H21. en H22. COLLECTIONS FRAMEWORK. 1. INLEIDING. Collections framework Meest voorkomende datastructuren gestandaardiseerd en efficient geïmplementeerd. Goed voorbeeld van herbruikbare code JAVA 1 2. OVERZICHT COLLECTIONS FRAMEWORK Collection Data structuur (object) die referenties naar andere objecten bijhoudt. Collections framework Interfaces die de operaties declareren voor verschillende collection types en verschillende implementaties (classes) daarvan. Behoren tot het package java.util Collection Set List Map JAVA 2 2. OVERZICHT COLLECTIONS FRAMEWORK Interface Collection Interface List Interface Set Interface Map JAVA 3 3. CLASS ARRAYS Klasse Arrays (public class Arrays extends Object Voorziet static methoden voor manipulatie van arrays Methode asList voor conversie naar een List Methode binarySearch voor het zoeken in geordende arrays Methode equals voor het vergelijken Method fill voor waarden in te brengen Method sort voor sorteren JAVA 4 3. CLASS ARRAYS : Voorbeeld methoden. import java.util.*; public class UsingArrays { private int intValues[] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6 }; private double doubleValues[] = { 8.4, 9.3, 0.2, 7.9, 3.4 }; private int filledInt[], intValuesCopy[]; public UsingArrays() // initialize arrays { filledInt = new int[ 10 ]; intValuesCopy = new int[ intValues.length ]; // vul filledInt volledig op met 7’s Arrays.fill( filledInt, 7 ); // sorteer doubleValues in oplopende volgorde Arrays.sort( doubleValues ); // copy array intValues naar array intValuesCopy System.arraycopy( intValues, 0, intValuesCopy, 0, intValues.length ); JAVA } 5 3. Methode arraycopy // copy array intValues naar array intValuesCopy System.arraycopy( intValues, 0, intValuesCopy, 0, intValues.length ); static void arraycopy(Object src, int srcPos, Object dest, int destPos, int length) Parameters: src - de source array. srcPos - start positie in de source array. dest - de destination array. destPos - start positie in de destination array. length – aantal elementen die gekopieerd moeten worden. Werpt: IndexOutOfBoundsException – indien de grenzen van src of dest overschreden worden. ArrayStoreException – indien het type van de array src niet in dest geplaatst kan worden. NullPointerException – indien src of dest null is. JAVA 6 3. CLASS ARRAYS : Voorbeeld methoden. public void doiets() { //vergelijk de inhoud van beide arrays boolean b = Arrays.equals( intValues, intValuesCopy ); //... // element opzoeken in intValues[] = {1, 2, 3, 4, 5, 6} int location= Arrays.binarySearch( intValues, value ); //indien value = 5 returns 4 //indien value = 8763 returns –7 // -7 = de indexwaarde_in_geval_van_invoegen*-1 -1 //... } //... } JAVA 7 3. CLASS ARRAYS : overloaded methoden static int binarySearch(int[] a, int key) static int binarySearch(double[] a, double key) Idem voor char, byte, short, long en float static int binarySearch(Object[] a, Object key) static int binarySearch(Object[] a, Object key, Comparator c) zie paragraaf 6. static boolean equals(int[] a, int[] a2) Idem voor char, byte, short, long, float en double static boolean equals(Object[] a, Object[] a2) JAVA 8 3. CLASS ARRAYS : overloaded methoden static void fill(int[] a, int val) static void fill(int[] a, int fromIndex, int toIndex, int val) IllegalArgumentException – if fromIndex > toIndex ArrayIndexOutOfBoundsException – if fromIndex < 0 of toIndex > a.length Idem voor char, byte, short, long, float, double en object JAVA 9 3. CLASS ARRAYS : overloaded methoden static void sort(int[] a) static void sort(int[] a, int fromIndex, int toIndex) IllegalArgumentException – if fromIndex > toIndex ArrayIndexOutOfBoundsException – if fromIndex < 0 of toIndex > a.length Idem voor char, byte, short, long, float en double static void sort(Object[] a) static void sort(Object[] a, Comparator c) static void sort(Object[] a, int fromIndex, int toIndex) static void sort(Object[] a, int fromIndex, int toIndex, Comparator c) zie paragraaf 6. JAVA 10 3. CLASS ARRAYS : static methode asList static methode asList laat toe een array-object als een List (zie verder) te doorlopen. Wijzigen op de elementen via de List view zijn effectief in het array-object, en vise versa. Opm: de List is wel van vaste lengte (geen add of remove!). Voorbeeld: import java.util.*; public class UsingAsList { private static final String values[] = { "red", "white", "blue" }; private List list; // initialiseer List en wijzig (set methode) de waarde // op locatie 1 public UsingAsList() { list = Arrays.asList( values ); // get List list.set( 1, "green" ); // wijzig een waarde JAVA 11 } 3. CLASS ARRAYS : static methode asList // output via List en via array public void printElements() { System.out.print( "List elements : " ); for ( int count = 0; count < list.size(); count++ ) System.out.print( list.get( count ) + " " ); System.out.print( "\nArray elements: " ); for ( int count = 0; count < values.length; count++ ) System.out.print( values[ count ] + " " ); System.out.println(); } public static void main( String args[] ) { new UsingAsList().printElements(); } } List elements : red green blue Array elements: red green blue JAVA 12 4. INTERFACE COLLECTION EN KLASSE COLLECTIONS. Interface Collection Bevat bulk operations (op de volledige container) Adding, clearing, comparing en retaining objects Interfaces Set en List extends interface Collection Voorziet een Iterator: dient om alle elementen van een collection te doorlopen. De Iterator kan ook elementen verwijderen. Klasse Collections ( zie paragraaf 6) Voorziet static methoden die collections manipuleren Polymorfisme wordt hierbij ondersteund JAVA 13 4 BIS. INTERFACE ITERATOR EN LISTITERATOR. Interface Iterator boolean hasNext() Object next() void remove() //optional Interface ListIterator extends Iterator void add(Object o) boolean hasPrevious() int nextIndex() Object previousIndex() void set(Object o) JAVA //optional //optional 14 5. LIST INTERFACE. Interface Collection Interface List ArrayList, LinkedList en Vector zijn implementatie klassen van interface List. De klasse Stack is een subklasse van Vector. JAVA 15 5. LIST INTERFACE. TYPE-CASTING • Alles wat we in een list plaatsen, wordt eerst geconverteerd naar een object van klasse Object. Hieruit volgt dat we alles erin kunnen plaatsen wat we willen. Maar om er iets uit te krijgen, moeten we eerst weten waarnaar het moet worden gecast! JAVA 16 5. LIST INTERFACE. List Geordende Collection waarbij duplicaten toegelaten zijn: SEQUENCE. List index start ook van nul. Implementatie klassen: ArrayList (resizable-array implementatie) LinkedList (linked-list implementatie) Vector (zoals ArrayList maar synchronized) JAVA 17 5. Voorbeeld : ARRAYLIST import java.awt.Color; import java.util.*; public class CollectionTest { private static final String colors[]={ "red","white","blue"}; public CollectionTest() { List list = new ArrayList(); // opvullen van de Arraylist list.add( Color.MAGENTA ); // toevoegen van color object for ( int count = 0; count < colors.length; count++ ) list.add( colors[ count ] ); // van string objecten list.add( Color.CYAN ); // JAVA van color object 18 5. Voorbeeld : ARRAYLIST // afdrukken System.out.println( "\nArrayList: " ); for ( int count = 0; count < list.size(); count++ ) System.out.print( list.get( count ) + " " ); // verwijder alle String objecten removeStrings( list ); System.out.println( //opnieuw afdrukken "\n\nArrayList after calling removeStrings: " ); for ( int count = 0; count < list.size(); count++ ) System.out.print( list.get( count ) + " " ); } JAVA 19 5. Voorbeeld : ARRAYLIST private void removeStrings( Collection collection ) { Iterator iterator = collection.iterator(); // get iterator while ( iterator.hasNext() ) if ( iterator.next() instanceof String ) iterator.remove(); // remove String object } public static void main( String args[] ) { new CollectionTest(); } } ArrayList: java.awt.Color[r=255,g=0,b=255] red white blue java.awt.Color [r=0,g=255,b=255] ArrayList after calling removeStrings: java.awt.Color[r=255,g=0,b=255] java.awt.Color[r=0,g=255,b=255] JAVA 20 Oefening: bulk operaties en arrayList. Collection interface: boolean add(Object o); boolean addAll(Collection c); void clear(); boolean contains(Object o); boolean containsAll(Collection o); boolean equals(Object o); int hashCode(); boolean isEmpty(); Iterator iterator(); boolean remove(Object o); boolean removeAll(Collection c); boolean retainAll(Collection c); int size(); Object[] toArray(); Object[] toArray(Object [] a); String arX[] = {"appel", "peer", "citroen", "kiwi"}, arY[] = {"banaan", "mango", "citroen", "kiwi", "zespri"} Behandel arX en arY als Collections en maak gebruik van de bulk operaties om volgende output te leveren: In y zit extra [banaan, mango, zespri] In x zit extra [appel, peer] x en y hebben gemeenschappelijk [citroen, kiwi] JAVA 21 Oefening: bulk operaties en arrayList. String arX[] = {"appel", "peer", "citroen", "kiwi"}, arY[] = {"banaan", "mango", "citroen", "kiwi", "zespri"} In y zit extra [banaan, mango, zespri] In x zit extra [appel, peer] x en y hebben gemeenschappelijk [citroen, kiwi] arrayList = new ArrayList(collection) Interface Collection: boolean removeAll(Collection c) Removes all this collection's elements that are also contained in the specified collection. boolean retainAll(Collection c) Retains only the elements in this collection that are contained in the specified collection (optional operation). JAVA 22 Oplossing: bulk operaties en arrayList. Collection x = Arrays.asList(arX), y = Arrays.asList(arY); ArrayList res = new ArrayList(y); res.removeAll(x); System.out.println(“In y zit extra " + res); res = new ArrayList(x); res.removeAll(y); System.out.println(“In x zit extra " + res); res = new ArrayList(x); res.retainAll(y); System.out.println("x en y hebben gemeenschappelijk "+ res); JAVA 23 5. Voorbeeld : LINKEDLIST 1 import java.util.*; public class ListTest { private static final "green", "blue", private static final "brown", "blue", String colors[] = { "black", "yellow", "violet", "silver" }; String colors2[] = { "gold", "white", "gray", "silver" }; // aanmaak en manipulatie van LinkedList objects public ListTest() { List link = new LinkedList(); List link2 = new LinkedList(); // beide lijsten opvullen for ( int count = 0; count < colors.length; count++ ) { link.add( colors[ count ] ); link2.add( colors2[ count ] ); JAVA } 24 5. Voorbeeld : LINKEDLIST 1 // ‘plak’ link2 achter link link.addAll( link2 ); link2 = null; // concatenatie van lists // release resources printList( link ); uppercaseStrings( link ); printList( link ); System.out.print( "\nDeleting elements 4 to 6..." ); removeItems( link, 4, 7 ); printList( link ); printReversedList( link ); } // einde constructor ListTest JAVA 25 5. Voorbeeld : LINKEDLIST 1 public void printList( List list ) { for ( int count = 0; count < list.size(); count++ ) System.out.print( list.get( count ) + " " ); } public void printList( Collection collection ) { Iterator iterator = collection.iterator(); while ( iterator.hasNext() ) System.out.println(iterator.next()); } JAVA 26 5. Voorbeeld : LINKEDLIST 1 // localiseer String objecten en converteer naar // hoofdletters private void uppercaseStrings( List list ) { ListIterator iterator = list.listIterator(); while ( iterator.hasNext() ) { Object object = iterator.next(); // get item if ( object instanceof String ) // check for String iterator.set( ( ( String ) object ).toUpperCase() ); } } JAVA 27 5. Voorbeeld : LINKEDLIST 1 // gebruik sublist view om een reeks element te verwijderen //van start t.e.m. end-1 private void removeItems( List list, int start, int end ) { list.subList( start, end ).clear(); // verwijder items } // druk de lijst van eind naar begin private void printReversedList( List list ) { ListIterator iterator = list.listIterator( list.size() ); System.out.println( "\nReversed List:" ); while( iterator.hasPrevious() ) System.out.print( iterator.previous() + " " ); } public static void main( String args[] ) { new ListTest(); } } // end class ListTest JAVA 28 5. Voorbeeld : LINKEDLIST 1 list: black yellow green blue violet silver gold white brown blue gray silver list: BLACK YELLOW GREEN BLUE VIOLET SILVER GOLD WHITE BROWN BLUE GRAY SILVER Deleting elements 4 to 6... list: BLACK YELLOW GREEN BLUE WHITE BROWN BLUE GRAY SILVER Reversed List: SILVER GRAY BLUE BROWN WHITE BLUE GREEN YELLOW BLACK JAVA 29 5. Voorbeeld : LINKEDLIST 2 import java.util.*; public class UsingToArray { // create LinkedList, add elements and convert to array public UsingToArray() { String colors[] = { "black", "blue", "yellow" }; LinkedList links = new LinkedList( Arrays.asList( colors ) ); links.addLast( "red" ); // add als laaste item links.add( "pink" ); // add als laaste item links.add( 3, "green" ); // insert op de 3de index plaats links.addFirst( "cyan" ); // add als eerste item JAVA 30 5. Voorbeeld : LINKEDLIST 2 // get LinkedList elements als een array colors=(String []) links.toArray(new String[ links.size() ]); // ... Levert volgende lijst:cyan, black, blue, yellow, green, red, pink Argument van toArray(Object [] a) - als a te klein is : er wordt een nieuwe array van hetzelfde runtime type aangemaakt. - als a groters is: de meegegeven array wordt gebruikt, de overige originele elementen blijven behouden behalve het element op plaats a[size] wordt null. JAVA 31 Oefening: List Implementaties. Extra methoden Interface List: void add(int index, Object o); boolean addAll(int index, Collection c); Object get(int index); int indexOf(Object o); lastIndexOf(Object o); ListIterator listIterator(); ListIterator listIterator(int index); Object remove(int index); Object set(int index, Object o); List subList(int fromIndex, int toIndex); Extra methoden LinkedList: LinkedList(); LinkedList(Collection c) ;void addFirst(Object o); void addLast(Object o); Object clone(); Object getFirst(); Object getLast(); Object removeFirst(); Object removeLast(); String toString(); Extra methoden ArrayList: ArrayList(); ArrayList(int initialCapacity); ArrayList(Collection c); Object clone(); void ensureCapacity(int minCapacity); String toString(); void trimToSize(); JAVA 32 Oefening: List Implementaties. Er zijn een aantal kisten met fruit... • Voeg de verschillende kisten samen in een ArrayList list. • Verwijder alle fruit dat met de letter ‘p’ begint uit de list. Gebruik hiervoor een eigen klasse CollectionOperaties met een methode verwijderOpLetter. • Verwijder alle fruit uit de list vanaf het eerste voorkomen van kiwi tot het laatste voorkomen van kiwi, gebruik eveneens een methode verwijderSequence uit je klasse CollectionOperaties. • Plaats het resultaat terug in een array mand en sorteer die oplopend. String kist[][] = { {"appel", "peer", "citroen", "kiwi", "perzik"}, {"banaan", "mango", "citroen", "kiwi", "zespri", "pruim"}, {"peche", "lichi", "kriek", "kers", "papaya"} }; ArrayList list; String mand[]; JAVA 33 Oplossing : List Implementaties. //... ArrayList list= new ArrayList(); for(int i = 0; i< kist.length; i++) list.addAll(Arrays.asList(kist[i])); CollectionOperaties.verwijderOpLetter(list, 'p'); CollectionOperaties.verwijderSequence(list, "kiwi"); String mand[] = (String[]) list.toArray(new String[list.size()]); Arrays.sort(mand); //... JAVA 34 Oplossing : List Implementaties. class CollectionOperaties { public static boolean verwijderOpLetter(Collection c, char letter) { boolean changed = false; Iterator it = c.iterator(); Object o; while (it.hasNext()) { if ( (o=it.next()) instanceof String && ((String) o).charAt(0)==letter ) { it.remove(); changed=true; } } return changed; } JAVA 35 Oplossing : List Implementaties. public static boolean verwijderSequence(List li, Object limit) { boolean changed = false; int first = li.indexOf(limit), last = li.lastIndexOf(limit); if (first!=-1) { li.subList(first, last+1).clear(); changed=true; } return changed; } } JAVA 36 H21: Klasse Vector – klasse ArrayList De klasse Vector is een verouderde klasse en wordt vervangen door de nieuwe klasse ArrayList. Klasse ArrayList bevat bijna dezelfde methodes als de klasse Vector. Een groot verschil is dat ArrayList niet gesynchroniseerd is en een Vector wel. JAVA 37 H 21. KLASSE Vector: methode add Vector vector = new Vector(); //capaciteit = 10 elementen vector.add( "magenta" ); magenta 0 1 2 ... 9 vector.add( "cyan" ); // "cyan" wordt op het einde van // de vector toegevoegd, dus op index 1 magenta 0 cyan 1 2 ... 9 try { vector.add( 1, "green" ); } //op index 1 wordt // "green" toegevoegd catch (ArrayIndexOutOfBoundsException exception) { exception.printStackTrace(); } magenta 0 green 1 JAVA cyan 2 3 ... 938 H 21. KLASSE Vector: methode get en type-casting Vector vector = new Vector(); String mijnString = "red"; JButton mijnButton = new JButton("kleur"); Integer mijnGetal = new Integer(5); vector.add(mijnString); vector.add(mijnButton); vector.add(mijnGetal); try { String nieuweString = (String) vector.get(0); JButton nieuweButton = (JButton) vector.get(1); Integer nieuwGetal = (Integer) vector.get(2); }//werpt een exception indien index < 0 of index >= size() catch (ArrayIndexOutOfBoundsException exception) { exception.printStackTrace(); } JAVA 39 H 21. KLASSE Vector: methodes set en setElementAt Vector vector = new Vector(); vector.add( "magenta" ); vector.add( "green" ); try { String color = (String) vector.set(1,"red"); System.out.println( "Het oorspronkelijk kleur was: " + color + "\n" ); vector.setElementAt("white",0); }//werpt een exception indien index<0 of index >= size() catch (ArrayIndexOutOfBoundsException exception) { exception.printStackTrace();} De vector bevat, na de set en setElementAt methodes, op index 0 het object "white" en op index 1 "red". Op het scherm wordt weergegeven: Het oorspronkelijke kleur was: green JAVA 40 H 21. KLASSE Vector: methodes firstElement en lastElement Methode firstElement Geeft de referentie van het eerste object van de Vector terug Methode lastElement Geeft de referentie van het laatste object van de Vector terug // het eerste en laatste element weergeven try { System.out.println( "First element: " + vector.firstElement() ); System.out.println( "Last element: " + vector.lastElement() ); } // catch exception indien de vector leeg is catch ( NoSuchElementException exception ) JAVA 41 { exception.printStackTrace(); } H 21. KLASSE Vector: methodes contains en indexOf Methode contains • contains(object) Geeft true terug indien het "object" in de Vector voorkomt, anders false. // bevat de vector al dan niet "red"? if ( vector.contains( "red" ) ) System.out.println( "\n\"red\" found at index " + vector.indexOf( "red" ) + "\n" ); else System.out.println( "\n\"red\" not found\n" ); JAVA 42 H 21. KLASSE Vector: methode remove, removeElementAt en removeAllElements Voorbeeld: ... vector.remove("red"); try { String verwijderdeKleur = (String) vector.remove(1); vector.removeElementAt(0); } // catch exception indien de index < 0 of index >= size() catch (ArrayIndexOutOfBoundsException exception) { exception.printStackTrace(); } vector.removeAllElements(); JAVA 43 H 21. KLASSE Vector en interface Enumeration private void printVector( Vector vectorToOutput ) { if ( vectorToOutput.isEmpty() ) System.out.print( "vector is empty" ); else { // iterate through the elements System.out.print( "vector contains: " ); Enumeration items = vectorToOutput.elements(); while ( items.hasMoreElements() ) System.out.print( items.nextElement() + " " ); } System.out.println( "\n" ); } De methode printVector zal alle objecten in de vector weergeven op het scherm. JAVA 44 H 21. KLASSE Vector: methodes isEmpty en elements Methode isEmpty Geeft true terug indien de vector leeg is (= size is gelijk aan 0), anders false. Methode elements Geeft een enumeration terug zodat we de vector kunnen doorlopen: alle objecten van index 0 t.e.m. index "size()-1". JAVA 45 H 21. INTERFACE Enumeration De interface Enumeration bevat twee methodes: hasMoreElements en nextElement Methode hasMoreElement Geeft true terug indien de enumeration nog objecten bevat, anders false. Methode nextElement Geeft de referentie terug van het volgend object in de Vector . Werpt een NoSuchElementException indien er geen objecten meer zijn. JAVA 46 H 21. KLASSE Stack Klasse java.util.Stack – In een stack kunnen we objecten plaatsen (push()) en objecten ophalen (pop()) of de top bekijken (peek()). – Stacks werken volgens het LIFO-principe (Last In, First Out), wat betekent dat het laatste object dat we op de stack hebben geplaatst (push()) het eerste is dat we met de methode pop() ontvangen. JAVA 47 H 21. KLASSE Stack Klasse java.util.Stack – De klasse Stack is een subklasse van Vector. Dit betekent dat we een stack kunnen maken en deze kunnen gebruiken zonder ons druk te maken over hoeveel objecten we er uiteindelijk willen in opslaan. JAVA 48 H 21. KLASSE Stack: constructor Er is één constructor voor de klasse Stack: stack1 = new Stack() Creëert een lege stack met capaciteit van 10 objecten en met de "default capacity increment". JAVA 49 H 21. KLASSE Stack: methodes De Klasse Stack bevat vijf eigen methodes: push, pop, empty, peek en search. Methode push Een object op de stack plaatsen. Methode pop Een object van de stack afhalen. Methode empty Geeft true terug indien de stack leeg is, anders false. JAVA 50 H 21. KLASSE Stack: methodes Methode peek • peek() Geeft de referentie van het object terug dat bovenaan op de stack staat (= top van de stack). Methode search • search(object) Geeft een geheel getal terug waarmee we aan de weet komen hoever onder in de stack het "object" zich bevindt. De top van de stack wordt als afstand één beschouwd. Indien het "object" niet voorkomt, dan geeft de methode –1 terug. JAVA 51 H 21. KLASSE StackTest import java.util.*; public class StackTest { public StackTest() { Stack stack = new Stack(); Een lege Stack wordt gecreëerd. // objecten creëren om in de stack te plaatsen Boolean bool = Boolean.TRUE; Character character = new Character( '$' ); Integer integer = new Integer( 34567 ); methode String string = "hello"; push voegt een Object op de top van de Stack toe. // push methode gebruiken stack.push( bool ); printStack( stack ); stack.push( character ); printStack( stack ); stack.push( integer ); printStack( stack ); stack.push( string ); printStack( stack ); JAVA 52 H 21. KLASSE StackTest // verwijder objecten van de stack try { Object removedObject = null; methode pop verwijdert het object dat op de top van de Stack staat. while ( true ) { removedObject = stack.pop(); // gebruik pop methode System.out.println( removedObject.toString() + " popped" ); printStack( stack ); } } // catch exception indien methode pop op een lege stack // werd uitgevoerd. catch ( EmptyStackException emptyStackException ) { emptyStackException.printStackTrace(); } } //einde constructor StackTest JAVA 53 H 21. KLASSE StackTest Stack erft van private void printStack( Stack stack ) Vector, dus de { klasse Stack kan ook if ( stack.empty() ) de methode System.out.print( "stack is empty" ); elements else gebruiken. Alle { objecten van de stack System.out.print( "stack contains: " ); worden doorlopen Enumeration items = stack.elements(); door behulp van // stack doorlopen Enumeration. while ( items.hasMoreElements() ) System.out.print( items.nextElement() + " " ); } System.out.println( "\n" ); // naar de volgende lijn } public static void main( String args[] ) { new StackTest(); } } // einde klasse StackTest JAVA De top van de Stack wordt als laatste weergegeven op het scherm. 54 H 21. KLASSE StackTest stack contains: true stack contains: true $ stack contains: true $ 34567 stack contains: true $ 34567 hello hello popped stack contains: true $ 34567 hello 34567 $ true 34567 popped stack contains: true $ $ popped stack contains: true true popped stack is empty java.util.EmptyStackException at java.util.Stack.peek(Stack.java:79) at java.util.Stack.pop(Stack.java:61) at StackTest.<init>(StackTest.java:32) JAVA at StackTest.main(StackTest.java:63) 55 Oefening: Stack en LinkedList. Herschrijf je eigen klasse Stack, door gebruik te maken van LinkedList. Methode push Methode pop Methode empty Methode peek Methode search JAVA 56 Oplossing: Stack en LinkedList. class EigenStack { private LinkedList stack; public EigenStack() { stack = new LinkedList(); } public Object peek() { if (stack.isEmpty()) throw new EmptyStackException() ; else return stack.get(0); } JAVA 57 Oplossing: Stack en LinkedList. public boolean empty() { return stack.isEmpty(); } public void push(Object element) { stack.addFirst(element); } public Object pop() { if (!stack.isEmpty()) return stack.removeFirst(); else throw new EmptyStackException() ; JAVA } 58 Oplossing: Stack en LinkedList. public int search(Object element) { Iterator it = stack.iterator(); int teller = 1; while (it.hasNext()) { if (element.equals(it.next())) return teller; teller++; } return -1; } JAVA 59 6. ALGORITME: public class Collections extends Object Het Collections framework voorziet een aantal algoritmen (static methoden) List algoritmen: sort binarySearch reverse shuffle fill copy Collection algoritmen: min max JAVA 60 6. ALGORITME : sort Sorteervolgorde : wordt bepaald door de implementatie van de bij het object horende compareTo methode. Wordt gedeclareerd in de interface Comparable. Deze sorteervolgorde wordt de ‘natuurlijke ordening’ genoemd. De sorteermethode is ‘stable’, bij gelijke waarden blijft de oorspronkelijke volgorde behouden. Een andere sorteervolgorde verkrijg je door een tweede argument mee te geven : dit is een Comparator object. Voorgedefinieerde comparator objecten. Collections.reverseOrder() Zelfgedefinieerde comparator objecten. 61 6. ALGORITME : sort private static final String suits[] = { "Hearts", "Diamonds", "Clubs", "Spades" }; Volgens natuurlijke ordening: Comparable: List list = new ArrayList( Arrays.asList( suits ) );//create Collections.sort( list ); // ArrayList Met voorgedefinieerde Comparator (dalend): List list = Arrays.asList( suits ); // create List Collections.sort( list, Collections.reverseOrder() ); Met zelfgedefinieerde Comparator: Een ArrayList van Time2 objecten. public class Time2 //zie hoofdstuk 8. { private int hour, minute, second; //constructors, accessors, mutators, toString ... } JAVA 62 6. ALGORITME : sort : zelfgedefinieerde Comparator. import java.util.*; public class Sort3 { public void printElements() { List list = new ArrayList(); list.add( new Time2( 6, 24, list.add( new Time2( 18, 14, list.add( new Time2( 12, 07, list.add( new Time2( 6, 14, list.add( new Time2( 8, 05, 34 05 58 22 00 ) ) ) ) ) ); ); ); ); ); // output List elements System.out.println( "Unsorted array elements:\n" + list ); // sort in order using a comparator Collections.sort( list, new TimeComparator() ); // output List elements System.out.println( "Sorted list elements:\n" + list ); } public static void main( String args[] ) { new Sort3().printElements(); JAVA } 63 6. ALGORITME : sort : zelfgedefinieerde Comparator. private class TimeComparator implements Comparator { int hourCompare, minuteCompare, secondCompare; Time2 time1, time2; // >0 object1>object2 <0 object1<object2 =0 obj.1=obj.2 public int compare( Object object1, Object object2 ) { time1 = ( Time2 ) object1; // cast de objecten naar time2 = ( Time2 ) object2; // werkelijk type hourCompare = new Integer( time1.getHour() ).compareTo( new Integer( time2.getHour() ) ); if ( hourCompare != 0 ) // test het uur eerst return hourCompare; minuteCompare = new Integer( time1.getMinute()).compareTo( new Integer( time2.getMinute() ) ); if ( minuteCompare != 0 ) // dan de minuten return minuteCompare; secondCompare = new Integer( time1.getSecond()).compareTo( new Integer( time2.getSecond() ) ); return secondCompare; // tenslotte de seconden } } } JAVA 64 6. ALGORITME : shuffle. Unsorted array elements: [06:24:34, 18:14:05, 08:05:00, 12:07:58, 06:14:22] Sorted list elements: [06:14:22, 06:24:34, 08:05:00, 12:07:58, 18:14:05] Algoritme shuffle. • Verdeelt de elementen van een list in een willekeurige volgorde. Voorbeeld: class Card //zie ook hfdst 11.7 { private String face, suit; //...constructor/get/set/toString JAVA } 65 6. ALGORITME : shuffle voorbeeld. public class Cards { private static final String suits[] = { "Hearts", "Clubs", "Diamonds", "Spades" }; private static final String faces[] ={ "Ace","Deuce","Three", "Four", "Five", "Six", "Seven", "Eight", "Nine", "Ten", "Jack", "Queen", "King" }; private List list; // maak stapel kaarten en schud door elkaar public Cards() { Card deck[] = new Card[ 52 ]; for ( int count = 0; count < deck.length; count++ ) deck[ count ] = new Card( faces[ count % 13 ], suits[ count / 13 ] ); list = Arrays.asList( deck ); Collections.shuffle( list ); } //... } JAVA 66 6. ALGORITME : reverse, fill, copy, min, max. import java.util.*; public class Algorithms1 { private String letters[] = { "P", "C", "M" }, lettersCopy[]; private List list, copyList; public Algorithms1() { list = Arrays.asList( letters ); // get List lettersCopy = new String[ 3 ]; copyList = Arrays.asList( lettersCopy ); System.out.println( "Initial list: " ); output( list ); Collections.reverse( list ); // reverse order System.out.println("\nAfter calling reverse: "); output(list); JAVA 67 6. ALGORITME : reverse, fill, copy, min, max. Collections.copy( copyList, list ); //copy List //overschrijft de elementen van copyList :dupliceert // de objecten referenties //als er copyList.size() > list.size(): // overige (laatste) elementen blijven ongewijzigd //als er copyList.size() < list.size(): // IndexOutOfBoundsException System.out.println( "\nAfter copying: " ); output(copyList); Collections.fill( list, "R" ); // fill list with R’s System.out.println( "\nAfter calling fill: " ); output(list); } JAVA 68 6. ALGORITME : reverse, fill, copy, min, max. private void output( List listRef ) { System.out.print( "The list is: " ); for ( int k = 0; k < listRef.size(); k++ ) System.out.print( listRef.get( k ) + " " ); System.out.print( "\nMax: " + Collections.max( listRef ) ); System.out.println( " Min: " + Collections.min( listRef ) ); }// er is ook een overloaded versie max en min met Comparator public static void main( String args[] ) { new Algorithms1(); } } Initial list: The list is: P C M Max: P Min: C After copying: The list is: M C P Max: P Min: C After calling reverse: The list is: M C P Max: P Min: C After calling fill: The list is: R R R Max: R Min: R JAVA 69 6. ALGORITME : binarysearch. Collections.binarySearch(list, key) Zelfde gedrag als bij Arrays Ook overloaded met als derde argument een Comparator. Indien er meerdere gelijke sleutelwaarden zijn is er geen garantie welke sleutel ervan wordt geselecteerd. JAVA 70 Oefening: Algoritme. Methoden klasse Collections: static int binarySearch(List list, Object key); static int binarySearch(List list, Object key, Comparator c); static void copy(List dest, List src); static Enumeration enumeration(Collection c); static void fill(List list, Object obj); static int indexOfSubList(List source, List target); static int lastIndexOfSubList(List source, List target); static ArrayList list(Enumeration e); static Object max(Collection coll); static Object max(Collection coll, Comparator comp); static Object min(Collection coll); static Object min(Collection coll, Comparator comp); static List nCopies(int n, Object o); static boolean replaceAll(List list, Object oldVal, Object newVal); static void reverse(List list); static Comparator reverseOrder(); static void rotate(List list, int distance); static void shuffle(List list); static void shuffle(List list, Random rnd); static Set singleton(Object o); static List singletonList(Object o); static Map singletonMap(Object key, Object value); static void sort(List list); static void sort(List list, Comparator c); static void swap(List list, int i, int j); static Collection synchronizedCollection(Collection c); //ook voor List, Map, Set, SortedMap, SortedSet static Collection unmodifiableCollection(Collection c); //ook voor List, Map, Set, SortedMap, SortedSet JAVA 71 Oefening: Algoritme. Gebruik de ArrayList list van fruit van vorige oef... • Sorteer de fruit list oplopend. • Voeg een nieuw fruit sapodilla toe aan de lijst. Gebruik hiervoor de methode addOrdered die je toevoegt in je eigen klasse CollectionOperaties. JAVA 72 Oplossing: Algoritme. Collections.sort(list); CollectionOperaties.addOrdered(list, "sapodilla"); //... public static boolean addOrdered(List li, Object key) { boolean changed = false; int index = Collections.binarySearch(li, key); if (index <0) { li.add(index*-1-1, key); changed = true; } return changed; } JAVA 73 7. SET INTERFACE. Interface Collection Interface Set Interface SortedSet HashSet is een implementatie-klasse van interface Set. TreeSet is een implementatie-klasse van interface SortedSet. JAVA 74 7. SET INTERFACE. Collectie die unieke elementen bevat. HashSet Implementatie op basis van hashtabel. TreeSet Implementatie op basis van een boomstructuur. Implementeert SortedSet: subinterface van Set. JAVA 75 7. SET : HashSet. // Voorbeeld: gebruik HashSet om dubbels te verwijderen. import java.util.*; public class SetTest { private static final String colors[] = {"red","white","blue", "green", "gray", "orange", "tan", "white", "cyan", "peach", "gray", "orange" }; public SetTest() { List list = new ArrayList( Arrays.asList( colors ) ); System.out.println( "ArrayList: " + list ); printNonDuplicates( list ); } JAVA 76 7. SET : HashSet. private void printNonDuplicates( Collection collection ) { Set set = new HashSet( collection ); Iterator iterator = set.iterator(); System.out.println( "\nNonduplicates are: " ); while ( iterator.hasNext() ) System.out.print( iterator.next() + " " ); System.out.println(); } JAVA 77 7. SET : HashSet. public static void main( String args[] ) { new SetTest(); } } ArrayList: [red, white, blue, green, gray, orange, tan, white, cyan, peach, gray, orange] Nonduplicates are: red cyan white tan gray green orange blue peach JAVA 78 7. SET : TreeSet. import java.util.*; // Gebruik TreeSet om een array te sorteren en dubbels te // elimineren. // Illustreert ‘range view’ methoden: selectie van een // deel van de Collection public class SortedSetTest { private static final String names[] = { "yellow","green","black","tan","grey", "white","orange","red","green" }; JAVA 79 7. SET : TreeSet. public SortedSetTest() { //array names = { "yellow","green","black","tan", // "grey","white","orange","red","green" }; SortedSet tree = new TreeSet( Arrays.asList( names ) ); System.out.println( "set: " ); printSet( tree ); yellow green black tan grey white orange red JAVA 80 7. SET : TreeSet. // alle elementen die < zijn dan element "orange" System.out.print( "\nheadSet (\"orange\"): " ); printSet( tree.headSet( "orange" ) ); // alle elementen die >= zijn dan element "orange" System.out.print( "tailSet (\"orange\"): " ); printSet( tree.tailSet( "orange" ) ); // het eerste en het laatste element System.out.println( "first: " + tree.first() ); System.out.println( "last : " + tree.last() ); } JAVA 81 7. SET : TreeSet. private void printSet( SortedSet set ) { Iterator iterator = set.iterator(); while ( iterator.hasNext() ) System.out.print( iterator.next() + " " ); System.out.println(); } public static void main( String args[] ) { new SortedSetTest(); } } set: black green grey orange red tan white yellow headSet ("orange"): tailSet ("orange"): first: black last : yellow black green grey orange red tan white yellow JAVA 82 8. MAP INTERFACE. Interface Map Interface SortedMap HashMap en Hashtable zijn implementatieklassen van Map. TreeMap is een implementatie-klasse van SortedMap. De klasse Properties is een subklasse van Hashtable. JAVA 83 8. KLASSE HashMap : inleiding Klasse java.util.HashMap – Een hash-map wijst sleutels toe aan waarden. De waarden en sleutels kunnen gelijk welk Java-object zijn. – Vb.: hashMap "Werknemers" sleutel 123 566 411 899 455 178 … JAVA waarde KETERS SANDRA WAERLOP JURGEN 84 8. KLASSE HashMap : methode get Methode get – Aan de hand van een sleutel kunnen we de overeenkomstige waarde ophalen Object get(Object sleutel) • Geeft de overeenkomstige waarde terug of geeft null terug indien de sleutel niet in de hash-tabel voorkomt. • Zowel de sleutel als de value kunnen null zijn. JAVA 85 8. KLASSE HashMap : hashing – Een hash-tabel is een gegevensstructuur die gebruik maakt van hashing: • De sleutel wordt omgezet naar een array index. Met deze index wordt de waarde opgezocht. Deze basistechniek heet hashing. • Indien twee verschillende sleutels dezelfde array index opleveren dan spreekt men van een collision. JAVA 86 8. KLASSE HashMap : hash bucket – Om collisions te voorkomen maakt JAVA gebruik van "hash bucket (= emmer)": • De hash-map bestaat uit cellen. Elke cel is een "hash bucket". Een koppel sleutel-waarde wordt toegekend aan een bepaalde "bucket". De techniek hashing bepaalt in welke bucket het koppel sleutel-waarde terechtkomt. JAVA 87 8. KLASSE HashMap : methode put Methode put – We kunnen een koppel sleutel-waarde in de hash-map zetten door de methode put Object put(Object sleutel, Object waarde) • Geeft de voorgaande waarde terug of geeft null terug indien de sleutel nog niet in de hash-tabel voorkwam. • Werpt een NullPointerException indien de sleutel of de waarde gelijk is aan null. 88 JAVA 8. KLASSE HashMap : capaciteit en laadfactor Hash-mappen hebben een capaciteit en een laadfactor. • De capaciteit is het aantal emmers ("buckets") dat de hash-map bevat. • De laadfactor is een getal tussen 0 en 1. Deze vertelt ons hoe vol een hash-map kan worden voordat de capaciteit wordt verhoogd. Als we de laadfactor niet opgeven wanneer we een hash-map creëren, wordt deze ingesteld op 0.75. Dit betekent dat als het aantal vermeldingen 75% van de capaciteit bereikt, de capaciteit wordt verhoogd met de methode rehash(). JAVA 89 8. KLASSE HashMap: constructoren Er zijn meerdere constructoren voor de klasse HashMap: hashMap1 = new HashMap() Creëert een lege hash-tabel met een capaciteit van 16 en een laadfactor 0.75. hashMap2 = new HashMap(capaciteit) Creëert een lege hash-tabel met een capaciteit aangegeven door de integer “capaciteit“ en een laadfactor 0.75. HashMap3 = new HashMap(capaciteit, laadfactor) Creëert een lege hash-tabel met een capaciteit aangegeven door de integer “capaciteit“ en een laadfactor aangegeven door de float “laadfactor“. HashMap4 = new HashMap(hashMap1) Creëert hash-tabel met dezelfde mapping als hashMap1 JAVA 90 8. KLASSE HashMap: VOORBEELD Voorbeeld – Van een ingegeven zin wordt er afgebeeld hoeveel keer een bepaald woord erin voorkomt. – De sleutels zijn de woorden. De overeenkomstige waarden zijn gehele getallen. Deze getallen stellen het aantal keer, dat een woord in de zin voorkomt, voor. JAVA 91 8. KLASSE HashMap: VOORBEELD JAVA 92 8. KLASSE HashMap: WordTypeCount import java.util.*; … public class WordTypeCount extends JFrame { … private HashMap map; public WordTypeCount() { … map = new HashMap(); JAVA Een lege hashMap creëren. 93 8. KLASSE HashMap: WordTypeCount goButton = new JButton( "Go" ); goButton.addActionListener( new ActionListener() { // anonieme innerklasse public void actionPerformed( ActionEvent event ) { createMap(); display.setText( createOutput() ); } } // einde anonieme innerklasse ); // einde oproep naar addActionListener … }// einde constructor Indien de gebruiker op de button "Go" klikt, dan zullen de methodes createMap en createOutput opgeroepen JAVA 94 worden. 8. KLASSE HashMap: WordTypeCount // // // // Illustreert het gebruik van een HashMap: Telt het voorkomen van elk woord uit een tekst (JTextField) en bergt de frequentie tabel op in een String // creëer een map en vul met de woorden private void createMap() { String input = inputField.getText(); StringTokenizer tokenizer = new StringTokenizer( input ); while ( tokenizer.hasMoreTokens() ) { String word = tokenizer.nextToken().toLowerCase(); if ( map.containsKey( word ) ) // als de map het woord bevat { Integer count = (Integer) map.get( word ); // get value en map.put(word,new Integer(count.intValue()+1));// verhoog } else // anders voeg nieuw woord toe in map met een value 1 map.put( word, new Integer( 1 ) ); Uitleg: zie } JAVA 95 volgende slide } 8. KLASSE HashMap: WordTypeCount if (map.containsKey( word ) ) { // overeenkomstige waarde opvragen en met één verhogen: Integer count = (Integer) map.get( word ); map.put( word, new Integer( count.intValue() + 1 ) ); } else // de sleutel "word" en waarde 1 in de hash-map zetten map.put( word, new Integer( 1 ) ); Indien het woord "word" (= sleutel) reeds in de hash-map voorkomt, dan wordt zijn overeenkomstige waarde (count) met één verhoogd en terug in de hash-map geplaatst. Anders wordt het woord "word" (=sleutel) en de waarde 1 in de hash-map geplaatst. De methode intValue zet de waarde van de Integer om JAVA 96 naar een int. 8. KLASSE HashMap: WordTypeCount // creëer een string die al de sleutel-waarden koppels van // de map bevat private String createOutput() { StringBuffer output = new StringBuffer( "" ); Iterator keys = map.keySet().iterator(); while ( keys.hasNext() ) // doorloop al de sleutels { Object currentKey = keys.next(); output.append( currentKey +"\t"+ map.get(currentKey) + "\n" ); } output.append( "size: " + map.size() + "\n" ); output.append( "isEmpty: " + map.isEmpty() + "\n" ); return output.toString(); } JAVA 97 8. MAP INTERFACE. Verzameling van key-value paren. Bij elke sleutel hoort precies één waarde. Implementaties van interface Map HashMap Hashtable Elementen opgeslagen in hash-tabel. Zoals HashMap maar verouderde versie. Werpt een NullPointerException indien de sleutel of value null is. TreeMap Elementen opgeslagen in boomstructuur. Implementatie van SortedMap subinterface van Map. Gebruik de natuurlijke volgorde of een Comparator. JAVA 98 8. Klasse Hashtable – klasse HashMap De klasse Hashtable is een verouderde klasse en wordt vervangen door de nieuwe klasse HashMap. Klasse HashMap bevat bijna dezelfde methodes als de klasse Hashtable. Een groot verschil is dat HashMap niet gesynchroniseerd is en een Hashtable wel. -> Volgende slide: hetzelfde voorbeeld "WordTypeCount”, door middel van Hashtable table = new Hashtable(); JAVA 99 8. KLASSE Hashtable: WordTypeCount // hash-tabel opvullen met invoer van de gebruiker private void createTable() { String input = inputField.getText(); StringTokenizer words = new StringTokenizer( input, " \n\t\r" ); while ( words.hasMoreTokens() ) { String word = words.nextToken().toLowerCase(); // indien de sleutel "word" reeds in de hashtable "table" voorkomt. if ( table.containsKey( word ) ) { // overeenkomstige waarde opvragen en met één verhogen: Integer count = (Integer) table.get( word ); table.put( word, new Integer( count.intValue() + 1 ) ); } else // de sleutel "word" en waarde 1 in de hash-tabel zetten table.put( word, new Integer( 1 ) ); } // einde while JAVA 100 } // einde methode createTable 8. KLASSE Hashtable: WordTypeCount // string creëren die alle sleutels en overeenkomstige waarden // van de hash-tabel bevat Geeft een enumeration private String createOutput() terug zodat we de hash{ table kunnen doorlopen. String output = ""; De enumeration bevat Enumeration keys = table.keys(); alle sleutels. // de sleutels doorlopen while ( keys.hasMoreElements() ) { Object currentKey = keys.nextElement(); // het koppel sleutel-waarde toevoegen aan de string output += currentKey + "\t" + table.get( currentKey ) + "\n"; } output += "size: " + table.size() + "\n"; output += "isEmpty: " + table.isEmpty() + return output; } // einde methode createOutput JAVA Geeft het aantal koppels sleutels"\n"; waarden, die de hash-tabel bevat, 101 terug 8. KLASSE Hashtable: WordTypeCount JAVA 102 H21. KLASSE Properties : inleiding Klasse java.util.Properties – Een properties-tabel is een hash-tabel waarbij de sleutels en waarden altijd String zijn. • De klasse Properties is een subklasse van Hashtable. – Doel van Properties: deze klasse biedt een eenvoudige manier om op de property koppels (=tekst gebaseerde gegevens) als bestand op schijf te bewaren en terug op te laden. WORDT LATER UITGELEGD JAVA 103 Oefening: Set en Map. Methode interface Map: void clear(); boolean containsKey(Object key); boolean containsValue(Object value); Set entrySet() ; boolean equals(Object o); Object get(Object key); int hashCode(); boolean isEmpty(); Set keySet(); Object put(Object key, Object value); void putAll(Map t); Object remove(Object key); int size(); Collection values(); Methoden interface Map.Entry: Boolean equals(Object o); Object getKey(); Object getValue(); int hashCode(); Object setValue(); JAVA 104 Oefening: Set en Map. • Berg de fruit list van vorige oefeningen in een boom op zodat dubbels geëlimineerd worden. Er moet ook de mogelijkheid zijn de bijhorende prijs (decimale waarde) bij te houden. • Doorloop de boom in lexicaal oplopende volgorde en vraag telkens de bijhorende prijs, die je mee in de boom opbergt. • Druk vervolgens de volledige lijst in twee kolommen (naam : prijs) in lexicaal oplopende volgorde af op het scherm. JAVA 105 Oplossing: Set en Map. TreeMap fruit = new TreeMap(); Iterator it = list.iterator(); while ( it.hasNext() ) fruit.put(it.next(), null); it = fruit.keySet().iterator(); while ( it.hasNext() ) { String name = (String) it.next(); double prijs = Double.parseDouble(JOptionPane.showInputDialog(null, "Prijs van " + name)); fruit.put(name, new Double(prijs) ); } it = fruit.entrySet().iterator(); while ( it.hasNext() ) { Map.Entry me = (Map.Entry) it.next(); JAVA+ me.getValue());} System.out.println(me.getKey() + "\t" 106 9. SYNCHRONIZATION WRAPPERS. De collections van het Collections framework zijn unsynchronized. Via synchronization wrapper klasse converteren we collections tot synchronized versies. public static Collections methoden: Collection synchronizedCollection (Collection c) List synchronizedList( List aList) Set synchronizedSet(Set s) SortedSet synchronizedSortedSet(SortedSet s) Map synchronizedMap(Map m) SortedMap synchronizedSortedMap(SortedMap m) Vb: List list = Collections.synchronizedList(new ArrayList() );107 10. UNMODIFIABLE WRAPPERS. Convertie naar niet wijzigbare collections. Throw UnsupportedOperationException bij poging tot wijzigen van collectie. public static Collections methoden: Collection unmodifiableCollection (Collection c) List unmodifiableList( List aList) Set unmodifiableSet(Set s) SortedSet unmodifiableSortedSet(SortedSet s) Map unmodifiableMap(Map m) SortedMap unmodifiableSortedMap(SortedMap m) JAVA 108 11. ABSTRACT IMPLEMENTATIONS. Er zijn abstracte implementaties van de collection interfaces die als basis voor een zelfgedefiniëerde implementatie kunnen dienen. AbstractCollection AbstractList AbstractMap AbstractSequentialList AbstractSet JAVA 109 OVERZICHT Er kunnen dubbels voorkomen/ Geen associatieve toegang nodig NEE JA JA ArrayList Vooral achteraan toevoegen / Veel geïndexeerde toegang Is er een ordeningscriterium? NEE LinkedList JA NEE Is enkel de sleutel nodig? NEE JA Is enkel de sleutel nodig? TreeMap TreeSet NEE JA HashMap HashSet