刘志梅2017710101152.《面向对象程序设计（java）》第十一周学习总结

实验十一   集合

实验时间 2018-11-8

1、实验目的与要求

(1) Java最初版本只为最常用的数据结构提供了很少的一组类：Vector、Stack、Hashtable、BitSet与Enumeration接口，其中的Enumeration接口提供了一种用于访问任意容器中各个元素的抽象机制。

队列接口指出可以在队列的尾部添加元素，在队列的头部删除元素，并且可以查找队列中元素的个数。

队列通常有两种实现方式：一种是使用循环数组，另一种是使用链表。

（实际上，Java类库没有名为CircularArrayQueue和LinkedListQueue的类）

循环数组是一个有界集合，即容量有限；如果程序中要收集的对象数量没有上限，就最好使用链表来实现。

在Java类库中，集合类的基本接口是Collection接口，这个接口有两个基本方法（add方法用于向集合中添加元素；iterator方法用于返回一个实现了Iterator接口的对象）。

元素被访问的顺序取决于集合类型；Java的迭代器认为是位于两个元素之间（当调用next时，迭代器就越过下一个元素，并返回刚刚越过的那个元素的引用）。

由于Collection与Iterator都是泛型接口，可以编写操作任何集合类型的实用方法。

集合有两个基本接口：Collection和Map。

(2) 链表是一个有序集合，每个对象的位置十分重要；与next方法一样，previous方法返回越过的对象；Add方法在迭代器位置之前添加一个新对象（如果多次调用add方法，将按照提供的次序把元素添加到链表中）。

当用一个刚刚由Iterator方法返回，并且指向链表表头的迭代器调用add操作时，新添加的元素将变成列表的新表头。

(3) 链表和数组可以按照人们的意愿排列元素的次序。

散列表可以快速的查找所需要的对象，散列表为每个对象计算一个整数，称为散列码，散列码是由对象的实例域产生的一个整数。

在java中，散列表用链表数组实现，每个列表被称为桶；如果散列表太满，就需要再散列；装填因子决定何时对散列表进行再散列。

要使用树集，必须能够比较元素；这些元素必须实现Comparable接口，或者构造集时必须提供一个Comparator。

有两个端头的队列，即双端队列，可以让人们有效地在头部和尾部同时添加或删除元素。

优先级队列中的元素可以按照任意的顺序插入，却总是按照排序的顺序进行检索，即无论何时调用remove方法，总会获得优先级队列中最小的元素。

每一个任务有一个优先级，任务以随机顺序添加到队列中；而删除却总是删掉剩余元素中优先级数最小的那个元素。

(4) 映射用来存放键/值对；Java类库为映射提供了两个通用的实现：HashMap和TreeMap。

散列映射对键进行散列，树映射的整体顺序对元素进行排序，并将其组织成搜索树；散列或比较函数只能作用于键。

处理映射时的一个难点就是更新映射项；集合框架不认为映射本身是一个集合。

如果在键集视图上调用迭代器的remove方法，实际上会从映射中删除这个键和它关联的值；不过，不能向键集视图增加元素。

链接散列映射将用访问顺序，而不是插入顺序，对映射条目进行迭代。

(5)泛型集合接口有一个很大的优点，即算法只需要实现一次（如果列表支持set方法，则是可修改的的；如果列表支持add和remove方法，则是可改变大小）。

(6) 

2、实验内容和步骤

实验1： 导入第9章示例程序，测试程序并进行代码注释。

测试程序1：

l 使用JDK命令运行编辑、运行以下三个示例程序，结合运行结果理解程序；

l 掌握Vetor、Stack、Hashtable三个类的用途及常用API。

//示例程序1

import java.util.Vector;

class Cat {

private int catNumber;

Cat(int i) {

catNumber = i;

}

void print() {

System.out.println("Cat #" + catNumber);

}

}

class Dog {

private int dogNumber;

Dog(int i) {

dogNumber = i;

}

void print() {

System.out.println("Dog #" + dogNumber);

}

}

public class CatsAndDogs {

public static void main(String[] args) {

Vector cats = new Vector();

for (int i = 0; i < 7; i++)

cats.addElement(new Cat(i));

cats.addElement(new Dog(7));

for (int i = 0; i < cats.size(); i++)

((Cat) cats.elementAt(i)).print();

}

}

//示例程序2

import java.util.*;

public class Stacks {

static String[] months = { "1", "2", "3", "4" };

public static void main(String[] args) {

Stack stk = new Stack();

for (int i = 0; i < months.length; i++)

stk.push(months[i]);

System.out.println(stk);

System.out.println("element 2=" + stk.elementAt(2));

while (!stk.empty())

System.out.println(stk.pop());

}

}

//示例程序3

import java.util.*;

class Counter {

int i = 1;

public String toString() {

return Integer.toString(i);

}

}

public class Statistics {

public static void main(String[] args) {

Hashtable ht = new Hashtable();

for (int i = 0; i < 10000; i++) {

Integer r = new Integer((int) (Math.random() * 20));

if (ht.containsKey(r))

((Counter) ht.get(r)).i++;

else

ht.put(r, new Counter());

}

System.out.println(ht);

}

}

package shili;
 
import java.util.Vector;
 
class Cat {
    private int catNumber;
 
    Cat(int i) {
        catNumber = i;
    }
 
    void print() {
        System.out.println("Cat #" + catNumber);
    }
}
 
class Dog {
    private int dogNumber;
 
    Dog(int i) {
        dogNumber = i;
    }
 
    void print() {
        System.out.println("Dog #" + dogNumber);
    }
}
 
public class shili1 {
    public static void main(String[] args) {
        Vector cats = new Vector();
        for (int i = ; i < ; i++)
            cats.addElement(new Cat(i));
        cats.addElement(new Dog());
        for (int i = ; i < cats.size(); i++)
            if(cats.elementAt(i) instanceof Cat) {
            ((Cat) cats.elementAt(i)).print();
        }else {
            ((Dog)cats.elementAt(i)).print();
        }
    }
}

package shili;
 
import java.util.*;
 
class Counter {
    int i = ;//i没有加权限修饰符
 
    public String toString() {
        return Integer.toString(i);
    }
}
 
public class shiili3 {
    public static void main(String[] args) {
        Hashtable ht = new Hashtable();//生成一个类对象（Hashtable类）
        for (int i = ; i < ; i++) {
            Integer r = new Integer((int) (Math.random() * ));//实数类型转换（生成随机数）
            if (ht.containsKey(r))       //ht对象，用来判断（r)是否为Hashtable的元素
                ((Counter) ht.get(r)).i++;
            else
                ht.put(r, new Counter());
        }
        System.out.println(ht);
    }
}

测试程序2：

l 使用JDK命令编辑运行ArrayListDemo和LinkedListDemo两个程序，结合程序运行结果理解程序；

import java.util.*;

public class ArrayListDemo {

public static void main(String[] argv) {

ArrayList al = new ArrayList();

// Add lots of elements to the ArrayList...

al.add(new Integer(11));

al.add(new Integer(12));

al.add(new Integer(13));

al.add(new String("hello"));

// First print them out using a for loop.

System.out.println("Retrieving by index:");

for (int i = 0; i < al.size(); i++) {

System.out.println("Element " + i + " = " + al.get(i));

}

}

}

import java.util.*;

public class LinkedListDemo {

    public static void main(String[] argv) {

        LinkedList l = new LinkedList();

        l.add(new Object());

        l.add("Hello");

        l.add("zhangsan");

        ListIterator li = l.listIterator(0);

        while (li.hasNext())

            System.out.println(li.next());

        if (l.indexOf("Hello") < 0)   

            System.err.println("Lookup does not work");

        else

            System.err.println("Lookup works");

   }

}

l

在Elipse环境下编辑运行调试教材360页程序9-1，结合程序运行结果理解程序；

l 掌握ArrayList、LinkList两个类的用途及常用API。

测试程序3：

l 运行SetDemo程序，结合运行结果理解程序；

import java.util.*;

public class SetDemo {

    public static void main(String[] argv) {

        HashSet h = new HashSet(); //也可以 Set h=new HashSet()

        h.add("One");

        h.add("Two");

        h.add("One"); // DUPLICATE

        h.add("Three");

        Iterator it = h.iterator();

        while (it.hasNext()) {

             System.out.println(it.next());

        }

    }

}

l 

在Elipse环境下调试教材365页程序9-2，结合运行结果理解程序；了解HashSet类的用途及常用API。

package set;
 
import java.util.*;
 
/**
 * This program uses a set to print all unique words in System.in.
 * @version 1.12 2015-06-21
 * @author Cay Horstmann
 */
public class SetTest
{
   public static void main(String[] args)
   {
      Set<String> words = new HashSet<>(); //HashSet实现集
      long totalTime = ;
 
      try (Scanner in = new Scanner(System.in))
      {
         while (in.hasNext())
         {
            String word = in.next();
            long callTime = System.currentTimeMillis();
            words.add(word);
            callTime = System.currentTimeMillis() - callTime;
            totalTime += callTime;
         }
      }
 
      Iterator<String> iter = words.iterator();
      for (int i = ; i <=  && iter.hasNext(); i++)
         System.out.println(iter.next());
      System.out.println(". . .");
      System.out.println(words.size() + " distinct words. " + totalTime + " milliseconds.");
   }
}

l 在Elipse环境下调试教材367页-368程序9-3、9-4，结合程序运行结果理解程序；了解TreeSet类的用途及常用API。

测试程序4：

l 使用JDK命令运行HashMapDemo程序，结合程序运行结果理解程序；

import java.util.*;

public class HashMapDemo {

   public static void main(String[] argv) {

      HashMap h = new HashMap();

      // The hash maps from company name to address.

      h.put("Adobe", "Mountain View, CA");

      h.put("IBM", "White Plains, NY");

      h.put("Sun", "Mountain View, CA");

      String queryString = "Adobe";

      String resultString = (String)h.get(queryString);

      System.out.println("They are located in: " +  resultString);

  }

}

l

在Elipse环境下调试教材373页程序9-6，结合程序运行结果理解程序；

package map;
 
import java.util.*;
 
/**
 * This program demonstrates the use of a map with key type String and value type Employee.
 * @version 1.12 2015-06-21
 * @author Cay Horstmann
 */
public class MapTest
{
   public static void main(String[] args)
   {
      Map<String, Employee> staff = new HashMap<>();
      staff.put("144-25-5464", new Employee("Amy Lee"));
      staff.put("567-24-2546", new Employee("Harry Hacker"));
      staff.put("157-62-7935", new Employee("Gary Cooper"));
      staff.put("456-62-5527", new Employee("Francesca Cruz")); // 打印所有条目
 
      System.out.println(staff); // 删除一个条目
 
      staff.remove("567-24-2546"); // 替换一个条目
 
      staff.put("456-62-5527", new Employee("Francesca Miller"));// 查找一个值
 
      System.out.println(staff.get("157-62-7935"));// 遍历条目
 
      staff.forEach((k, v) ->
         System.out.println("key=" + k + ", value=" + v));
   }
}

l 了解HashMap、TreeMap两个类的用途及常用API。

package map;
 
import java.util.*;
 
/**
 * This program demonstrates the use of a map with key type String and value type Employee.
 * @version 1.12 2015-06-21
 * @author Cay Horstmann
 */
public class MapTest
{
   public static void main(String[] args)
   {
      Map<String, Employee> staff = new HashMap<>();
      staff.put("144-25-5464", new Employee("Amy Lee"));
      staff.put("567-24-2546", new Employee("Harry Hacker"));
      staff.put("157-62-7935", new Employee("Gary Cooper"));
      staff.put("456-62-5527", new Employee("Francesca Cruz")); // 打印所有条目
 
      System.out.println(staff); // 删除一个条目
 
      staff.remove("567-24-2546"); // 替换一个条目
 
      staff.put("456-62-5527", new Employee("Francesca Miller"));// 查找一个值
 
      System.out.println(staff.get("157-62-7935"));// 遍历条目
 
      staff.forEach((k, v) ->
         System.out.println("key=" + k + ", value=" + v));
   }
}

实验2：结对编程练习：

l 关于结对编程：以下图片是一个结对编程场景：两位学习伙伴坐在一起，面对着同一台显示器，使用着同一键盘，同一个鼠标，他们一起思考问题，一起分析问题，一起编写程序

l 关于结对编程的阐述可参见以下链接：

http://www.cnblogs.com/xinz/archive/2011/08/07/2130332.html

http://en.wikipedia.org/wiki/Pair_programming

l 对于结对编程中代码设计规范的要求参考：

http://www.cnblogs.com/xinz/archive/2011/11/20/2255971.html

以下实验，就让我们来体验一下结对编程的魅力。

l 确定本次实验结对编程合作伙伴；

l 各自运行合作伙伴实验九编程练习1，结合使用体验对所运行程序提出完善建议；

l 各自运行合作伙伴实验十编程练习2，结合使用体验对所运行程序提出完善建议；

l 采用结对编程方式，与学习伙伴合作完成实验九编程练习1；

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 {
    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
        }
        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 = , min = ;
                int j, k1 = , k2 = ;
                for (int i = ; 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(, );
                for (int i = ; i < studentlist.size(); i++) {
                    if (studentlist.get(i).getprovince().substring(, ).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");
 
            }
        }
    }
 
    public static int agenear(int age) {
        int j = , min = , value = , k = ;
        for (int i = ; i < studentlist.size(); i++) {
            value = studentlist.get(i).getage() - age;
            if (value < )
                value = -value;
            if (value < min) {
                min = value;
                k = i;
            }
        }
        return k;
    }
 
}

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";
    }
}

l 采用结对编程方式，与学习伙伴合作完成实验十编程练习2。

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 = ;
        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 = ; i <= ; i++) {
            int a = (int) Math.round(Math.random() * );
            int b = (int) Math.round(Math.random() * );
            int m;
            Random rand = new Random();
            m = (int) rand.nextInt() + ;
            System.out.println("随机生成的四则运算类型：" + m);
 
            switch (m) {
            case :
                a = b + (int) Math.round(Math.random() * );
                while(b == ){
                    b = (int) Math.round(Math.random() * );
                }
                while(a % b != ){
                    a = (int) Math.round(Math.random() * );
 
                }
                                //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 += ;
                    System.out.println("right!");
                } else {
                    System.out.println("error!");
                }
 
                break;
 
            case :
                System.out.println(i + ": " + a + "*" + b + "=");
                int c = in.nextInt();
                out.println(a + "*" + b + "=" + c);
                if (c == counter.multiplication(a, b)) {
                    sum += ;
                    System.out.println("right!");
                } else {
                    System.out.println("error!");
                }
                break;
            case :
                System.out.println(i + ": " + a + "+" + b + "=");
                int c1 = in.nextInt();
                out.println(a + "+" + b + "=" + c1);
                if (c1 == counter.add(a, b)) {
                    sum += ;
                    System.out.println("right!");
                } else {
                    System.out.println("error!");
                }
                break;
            case :
                while (a < b) {
                    b = (int) Math.round(Math.random() * );
                }
                                //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 += ;
                    System.out.println("right!");
                } else {
                    System.out.println("error!");
                }
                break;
            }
        }
        System.out.println("成绩" + sum);
        out.println("成绩:" + sum);
        out.close();
    }
}

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 !=  && a%b==)
            return a / b;
        else
            return ;
    }
}

合作伙伴：王瑜

提出的建议：简化代码以便减少不必要的时间浪费，通过后面内容的学习，运用更加简便的代码代替之前冗杂的代码，提高效率。

实验总结：通过本章内容更加深入的学习了数据结构交叉的线性表、链表、栈、队列，还有散列表等，了解了集合类的作用及特点，Java的集合框架；最后与合作伙伴的交流与学习有利于更好地掌握已经学习的内容，受益颇多。