比较name的大小
*用toString方法返回数据
 */
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) {
        // int a = Integer.parseInt(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

目前程序设计存在的困难与问题：

路径设置不正确，无法读取身份证号.txt文件

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）。

程序总体结构说明:

主类demo和子类yunsuan

主类demo：main函数（主函数）

子类yusuan：计算四则运算结果并将结果返回

模块说明：

demo：

*文件输出模块

*四则运算生成模块

具体模块说明在代码中（如下）：

package demo;

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

public class demo {
    public static void main(String[] args) {
/**
*文件输出模块
*1.调用构造函数counter
*2.创建文件字符流，将out中的内容设为空（null）
*3.将out结果输出到test.txt中
*4.try/catch模块捕获异常
*/
        Scanner in = new Scanner(System.in);
        yunsuan counter = new yunsuan();
        PrintWriter out = null;
        try {
            out = new PrintWriter("text.txt");
        } catch (FileNotFoundException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }
/**
*四则运算生成模块
*1.定义一个int型sum，计算成绩，并说明生成的运算类型
*2.for语句，将{}内的内容循环10次，从而生成10道题目
*3.随机生成int型a与b，范围在0到100以内；生成int型m，范围为1,2,3,4
*4.利用switch语句，根据生成m的值，随机生成加减乘除四则运算
*5.将循环结果输出到test.txt中
*/
        int sum = 0;
        System.out.println("随机生成的四则运算类型");
        System.out.println("类型1：除法");
        System.out.println("类型2：乘法");
        System.out.println("类型3：加法");
        System.out.println("类型4：减法");

        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;
            Random rand = new Random();
            m = (int) rand.nextInt(4) + 1;
            System.out.println("随机生成的四则运算类型："+m);

            switch (m) {
            case 1:
                System.out.println(i + ": " + a + "/" + b + "=");

                while (b == 0) {
                    b = (int) Math.round(Math.random() * 100);
                }

                double c0 = in.nextDouble();
                out.println(a + "/" + b + "=" + c0);
                if (c0 == counter.division(a, b)) {
                    sum += 10;
                    System.out.println("right!");
                } else {
                    System.out.println("error!");
                }

                break;

            case 2:
                System.out.println(i + ": " + a + "*" + b + "=");
                int c = in.nextInt();
                out.println(a + "*" + b + "=" + c);
                if (c == counter.multiplication(a, b)) {
                    sum += 10;
                    System.out.println("right!");
                } else {
                    System.out.println("error!");
                }
                break;
            case 3:
                System.out.println(i + ": " + a + "+" + b + "=");
                int c1 = in.nextInt();
                out.println(a + "+" + b + "=" + c1);
                if (c1 == counter.add(a, b)) {
                    sum += 10;
                    System.out.println("right!");
                } else {
                    System.out.println("error!");
                }
                break;
            case 4:
                System.out.println(i + ": " + a + "-" + b + "=");
                int c2 = in.nextInt();
                out.println(a + "-" + b + "=" + c2);
                if (c2 == counter.reduce(a, b)) {
                    sum += 10;
                    System.out.println("right!");
                } else {
                    System.out.println("error!");
                }
                break;
            }
        }
        System.out.println("成绩" + sum);
        out.println("成绩:" + sum);
        out.close();
    }
}

demo

yunsuan：

*四则运算计算模块

package demo;

public class yunsuan {
       private int a;
       private int 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)
                return a/b;
            else
                return 0;
        }

}

yunsuan

目前程序设计存在的困难与问题：
1.生成的除法式子无法整除（不符合小学生四则运算的知识范围），并且在输入正确结果后，无法输出正确语句。
2.生成的减法式子，结果可能为负数（不符合小学生四则运算的知识范围）。
3.曾经的思路无法将四则运算的式子输出到test.txt文档中。

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。

更改思路:

1.使用泛型技术进行改进

2.对于无法整除（除不尽，不满足小学生四则运算的知识范围）的问题，可以设置条件，使随机生成的a，b的值能够满足整除（a>b，a%b==0，（a/b）%1==0）

3.对于减法式子会出现结果为负数的问题（同上：不满足小学生四则运算的知识范围），可以设置条件，使随机生成的a>b

具体代码如下：

package demo;

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

public class demo {
    public static void main(String[] args) {
/**
*文件输出模块
*1.调用构造函数counter
*2.创建文件字符流，将out中的内容设为空（null）
*3.将out结果输出到test.txt中
*4.try/catch模块捕获异常
*/
        Scanner in = new Scanner(System.in);
        yunsuan counter = new yunsuan();
        PrintWriter out = null;
        try {
            out = new PrintWriter("test.txt");
        } catch (FileNotFoundException e) {
            System.out.println("文件夹输出失败");
            e.printStackTrace();
        }
/**
*四则运算生成模块
*1.定义一个int型sum，计算成绩，并说明生成的运算类型
*2.for语句，将{}内的内容循环10次，从而生成10道题目
*3.随机生成int型a与b，范围在0到100以内；生成int型m，范围为1,2,3,4
*4.利用switch语句，根据生成m的值，随机生成加减乘除四则运算
*5.将循环结果输出到test.txt中
*/
        int sum = 0;
        System.out.println("随机生成的四则运算类型");
        System.out.println("类型1：除法");
        System.out.println("类型2：乘法");
        System.out.println("类型3：加法");
        System.out.println("类型4：减法");

        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;
            Random rand = new Random();
            m = (int) rand.nextInt(4) + 1;
            System.out.println("随机生成的四则运算类型：" + m);

            switch (m) {
            case 1:
                a = b + (int) Math.round(Math.random() * 100);
                while(b == 0){
                    b = (int) Math.round(Math.random() * 100);
                }
                while(a % b != 0){
                    a = (int) Math.round(Math.random() * 100);

                }
                                //若生成的除法式子必须能整除，且满足分母为0的条件，则a一定要大于b，且a模b的结果要为0。
                System.out.println(i + ": " + a + "/" + b + "=");

                int c0 = in.nextInt();
                out.println(a + "/" + b + "=" + c0);
                if (c0 == counter.division(a, b)) {
                    sum += 10;
                    System.out.println("right!");
                } else {
                    System.out.println("error!");
                }

                break;

            case 2:
                System.out.println(i + ": " + a + "*" + b + "=");
                int c = in.nextInt();
                out.println(a + "*" + b + "=" + c);
                if (c == counter.multiplication(a, b)) {
                    sum += 10;
                    System.out.println("right!");
                } else {
                    System.out.println("error!");
                }
                break;
            case 3:
                System.out.println(i + ": " + a + "+" + b + "=");
                int c1 = in.nextInt();
                out.println(a + "+" + b + "=" + c1);
                if (c1 == counter.add(a, b)) {
                    sum += 10;
                    System.out.println("right!");
                } else {
                    System.out.println("error!");
                }
                break;
            case 4:
                while (a < b) {
                    b = (int) Math.round(Math.random() * 100);
                }
                                //因为不能产生运算结果为负数的减法式子，所以a一定要大于b。若a<b,则重新生成b。
                System.out.println(i + ": " + a + "-" + b + "=");
                int c2 = in.nextInt();
                out.println(a + "-" + b + "=" + c2);
                if (c2 == counter.reduce(a, b)) {
                    sum += 10;
                    System.out.println("right!");
                } else {
                    System.out.println("error!");
                }
                break;
            }
        }
        System.out.println("成绩" + sum);
        out.println("成绩:" + sum);
        out.close();
    }
}

demo

package demo;

public class yunsuan<T> {
    private T a;
    private T b;

    public yunsuan() {
        a = null;
        b = null;
    }
    public yunsuan(T a, T b) {
        this.a = a;
        this.b = 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;
    }
}

yunsuan

运行结果：

学习总结：

泛型程序设计（技术）：

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。

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。

小结：

1.某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。

2.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。

泛型方法的声明：

泛型方法：

– 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

– 泛型方法可以声明在泛型类中，也可以声明在普通类

泛型接口的定义

泛型变量的限定：

1.定义泛型变量的上界

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

2.定义泛型变量的下界

– 通过使用super关键字可以固定泛型参数的类型为某种类型或者其超类

– 当程序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

泛型类的约束与局限性（*）

不能用基本类型实例化类型参数
运行时类型查询只适用于原始类型
不能抛出也不能捕获泛型类实例
参数化类型的数组不合法
不能实例化类型变量
泛型类的静态上下文中类型变量无效注意擦除后的

泛型类型的继承规则（*）

Java中的数组是协变的（covariant）。

通配符类型

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。T表示一种未知类型，而“？”表示任何一种类型。这种通配符一般有以下三种用法：

– 单独的？，用于表示任何类型。
– ? extends type，表示带有上界。
– ? super type，表示带有下界。

学习小结

通过这个周的学习，我了解了泛型设计技术的概念，以及好处和限制，基本上会运用泛型技术设计程序，但是在通配符的运用方面仍然不太懂，望老师能够再次讲解。