Apresentação 14

InterfacesListas e listas ligadasIteradores

Na aula anterior

Polimorfismo de subtipos Classes e operações polimórficas Herança Ligação estática e ligação dinâmica Classes abstractas e classes concretas Operações abstractas

Análise, desenho e implementação Dicionário do domínio Conceitos Conceitos concretos e conceitos abstractos

2013/2014 Fundamentos de Programação 2

Interfaces

Definem um comportamento que as classes podem implementar

Contêm apenas constantes e declarações de operações (e tipos embutidos)

Classes podem implementar interfaces

Uma classe pode implementar várias interfaces, embora possa derivar apenas de uma outra classe

Uma interface pode estender (derivar de) outra2013/2014 Fundamentos de Programação 3

Interfaces: definição

public interface Comparable<Type> { int compareTo(Type object);}

public interface Queue<Item> { Item element(); void add(Item item); void remove();}

2013/2014 Fundamentos de Programação 4

Operações apenas declaradas. Não se define qualquer método. Não é necessário usar o qualificador abstract.

Operações públicas por omissão.

Nota: A interface Queue é um pouco diferente na biblioteca do Java!

Interface genérica. Type é um parâmetro. O correspondente argumento tem de ser um tipo.

Interfaces: implementaçãopublic final class Rational implements Comparable<Rational> { private final int numerator; private final int denominator; … @Override public int compareTo(final Rational another) { final int leftNumerator = getNumerator() * another.getDenominator(); final int rightNumerator = another.getNumerator() * getDenominator();

if (leftNumerator > rightNumerator) return 1; if (leftNumerator < rightNumerator) return -1; return 0; } …}

2013/2014 Fundamentos de Programação 5

public final class Rational implements Comparable<Rational> { private final int numerator; private final int denominator; … public int compareTo(final Rational another){ … } …}

Implementação

Interfaces: implementação

2013/2014 Fundamentos de Programação 6

«interface»Comparable<Type →

Rational>

Rational

Relação de realização

Comparable<Type → Rational>

Rational

Interfaces: polimorfismo

public class CustomerQueue implements Queue<Customer> {

…

}

public class MyQueueTester {

…

public static void main(final String[] arguments) { Queue<Customer> customerQueue = new CustomerQueue();

… }

…

}2013/2014 Fundamentos de Programação 7

Queue<Item → Customer>

CustomerQueue

Interfaces: nomes

Adjectivo denotando possibilidade de realizar determinadas operações (e.g., Comparable)

Nome denotando conceito cujo comportamento será implementado (e.g., Queue)

2013/2014 Fundamentos de Programação 8

Caso semelhante ao das classes abstractas, mas1. não há qualquer herança de

implementação (i.e., de atributos não constantes e métodos) e

2. uma classe que implemente a interface pode simultaneamente implementar outras interfaces.

Genericidade

Precisa-se de classes semelhantes Com operações semelhantes Com atributos semelhantes Variando apenas em alguns tipos (e.g., o

tipo dos elementos a guardar em diferentes listas)

É necessário definir essas classes separadamente?

2013/2014 Fundamentos de Programação 9

Lista genérica?

public class ArrayList { private Object[] items;

…}

2013/2014 Fundamentos de Programação 10

- items

*ObjectArrayList

Room

Lista genérica: implementação

public class ArrayList<Item> { private Item[] items;

…}

2013/2014 Fundamentos de Programação 11

ArrayList<Item → Room>

Room*

- items

ArrayListItem

«bind» <Item → Room>

- items : Item [*]

Notação UML para classes genéricas (também conhecidas por modelos ou templates).

Classe genérica. Item é um parâmetro. O correspondente argumento tem de ser um tipo.

Lista genérica: utilização

public class Floor {

private ArrayList<Room> rooms = new ArrayList<Room>();

public Floor(final int numberOfRooms) { for (int roomNumber = 1; roomNumber != numberOfRooms + 1; roomNumber++) rooms.addFirst(new Room(roomNumber)); }

public void show() { while (rooms.hasNext()) out.println(rooms.next()); }

}

2013/2014 Fundamentos de Programação 12

Inserir novo elemento no início ou a meio da lista implica «empurrar» elementos existentes para «fazer espaço».

Para fazer isto o que é preciso?

Lista ligada genérica: implementação

public class LinkedList<Item> {

private Node<Item> firstNode = null; private Node<Item> currentNode = null; …

private static class Node<Item> {

private Node<Item> nextNode; private Item item;

private Node(final Node<Item> nextNode, final Item item) { this.nextNode = nextNode; this.item = item; }

} …}2013/2014 Fundamentos de Programação 13

Classe embutida (nested) privada. A classe LinkedList<Item> tem acesso aos membros privados de Node<Item>.

Lista ligada genérica: notação

2013/2014 Fundamentos de Programação 14

LinkedListItem

NodeItem

- nextNode: Node- item: Item

LinkedListItem

- firstNode: Node<Item>- currentNode: Node<Item>

NodeItem

- nextNode: Node- item: Item

Notações para o embutimento.

LinkedList::NodeItem

- nextNode: Node- item: Item

LinkedListItem

- firstNode: Node<Item>- currentNode: Node<Item>

Lista ligada genérica: utilização

public class Floor {

private LinkedList<Room> rooms = new LinkedList<Room>();

public Floor(final int numberOfRooms) { for (int roomNumber = 1; roomNumber != numberOfRooms + 1; roomNumber++) rooms.addFirst(new Room(roomNumber)); }

public void show() { while (rooms.hasNext()) out.println(rooms.next()); }

}

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Inserir novo elemento no início ou no meio da lista não implica «empurrar» elementos existentes!

Lista ligada genérica: Exemplo

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rooms : LinkedList<Item →

Room>

: Node<Item → Room>

firstNode currentNodenextNode

item item

nextNode = null

: Room

: Node<Item → Room>

: Room

Lista ligada genérica: inserir no início

public class LinkedList<Item> {

private Node<Item> firstNode = null; …

private static class Node<Item> { …

private Node(final Node<Item> nextNode, final Item item) { this.nextNode = nextNode; this.item = item; } }

public void addFirst(final Item newItem) { firstNode = new Node<Item>(firstNode, newItem); } …}

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Lista ligada genérica: inserir no início

2013/2014 Fundamentos de Programação 18

rooms : LinkedList<Item →

Room>

: Node<Item → Room>

firstNode currentNodenextNode

item item

nextNode = null

: Room

: Node<Item → Room>

: RoomnewItem : Room

: Node<Item → Room>

nextNode

item

firstNode

Lista ligada genérica: remover do início

public class LinkedList<Item> {

…

public void removeFirst() { if (isEmpty()) throw new NoSuchElementException(…);

if (currentNode == firstNode) currentNode = currentNode.nextNode;

Node<Item> nextFirstNode = firstNode.nextNode; firstNode.item = null; firstNode.nextNode = null; firstNode = nextFirstNode; }

…

}2013/2014 Fundamentos de Programação 19

Lista ligada genérica: remover do início

2013/2014 Fundamentos de Programação 20

rooms : LinkedList<Item →

Room>

: Node<Item → Room>

firstNode currentNodenextNode

item item

nextNode = null

: Room

: Node<Item → Room>

: Room

item = null

nextFirstNode : «ref» Node<Item → Room>

firstNode

Lista ligada genérica: inserir no fim

public class LinkedList<Item> {

…

public void addLast(final Item newItem) { if (firstNode == null) firstNode = new Node<Item>(null, newItem); else lastNode().nextNode = new Node<Item>(null, newItem); }

private Node<Item> lastNode() { Node<Item> node = firstNode;

while (node.nextNode != null) node = node.nextNode;

return node; }

…}

2013/2014 Fundamentos de Programação 21

Lista ligada genérica: inserir no fim

public class LinkedList<Item> {

…

public void addLast(final Item newItem) { if (firstNode == null) firstNode = new Node<Item>(null, newItem); else { Node<Item> lastNode = firstNode;

while (lastNode.nextNode != null) lastNode = lastNode.nextNode;

lastNode.nextNode = new Node<Item>(null, newItem); } }

…}

2013/2014 Fundamentos de Programação 22

Lista ligada genérica: inserir no fim

2013/2014 Fundamentos de Programação 23

rooms : LinkedList<Item →

Room>

: Node<Item → Room>

firstNode currentNodenextNode

item item

nextNode = null

: Room

: Node<Item → Room>

: Room

lastNode : «ref» Node<Item → Room>

nextNode = null

: Node<Item → Room>

nextNode

newItem : Roomitem

Lista ligada genérica: passar ao seguinte

public class LinkedList<Item> {

…

public Item next() { if (!hasNext()) throw new NoSuchElementException("…");

if (currentNode == null) currentNode = firstNode; else currentNode = currentNode.nextNode;

return currentNode.item; }

…}

2013/2014 Fundamentos de Programação 24

Lista ligada genérica: passar ao seguinte

2013/2014 Fundamentos de Programação 25

rooms : LinkedList<Item →

Room>

: Node<Item → Room>

firstNode currentNodenextNode

item item

: Room

: Node<Item → Room>

: Room

nextNode = null

: Node<Item → Room>

nextNode

item

currentNode

: Room

Lista ligada genérica: notação

2013/2014 Fundamentos de Programação 26

LinkedList

Item

Node

Item

- item: ItemnextNode

firstNode

currentNode 0..1

0..1

0..10..1

Esta solução não permite percorrer a lista mais do que uma vez em paralelo!

0..1

0..1

1

*

Lista ligada genérica: iteradores

public class Floor {

private LinkedList<Room> rooms = new LinkedList<Room>();

public Floor(final int numberOfRooms) { for (int roomNumber = 1; roomNumber != numberOfRooms + 1; roomNumber++) rooms.add(new Room(roomNumber)); }

public void show() { while (rooms.hasNext()) out.println(rooms.next()); }

}

2013/2014 Fundamentos de Programação 27

Lista ligada genérica: iteradores

public class Floor {

private LinkedList<Room> rooms = new LinkedList<Room>();

public Floor(final int numberOfRooms) { for (int roomNumber = 1; roomNumber != numberOfRooms + 1; roomNumber++) rooms.add(new Room(roomNumber)); }

public void show() { LinkedList<Room>.Iterator i = rooms.iterator(); while(i.hasNext()) out.println(i.next()); }

}

2013/2014 Fundamentos de Programação 28

Lista ligada genérica: iteradores

public class Floor {

private LinkedList<Room> rooms = new LinkedList<Room>();

public Floor(final int numberOfRooms) { for (int roomNumber = 1; roomNumber != numberOfRooms + 1; roomNumber++) rooms.add(new Room(roomNumber)); }

public void show() { Iterator<Room> i = rooms.iterator(); while(i.hasNext()) out.println(i.next()); }

}

2013/2014 Fundamentos de Programação 29

Iterator é umaclasse interna

(inner). As suas instâncias têm

uma ligação implícita à

instância da classe envolvente

que as criou. A ver com

pormenor mais tarde.

Lista ligada genérica: notação

2013/2014 Fundamentos de Programação 30

LinkedList

Item

Node

Item

- item: ItemnextNode

firstNode currentNode

0..10..1

0..1

Esta solução permite percorrer a lista mais do que uma vez em paralelo!

Iterator

LinkedList.this

*

0..1

0..1

*

*

1

Iteradores

Permitem iterar ao longo de uma sequência de elementos, actuando sobre essa sequência

A uma sequência podem associar-se vários iteradores

Classes que forneçam iteradores podem ser usadas em ciclos for-each…

… mas têm de implementar a interface Iterable

2013/2014 Fundamentos de Programação 31

Lista ligada genérica: iteradores

public class Floor {

private LinkedList<Room> rooms = new LinkedList<Room>();

public Floor(final int numberOfRooms) { for (int roomNumber = 1; roomNumber != numberOfRooms + 1; roomNumber++) rooms.add(new Room(roomNumber)); }

public void show() { for (Room room : rooms) out.println(room); }

}

2013/2014 Fundamentos de Programação 32

Mais tarde voltaremos a este assunto.

Fundamentos de Programação

A reter…

Interfaces Definem comportamentos (adjectivam) Classes implementam-nas

Listas Listas ligadas Operações sobre listas ligadas Introdução aos iteradores

2013/2014Página

33

Fundamentos de Programação

Sumário

Interfaces Listas e listas ligadas Iteradores

2013/2014Página

34