劉志梅2017710101152.《面向物件程式設計（java）》第十一週學習總結
實驗十一 集合
實驗時間 2018-11-8
1、實驗目的與要求
(1) Java最初版本只為最常用的資料結構提供了很少的一組類：Vector、Stack、Hashtable、BitSet與Enumeration介面，其中的Enumeration介面提供了一種用於訪問任意容器中各個元素的抽象機制。
佇列介面指出可以在佇列的尾部新增元素，在佇列的頭部刪除元素，並且可以查詢佇列中元素的個數。
佇列通常有兩種實現方式：一種是使用迴圈陣列，另一種是使用連結串列。
（實際上，Java類庫沒有名為CircularArrayQueue和LinkedListQueue的類）
迴圈陣列是一個有界集合，即容量有限；如果程式中要收集的物件數量沒有上限，就最好使用連結串列來實現。
在Java類庫中，集合類的基本介面是Collection介面，這個介面有兩個基本方法（add方法用於向集合中新增元素；iterator方法用於返回一個實現了Iterator介面的物件）。
元素被訪問的順序取決於集合型別；Java的迭代器認為是位於兩個元素之間（當呼叫next時，迭代器就越過下一個元素，並返回剛剛越過的那個元素的引用）。
由於Collection與Iterator都是泛型介面，可以編寫操作任何集合型別的實用方法。
集合有兩個基本介面：Collection和Map。
(2) 連結串列是一個有序集合，每個物件的位置十分重要；與next方法一樣，previous方法返回越過的物件；
當用一個剛剛由Iterator方法返回，並且指向連結串列表頭的迭代器呼叫add操作時，新新增的元素將變成列表的新表頭。
(3) 連結串列和陣列可以按照人們的意願排列元素的次序。
散列表可以快速的查詢所需要的物件，散列表為每個物件計算一個整數，稱為雜湊碼，雜湊碼是由物件的例項域產生的一個整數。
在java中，散列表用連結串列陣列實現，每個列表被稱為桶；如果散列表太滿，就需要再雜湊；裝填因子決定何時對散列表進行再雜湊。
要使用樹集，必須能夠比較元素；這些元素必須實現Comparable介面，或者構造集時必須提供一個
有兩個端頭的佇列，即雙端佇列，可以讓人們有效地在頭部和尾部同時新增或刪除元素。
優先順序佇列中的元素可以按照任意的順序插入，卻總是按照排序的順序進行檢索，即無論何時呼叫remove方法，總會獲得優先順序佇列中最小的元素。
每一個任務有一個優先順序，任務以隨機順序新增到佇列中；而刪除卻總是刪掉剩餘元素中優先順序數最小的那個元素。
(4) 對映用來存放鍵/值對；Java類庫為對映提供了兩個通用的實現：HashMap和TreeMap。
雜湊對映對鍵進行雜湊，樹對映的整體順序對元素進行排序，並將其組織成搜尋樹；雜湊或比較函式只能作用於鍵。
處理對映時的一個難點就是更新對映項；集合框架不認為對映本身是一個集合。
如果在鍵集檢視上呼叫迭代器的remove方法，實際上會從對映中刪除這個鍵和它關聯的值；不過，不能向鍵集檢視增加元素。
連結雜湊對映將用訪問順序，而不是插入順序，對對映條目進行迭代。
(5)泛型集合介面有一個很大的優點，即演算法只需要實現一次（如果列表支援set方法，則是可修改的的；如果列表支援add和remove方法，則是可改變大小）。
(6)
2、實驗內容和步驟
實驗1： 匯入第9章示例程式，測試程式並進行程式碼註釋。
測試程式1：
l 使用JDK命令執行編輯、執行以下三個示例程式，結合執行結果理解程式；
l 掌握Vetor、Stack、Hashtable三個類的用途及常用API。
| //示例程式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(); } } |
| //示例程式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()); } } |
| //示例程式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 = 0; i < 7; i++) cats.addElement(new Cat(i)); cats.addElement(new Dog(7)); for (int i = 0; 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 = 1;//i沒有加許可權修飾符 public String toString() { return Integer.toString(i); } } public class shiili3 { public static void main(String[] args) { Hashtable ht = new Hashtable();//生成一個類物件（Hashtable類） for (int i = 0; i < 10000; i++) { Integer r = new Integer((int) (Math.random() * 20));//實數型別轉換（生成隨機數） if (ht.containsKey(r)) //ht物件，用來判斷（r)是否為Hashtable的元素 ((Counter) ht.get(r)).i++; else ht.put(r, new Counter()); } System.out.println(ht); } }
測試程式2：
l 使用JDK命令編輯執行ArrayListDemo和LinkedListDemo兩個程式，結合程式執行結果理解程式；
| 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環境下編輯執行除錯教材360頁程式9-1，結合程式執行結果理解程式；
l 掌握ArrayList、LinkList兩個類的用途及常用API。
測試程式3：
l 執行SetDemo程式，結合執行結果理解程式；
| 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環境下除錯教材365頁程式9-2，結合執行結果理解程式；瞭解HashSet類的用途及常用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實現集 long totalTime = 0; 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 = 1; i <= 20 && iter.hasNext(); i++) System.out.println(iter.next()); System.out.println(". . ."); System.out.println(words.size() + " distinct words. " + totalTime + " milliseconds."); } }
l 在Elipse環境下除錯教材367頁-368程式9-3、9-4，結合程式執行結果理解程式；瞭解TreeSet類的用途及常用API。
測試程式4：
l 使用JDK命令執行HashMapDemo程式，結合程式執行結果理解程式；
| 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環境下除錯教材373頁程式9-6，結合程式執行結果理解程式；
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")); // 列印所有條目 System.out.println(staff); // 刪除一個條目 staff.remove("567-24-2546"); // 替換一個條目 staff.put("456-62-5527", new Employee("Francesca Miller"));// 查詢一個值 System.out.println(staff.get("157-62-7935"));// 遍歷條目 staff.forEach((k, v) -> System.out.println("key=" + k + ", value=" + v)); } }
l 瞭解HashMap、TreeMap兩個類的用途及常用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")); // 列印所有條目 System.out.println(staff); // 刪除一個條目 staff.remove("567-24-2546"); // 替換一個條目 staff.put("456-62-5527", new Employee("Francesca Miller"));// 查詢一個值 System.out.println(staff.get("157-62-7935"));// 遍歷條目 staff.forEach((k, v) -> System.out.println("key=" + k + ", value=" + v)); } }
實驗2：結對程式設計練習：
l 關於結對程式設計：以下圖片是一個結對程式設計場景：兩位學習夥伴坐在一起，面對著同一臺顯示器，使用著同一鍵盤，同一個滑鼠，他們一起思考問題，一起分析問題，一起編寫程式
l 關於結對程式設計的闡述可參見以下連結：
http://www.cnblogs.com/xinz/archive/2011/08/07/2130332.html
http://en.wikipedia.org/wiki/Pair_programming
l 對於結對程式設計中程式碼設計規範的要求參考：
http://www.cnblogs.com/xinz/archive/2011/11/20/2255971.html
以下實驗，就讓我們來體驗一下結對程式設計的魅力。
l 確定本次實驗結對程式設計合作伙伴；
l 各自執行合作伙伴實驗九程式設計練習1，結合使用體驗對所執行程式提出完善建議；
l 各自執行合作伙伴實驗十程式設計練習2，結合使用體驗對所執行程式提出完善建議；
l 採用結對程式設計方式，與學習夥伴合作完成實驗九程式設計練習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\\新建資料夾\\身份證號.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("學生資訊檔案找不到"); e.printStackTrace(); //加入的捕獲異常程式碼 } catch (IOException e) { System.out.println("學生資訊檔案讀取錯誤"); e.printStackTrace(); //加入的捕獲異常程式碼 } boolean isTrue = true; while (isTrue) { System.out.println("選擇你的操作，輸入正確格式的選項"); System.out.println("A.字典排序"); System.out.println("B.輸出年齡最大和年齡最小的人"); System.out.println("C.尋找老鄉"); System.out.println("D.尋找年齡相近的人"); 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("年齡最大：" + studentlist.get(k1)); System.out.println("年齡最小：" + 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("老鄉" + studentlist.get(i)); } break; case "D": System.out.println("年齡："); 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("退出程式!"); break; default: System.out.println("輸入有誤"); } } } 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; } }
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 採用結對程式設計方式，與學習夥伴合作完成實驗十程式設計練習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) { /** *檔案輸出模組 *1.呼叫建構函式counter *2.建立檔案字元流，將out中的內容設為空（null） *3.將out結果輸出到test.txt中 *4.try/catch模組捕獲異常 */ 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("資料夾輸出失敗"); e.printStackTrace(); } /** *四則運算生成模組 *1.定義一個int型sum，計算成績，並說明生成的運算型別 *2.for語句，將{}內的內容迴圈10次，從而生成10道題目 *3.隨機生成int型a與b，範圍在0到100以內；生成int型m，範圍為1,2,3,4 *4.利用switch語句，根據生成m的值，隨機生成加減乘除四則運算 *5.將迴圈結果輸出到test.txt中 */ int sum = 0; System.out.println("隨機生成的四則運算型別"); System.out.println("型別1：除法"); System.out.println("型別2：乘法"); System.out.println("型別3：加法"); System.out.println("型別4：減法"); 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("隨機生成的四則運算型別：" + 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須能整除，且滿足分母為0的條件，則a一定要大於b，且a模b的結果要為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); } //因為不能產生運算結果為負數的減法式子，所以a一定要大於b。若a<b,則重新生成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("成績" + sum); out.println("成績:" + 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 != 0 && a%b==0) return a / b; else return 0; } }