Programação Orientada por Objectos - Aula 3
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Aula 3
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
2009/2010 Programação Orientada por Objectos 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) outra2009/2010 Programação Orientada por Objectos 3
Interfaces: definição
public interface Comparable<T> { int compareTo(T object);}
public interface Queue<E> { E element(); void add(E e); void remove();}
2009/2010 Programação Orientada por Objectos 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. T é um parâmetro. O correspondente argumento tem de ser um tipo.
Interfaces: implementaçãopublic class Rational implements Comparable<Rational> { private int numerator; private int denominator; … public int compareTo(final Rational another) { int leftNumerator = getNumerator() * another.getDenominator(); int rightNumerator = another.getNumerator() * getDenominator();
if (leftNumerator > rightNumerator) return 1; if (leftNumerator < rightNumerator) return -1; return 0; } …}
2009/2010 Programação Orientada por Objectos 5
public class Rational implements Comparable<Rational> { private int numerator; private int denominator; … public int compareTo(final Rational another){ return getNumerator() * another.getDenominator() - another.getNumerator() * getDenominator(); } …}
Implementação
Interfaces: implementação
2009/2010 Programação Orientada por Objectos 6
«interface»Comparable<T →
Rational>
Rational
Relação de realização
Comparable<T → Rational>
Rational
Interfaces: polimorfismo
public class MyList implements Queue<Customer> {
…
}
public class MyListTester {
…
public static void main(final String[] arguments) { Queue<Customer> customerQueue = new MyList();
… }
…
}2009/2010 Programação Orientada por Objectos 7
Queue<E → Customer>
MyList
Interfaces: nomes
Adjectivo denotando possibilidade de realizar determinadas operações (e.g., Comparable)
Nome denotando conceito cujo comportamento será implementado (e.g., Queue)
2009/2010 Programação Orientada por Objectos 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?
2009/2010 Programação Orientada por Objectos 9
Lista genérica?
public class ArrayList { private Object[] elements;
…}
2009/2010 Programação Orientada por Objectos 10
- elements
*ObjectArrayList
Room
Lista genérica: implementação
public class ArrayList<E> { private E[] elements;
…}
2009/2010 Programação Orientada por Objectos 11
ArrayList<E → Room>
Room*
- elements
ArrayListE
«bind» <E → Room>
- elements : E [*]
Notação UML para classes genéricas (também conhecidas por modelos ou templates).
Classe genérica. E 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()); }
}
2009/2010 Programação Orientada por Objectos 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<E> {
Node<E> firstNode = null; Node<E> currentNode = null; …
private static class Node<E> {
private Node<E> nextNode; private E element;
private Node(final Node<E> nextNode, final E element) { this.nextNode = nextNode; this.element = element; }
} …}2009/2010 Programação Orientada por Objectos 13
Classe embutida (nested) privada. A classe LinkedList<E> tem acesso aos membros privados de Node<E>.
Lista ligada genérica: notação
2009/2010 Programação Orientada por Objectos 14
LinkedListE
NodeE
- nextNode: Node- element: E
LinkedListE
- firstNode: Node<E>- currentNode: Node<E>
NodeE
- nextNode: Node- element: E
Notações para o embutimento.
LinkedList::NodeE
- nextNode: Node- element: E
LinkedListE
- firstNode: Node<E>- currentNode: Node<E>
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()); }
}
2009/2010 Programação Orientada por Objectos 15
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<E →
Room>
: Node<E → Room>
firstNode currentNodenextNode
element element
nextNode = null
: Room
: Node<E → Room>
: Room
Lista ligada genérica: inserir no início
public class LinkedList<E> {
Node<E> firstNode = null; …
private static class Node<E> { …
private Node(final Node<E> nextNode, final E element) { this.nextNode = nextNode; this.element = element; } }
public void addFirst(final E newElement) { firstNode = new Node<E>(firstNode, newElement); } …}
2009/2010 Programação Orientada por Objectos 17
Lista ligada genérica: inserir no início
2009/2010 Programação Orientada por Objectos 18
rooms : LinkedList<E →
Room>
: Node<E → Room>
firstNode currentNodenextNode
element element
nextNode = null
: Room
: Node<E → Room>
: RoomnewElement : Room
: Node<E → Room>
nextNode
element
firstNode
Lista ligada genérica: remover do início
public class LinkedList<E> {
…
public void removeFirst() { if (isEmpty()) throw new NoSuchElementException(…);
if (currentNode == firstNode) currentNode = currentNode.nextNode;
Node<E> nextFirstNode = firstNode.nextNode; firstNode.element = null; firstNode.nextNode = null; firstNode = nextFirstNode; }
…
}2009/2010 Programação Orientada por Objectos 19
Lista ligada genérica: remover do início
2009/2010 Programação Orientada por Objectos 20
rooms : LinkedList<E →
Room>
: Node<E → Room>
firstNode currentNodenextNode
element element
nextNode = null
: Room
: Node<E → Room>
: Room
element = null
nextFirstNode : «ref» Node<E → Room>
firstNode
Lista ligada genérica: inserir no fim
public class LinkedList<E> {
…
public void addLast(final E element) { if (firstNode == null) firstNode = new Node<E>(null, element); else lastNode().nextNode = new Node<E>(null, element); }
private Node<E> lastNode() { Node<E> node = firstNode;
while (node.nextNode != null) node = node.nextNode;
return node; }
…}
2009/2010 Programação Orientada por Objectos 21
Lista ligada genérica: inserir no fim
public class LinkedList<E> {
…
public void addLast(final E element) { if (firstNode == null) firstNode = new Node<E>(null, element); else { Node<E> lastNode = firstNode;
while (lastNode.nextNode != null) lastNode = lastNode.nextNode;
lastNode.nextNode = new Node<E>(null, element); } }
…}
2009/2010 Programação Orientada por Objectos 22
Lista ligada genérica: inserir no fim
2009/2010 Programação Orientada por Objectos 23
rooms : LinkedList<E →
Room>
: Node<E → Room>
firstNode currentNodenextNode
element element
nextNode = null
: Room
: Node<E → Room>
: Room
lastNode : «ref» Node<E → Room>
nextNode = null
: Node<E → Room>
nextNode
newElement : Roomelement
Lista ligada genérica: passar ao seguinte
public class LinkedList<E> {
…
public E next() { if (!hasNext()) throw new NoSuchElementException(“…");
if (currentNode == null) currentNode = firstNode; else currentNode = currentNode.nextNode;
return currentNode.element; }
…}
2009/2010 Programação Orientada por Objectos 24
Lista ligada genérica: passar ao seguinte
2009/2010 Programação Orientada por Objectos 25
rooms : LinkedList<E →
Room>
: Node<E → Room>
firstNode currentNodenextNode
element element
nextNode = null
: Room
: Node<E → Room>
: Room
nextNode = null
: Node<E → Room>
nextNode
newElement : Roomelement
currentNode
Lista ligada genérica: notação
2009/2010 Programação Orientada por Objectos 26
LinkedList
E
Node
E
- element: EnextNode
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()); }
}
2009/2010 Programação Orientada por Objectos 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()); }
}
2009/2010 Programação Orientada por Objectos 28
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
2009/2010 Programação Orientada por Objectos 29
LinkedList
E
Node
E
- element: EnextNode
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
2009/2010 Programação Orientada por Objectos 30
Mais tarde voltaremos a este assunto.
Programação Orientada por Objectos
A reter…
Interfaces Definem comportamentos (adjectivam) Classes implementam-nas
Listas Listas ligadas Operações sobre listas ligadas Introdução aos iteradores
2009/2010Página
31
Programação Orientada por Objectos
A ler para a próxima aula…
Classes relativas a colecções na API do Java
Capítulos 1 a 10 e 16 do livro:
Y. Daniel Liang, Introduction to Java Programming, 7.ª edição, Prentice-Hall, 2008.ISBN: 978-0-13-605966-0
2009/2010Página
32
Programação Orientada por Objectos
Aula 3: Sumário
Interfaces Listas e listas ligadas Iteradores
2009/2010Página
33