Forelæsning Uge 6 torsdag repetition

Transkript

1 Forelæsning Uge 6 torsdag repetition Java style guide Niveauer af programbeskrivelser Arraylister (én-til-mange relation) For-løkker (almindelig og udvidet) Primitive typer (forfremmelse og begrænsning) Identitet versus lighed (magen til) Klassevariabler og klassemetoder Levetid for variabler og parametre Virkefeltsregler Algoritmeskabeloner Sortering ved hjælp af Collections og Comparable

2 Java style guide Navngivning Navne skrives på engelsk (eller amerikansk) og skal være velvalgte (beskrivende) Klasser: med stort CamelCase eks.: Person, String, NumberDisplay, Variabler og metoder: med lille camelcase eks.: firstname, trackname, displaystring Indrykning Alt mellem { rykkes ét hak ind For hvert ekstra niveau af { rykkes endnu et hak ind Brug BlueJ's Auto-layout public class Person { private int age; public Person() { age = 32; BlueJ editor public class Person { private int age; public Person() { age = 32; Mine slides BlueJ styleguide: Link 2

3 Niveauer af programbeskrivelser Klassediagram (oversigt) Hvad (specifikation) JavaDoc (mellem-niveau) Hvad Java-kode (detaljeret) Hvordan (inplementation) Statisk (struktur) rum for hvad der generelt kan ske Objektdiagram (oversigt) Relationer mellem objekter (referencer) Sekvensdiagram (detaljeret) Interaktion mellem objekter (metodekald) Dynamisk scenarie for hvad der vil ske i en konkret situation 3

4 Klassediagram (statisk, oversigt) TestDriver run() UML 1 ClockDisplay timetick() settime(int h, int m) gettime() void updatedisplay() UML klassediagrammer kan også vise nogle af feltvariablerne 2 NumberDisplay BlueJ int getvalue() String getdisplayvalue() void setvalue(int val) void increment() 4

5 Java-kode (statisk, detaljeret) Skift mellem Java kode og dokumentation Disse kommentarer indsættes i klassens dokumentation Vi har to forskellige konstruktører med forskellige parametre 5

6 JavaDOC (statisk, mellem-niveau) Første sætning Tilsvarende gælder for kommentarer til klassen og kommentarer til metoder Hele kommentaren 6

7 Objektdiagram (dynamisk, oversigt) ClockDisplay NumberDisplay hours minutes limit value displaystring String "00:00" NumberDisplay public ClockDisplay() { hours = new NumberDisplay(24); minutes = new NumberDisplay(60); updatedisplay(); limit value Konstruktører public NumberDisplay(int rolloverlimit) { limit = rolloverlimit; value = 0; 7

8 Sekvensdiagram timetick 23:00 22:59 :ClockDisplay minutes :NumberDisplay hours :NumberDisplay timetick() increment() getvalue() increment() updatedisplay() getdisplayvalue() getdisplayvalue() public void timetick() { minutes.increment(); if (minutes.getvalue() == 0) { hours.increment(); updatedisplay(); private void updatedisplay() { displaystring = hours.getdisplayvalue() + ":" + minutes.getdisplayvalue(); 8

9 Arraylister (én-til-mange relation) Objektreferencer for at holde fast i et objekt skal der bruges en objektreference (en variabel) for at holde fast i objekter skal der bruges objektreferencer... Collections en særlig slags objekter, der kan opbevare (referencer til) objekter f.eks. ArrayList java.util en pakke, der bl.a. indeholder klasserne i Javas såkaldte collection framework 9

10 Klassediagram for adressebog Man kan Tilføje et vilkårligt antal personer Printe adressebogen Finde et telefonnummer (via personens navn) Finde gennemsnitsalderen på personerne AddressBook void addperson(person p) void print() String getphone(string name) int averageage() * Person String getname() String getnumber() int getage() Problem Hvordan kan man huske alle personerne? Hvordan realiseres én-til-mange relationen? Svar Det kan vi gøre ved hjælp af en arrayliste 10

11 Eksempel: Index over bekendte // feltvariabel private ArrayList<Person> persons;... // initialisering (i konstruktør) persons = new ArrayList<Person>();... Objekterne i arraylisten skal være af type Person // skab personer og tilføj dem til arraylisten public void createindex() { Person person; // lokal variabel Husk parenteserne Kald af konstruktør Ellers typenavn og compile fejl person = new Person( "Jeppe", " ", 33 ); persons.add(person); person = new Person( "Ole", " ", 28 ); persons.add(person); person = new Person( "Linda", " ", 21 ); persons.add(person); 11

12 Objektdiagram for createindex persons:arraylist<person> persons.add(person); ArrayList<Person> size() = 0123 Person name number age 33 String "Jeppe" String " " Bemærk at index'erne nummereres fra 0 til size()-1 person:person Person name number age 28 String "Ole" String " " Person name number age 21 String "Linda" String " " 12

13 Realisering af én-til-mange Feltvariabel (liste af personer) Metode (tilføjer person til listen) UML Parametriseret type AddressBook ArrayList<Person> persons void addperson(person p) void print() String getnumber(string name) int averageage() * Person String getname() String getnumber() int getage() BlueJ 13

14 Realisering af en-til-mange kode For at realisere en en-til-mange relation i koden skal man gøre 3 ting IM 1. Importere klassen ArrayList import java.util.arraylist; ER 2. Erklære en feltvariabel af typen ArrayList< > private ArrayList<Person> persons; KO 3. Initialisere feltvariablen (gøres normalt i konstruktøren) public AddressBook(){ persons = new ArrayList<Person>(); IMERKO-reglen Husk parenteserne Kald af konstruktør Ellers typenavn 14

15 ArrayList er en parametriseret type Erklæring af ArrayList Klassenavn Type parameter (i < > parenteser) public class ArrayList <E> { boolean add( E e){ void add(int index, E element){ boolean remove(object o){ E get(int index){ boolean contains (Object o){ boolean isempty(){ int size(){... Flere detaljer: se JavaDoc... Link 15

16 Arrayliste med heltal Parameteren til ArrayList skal være en objekt type Det betyder, at man ikke kan skrive ArrayList<int> I stedet skal man skrive ArrayList<Integer> Integer er en objekt type med de "samme værdier" som den primitive type int Integer er en wrapper klasse for int (wrapper = indpakning) Integer-værdier konverteres automatisk til int-værdier (og omvendt), når der er behov for det Eksempel private int i; private ArrayList<Integer> list list.add(i) int Integer i = list.get(3) Integer int 16

17 For-løkker ERKLÆRING + INITIALISERING Lokal variable i af type int med startværdi 0 Almindelig for-løkke TEST Falsk Sand Keyword (reserveret ord) KROP De instruktioner, der skal gentages for( int i=0 ; i<4 ; i++ ) { move(100); turn(90); OPDATERING i++ i = i+1 17

18 Javas for-each-løkke (udvidet for-løkke) private ArrayList<Person> persons;... persons = new ArrayList<Person>();... public void createindex() { Person person; person = new Person("Jeppe", " ", 33 ); persons.add(person); Vi vil gerne gennemløbe arraylisten og printe alle personerne i den Keyword (reserveret ord) Erklæring af lokal variabel (af type Person) Reference til den arrayliste, der skal gennemløbes for ( Person person : persons ) { System.out.println(person); KROP (de instruktioner, der skal gentages) 18

19 Find gennemsnitsalder /** * return the average age of the * people in the address book */ public int averageage() { return agesum() / persons.size(); Metoden er private (den kan kun bruges i denne klasse) /** * return the sum of the age of the * people in the address book */ private int agesum() { int result = 0; for (Person person : persons) { result += person.getage(); return result; Angiver at værdien af udtrykket på højresiden lægges til variablen på venstresiden 19

20 Print af arrayliste Elementerne i en arrayliste kan udskrives via sætningen System.out.println(list); Alle klasser er subklasser af klassen Object Indeholder en metode som returnerer en tekstrepræsentation af det pågældende objekt String tostring(){ Det er denne metode, der anvendes til at få en tekstrepræsentation af Person objekterne Ingen linjeskift Klassenavn ID-nr (hexa-decimal værdi) 20

21 Pænere print af arrayliste Redefinere tostring metoden til at returnere noget meningsfyldt (i stedet for klassenavn og hexadecimalt ID-nr) public String tostring() { return name + " " + age + " years"; Indsætte linjeskift mellem de enkelte objekter i listen for (Person person : list) { System.out.println(person); 21

22 Primitive typer i Java Heltal byte short int long 8 bit 16 bit 32 bit 64 bit Reelle tal float double 32 bit 64 bit Sandhedsværdier boolean 1 bit Tegn char 16 bit X Y angiver at udtryk af type X kan assignes til variabler af type Y Eksempel: double d; int i; Man må gerne assigne en "lille" værdi til en "stor" variabel Lovligt: int double Ulovligt: d = 7; i = 3.5; Man kan ikke proppe en "stor" værdi ind i en "lille" variabel 22

23 Forfremmelse og begrænsning En værdi kan forfremmes til en "større type" d = 7; Lovligt: integer udtrykket 7 bliver forfremmet til typen double Håndteres automatisk af compileren (når det er nødvendigt) i = d; Ulovligt: Man kan ikke proppe en stor værdi ind i en lille variabel En værdi kan begrænses til en "mindre type" i = (int) 3.5; type-cast Lovligt: double udtrykket 3.5 bliver begrænset til typen int og variablen i får værdien 3 Kræver et type-cast (indsat af programmøren) 23

24 Konstanter (literals) Type Literal Wrapper type byte 15 Byte short Short int Integer Primitive typer long float 45320L 15.03e5F Long Float Objekt typer double 15.03e5 Double char 'h' Character boolean false Boolean Objekt type String "hello" 24

25 Identitet versus lighed (magen til) I det virkelige liv skelner vi mellem objekter, der er identiske, og objekter, der ligner hinanden To personer er ikke identiske, selvom de hedder det samme og er født samme dag (har samme attributværdier). Hvis man fortæller tjeneren, at man vil have den Pizza, som står på nabobordet, kommer han med en der ligner (dvs. er magen til). Java Operator == identitet equals lighed (magen til) Metode i Object klassen (redefineres i mange underklasser, f.eks. String) 25

26 Identitet mellem objekter Person Person "Fred" "Jill" p1 p2 p1 == p2 evaluerer til false Operatoren == tester for identitet Det er ikke nok, at de to objekter har samme attributværdier Nedenfor peger p1 og p2 på samme objekt Person Person Person Person "Fred" "Fred" "Fred" "Jill" p1 p2 p1 p2 p1 == p2 evaluerer til false p1 == p2 evaluerer til true 26

27 Sammenligning af strenge Strenge skal altid sammenlignes ved hjælp af equals metoden fra String klassen Eksempel Næste input String input = reader.getinput(); equals tester lighed (magen til) == tester identitet Lad os antage, at input derved kan få værdien "stop" Test ved hjælp af equals metoden if( input.equals("stop") ) {... Testet evaluerer til true Test ved hjælp af == operatoren if( input == "stop" ) {... Testet evaluerer til false eller true, hvis det er en smart compiler String "stop" String "stop" input 27

28 Klassevariabler og klassemetoder Instansvariabler og instansmetoder Hvert objekt har sine egne feltvariabler Metoder kaldes ved at bede objekter om at udføre dem Det er imidlertid også muligt at erklære feltvariabler og metoder som tilhører klassen Klassevariabler og klassemetoder erklæres med keywordet static Klassevariabler bruges til at modellere egenskaber for klassen, f.eks.: myndighedsalder for personer, fælles rentesats for alle konti Klassemetoder bruges til at modellere operationer, der er uafhængige af objekters tilstande 28

29 Har I set dem før? Hvor har I mødt klassemetoder? new TestDriver() void run() Open Editor Compile Inspect Remove Klassemetode kan kaldes uden at lave et objekt af typen TestDriver Hvor har I mødt klassevariabler? System.out.println( ); Klasse i java.lang (importeres automatisk) Klassevariabel af type PrintStream Metode i PrintStream udskriver parameteren på "standard" output stream (BlueJ's terminal) 29

30 Eksempler fra java.lang.math public class Math konstant (kan ikke ændres) { public static final double PI = /** 0.0 random() < 1.0 */ public static double random() {... navne på konstanter skrives med store bogstaver og "underscores", fx MAX_NO /** sqrt(a) == a */ public static double sqrt(double a) {... /** pow(a,b) == a b */ public static double pow(double a, double b) {

31 Brug af klassevariabler og klassemetoder Klassevariable og klassemetoder tilgås via klassen Math.PI; Math.random(); Account.setInterestRate(2.65); Kan også tilgås via objekt, men det er "dårlig stil" og kan være forvirrende Account myaccount = new Account(...); myaccount.setinterestrate(2.65); Metoden kaldes på en specifik bankkonto, men det er rentesatsen for alle konti, der ændres 31

32 Levetid for variabler og parametre Feltvariabler modellerer tilstand for objekter levetid er den samme som objektets Lokale variabler hjælpevariabler i en metode/konstruktør levetid er metode/konstruktør kaldet Parametre parametrisering af metode/konstruktør levetid er metode/konstruktør kaldet lokale variabler hvor startværdien leveres af kalderen Klassevariabler programudførelsen 32

33 Virkefeltsregler (fortolkning af navne) Et navn fortolkes i en kontekst, som er med til at definere navnets betydning. Nogle eksempler: Duncan spillede blændende i søndags! Ring til Kirsten og sig at... Beskeden Ring til Kirsten og sig at... fortolkes vidt forskelligt på arbejde og hjemme! I Java (og andre programmeringssprog) er der præcise, utvetydige regler for fortolkning af navne 33

34 Tre slags variabler Feltvariabler Parametre public class Date { private int day; private int month; private int year; public void adddays(int d) { for ( int i=0; i<d; i++ ) { settonextdate(); Lokale variabler private int daysinmonth() { int[] daysinmonth = {0,31,28,31, ; int res; res = daysinmonth[month]; // handle leap year if (month == 2 && isinleapyear()) { res++; return res; 34

35 Feltvariabler public class Scope { public Scope() { i = 0; public void addtwo() { addone(); addone(); private int i; public void addone() { i = i + 1; Style guide: Feltvariabler bør erklæres i begyndelsen af klassen public int getvalue() { return i; En klasse definerer et navnerum, hvor alle navne erklæret i klassen er tilgængelige overalt i klassen 35

36 Metoder public class Scope { public Scope() { i = 0; public void addtwo() { addone(); addone(); private int i; public void addone() { i = i + 1; public int getvalue() { return i; En klasse definerer et navnerum, hvor alle navne erklæret i klassen er tilgængelige overalt i klassen 36

37 Parametre public void adddays( int d ) { for ( int i=0; i < d; i++ ) { settonextdate(); En metode definerer et navnerum, hvor parametre til metoden er tilgængelige overalt i metoden 37

38 Lokale variabler X X public void pip() { x = x++; int x = 0; Fejl (medmindre der er en feltvariabel x) x++; I en metode/konstruktør definerer en blok {... et navnerum, hvor alle navne erklæret i blokken er tilgængelige fra og med erklæringen og indtil blokkens afslutning 38

39 Indre blokke En blok kan have indre blokke {... { public void pip() { int i = 0; { i++; System.out.println(i); int x = 0; x = i; x++; i++; System.out.println(x); System.out.println(i); Reglen for indre blokke er den samme som reglen for blokke i metoder (forrige slide), dvs. lokale variabler er tilgængelig fra og med erklæringen og indtil afslutningen af den indre blok 39

40 Et navn virker også inde i indre blokke public void pip() { int i = 0; int x = 0;... { i++; System.out.println(i); x++; System.out.println(x);

41 Et navn kan skygge for et andet this.i public class Scope { private int i; public Scope() { Gør livet lettere for alle i = 0; Brug forskellige navne public void pip() { Brug beskrivende navne i++; { i++; System.out.println("a " + i ); int i = 0; i++; System.out.println("b " + i ); public void testmethod() { Scope s = new Scope(); s.pip(); 41

42 Kontrolvariabel i for-løkker Konstruktionen svarer til for ( int j=0 ; j<4; j++) { System.out.println(j); { int j; for (j=0; j<4; j++) { System.out.println(j); For-each løkke for ( Person p : persons) { System.out.println(p); 42

43 Virkefeltsregler i Java (opsummering) En feltvariabel erklæret i en klasse virker overalt i klassen med undtagelse af virkefeltet for eventuelle ens-benævnte lokale variabler erklæret i blokke i klassens metoder En lokal variabel erklæret i en blok virker overalt i blokken med undtagelse af den del af blokken, der går forud for erklæringen virkefeltet for eventuelle ens-benævnte lokale variabler erklæret i indre blokke i blokken 43

44 Hvilken variabel? Antagelse: Feltvariabler er erklæret øverst i klassen (jvf. style-guide) Søg opad og udad indtil en erklæring nås (spring indre blokke, løkker og metoder/konstruktører over) public class Scope { private int i = 0; public Scope ( int i ) { i = i + 1; this.i++ System.out.println("a " + i ); public void pip() { System.out.println("b " + i ); for ( int i = 0; i < 3; i ++){ System.out.println("c " + i ); System.out.println("d " + i );... 44

45 Algoritmeskabeloner Løkke Finder ét element med den angivne egenskab Test public TYPE findone( PARAM ) { for ( TYPE elem : LISTE ) { if ( TEST(elem,PARAM) ) { return elem; return null; Finder alle elementer med den angivne egenskab, og returnerer dem i en arrayliste public ArrayList<TYPE> findall( PARAM ) { ArrayList<TYPE> result = new ArrayList<TYPE>(); for ( TYPE elem : LISTE ) { if ( TEST(elem,PARAM) ) { result.add(elem); Når vi finder et element returneres det (og algoritmen standser) return result; Alle eksamenssæt indeholder opgaver, som kan løses ved hjælp af algoritmeskabeloner Når vi finder et element tilføjes det til result (som er en arrayliste) 45

46 Algoritmeskabeloner Finder antallet af elementer med den angivne egenskab public int findnoof( PARAM ) { int result = 0; for ( TYPE elem : LISTE ) { if ( TEST(elem,PARAM) ) { result++; return result; Når vi finder et element tælles result op public int findsumof( PARAM ) { int result = 0; for ( TYPE elem : LISTE ) { if ( TEST(elem,PARAM) ) { result += VALUE(elem, PARAM); return result; Finder summen af de elementer, der har den angivne egenskab Når vi finder et element adderes værdien af elementet til result 46

47 findbest = finder bedste element i liste Løkke Test Når vi har fundet et element, skal vi undersøge, om det er bedre end hidtil bedste public TYPE findbest( PARAM ) { TYPE result = null; Resultatvariabel indeholder hidtil bedste for ( TYPE elem : LISTE ) { Er elem bedre end hidtil bedste? if ( TEST(elem,PARAM) ) { if ( result == null BEST(elem,result,PARAM) ){ result = elem; or-operator (lazy) Højresiden evalueres result opdateres kun, hvis result!= null til at pege på elem Har vi et hidtil bedste? return result; Når result!= null kan vi referere til objektets metoder/variabler Algoritmeskabelon Gennemsøger LISTE og returnerer det BEDSTE af de elementer, der opfylder TEST Hvis flere elementer er lige gode, returneres et vilkårligt af disse Hvis ingen elementer opfylder TEST, returneres null Hvis man undlader TEST (og fjerner den yderste if-sætning), finder man det BEDSTE blandt alle i LISTE 47

48 Sammenligning af algoritmeskabeloner Fælles Alle skabeloner gennemsøger en arrayliste og tjekker hvert enkelt element i listen op mod en angiven betingelse (der kan afhænge af parametre) Betingelsen involverer kun det element i listen, der pt. undersøges Forskelle SKOBUTIK BETINGELSEN TESTER SKOENES FARVE findone returnerer ét element, der opfylder den angivne betingelse (og stopper så snart en sådant element er fundet) EN RØD SKO findall returnerer en arrayliste med alle elementer, der opfylder den angivne betingelse ALLE RØDE SKO findnoof returnerer antallet af elementer, der opfylder den angivne betingelse ANTALLET AF RØDE SKO findsumof returnerer summen af værdierne af de elementer, der opfylder den angivne betingelse SAMLET PRIS FOR ALLE RØDE SKO findbest returnerer det bedste Skabelon Initialisering Opdatering af de elementer, der opfylder den angivne betingelse findall tom liste add findnoof 0 += 1 BILLIGSTE RØDE SKO findsumof 0 += VALUE findbest null hidtil bedste 48

49 Sortering via Collections og Comparable Klassen Collections indeholder en række nyttige metoder Metoderne kan bruges på forskellige typer objektsamlinger Typen af objektsamlingen skal implementere Collection interfacet Det er f.eks. tilfældet for ArrayList T min(collection<t> c) //returnerer mindste element T max(collection<t> c) //returnerer største element void sort(list<t> l) //sorterer listen void shuffle(list<t> l) //blander listen void reverse(list<t> l) //vender listen om boolean disjoint(collection<t> c1, Collection<T> c2) int frequency(collection<t> c, Object o)... Alle metoderne er static Collections.metode() 49

50 Brug af Collections på ArrayList<Person> public class Driver { public static void run() { ArrayList<Person> list; list = new ArrayList<Person>(); list.add(new Person("Cecilie", 18)); list.add(new Person("Erik", 16)); list.add(new Person("Adam", 16)); list.add(new Person("Bo", 39)); list.add(new Person("Dora", 47)); print("*******************"); print("liste: " + list); Collections.shuffle(list); print("blandet liste: " + list); Collections.reverse(list); print("liste bagfra: " + list);... 50

51 Brug af Collections på ArrayList<Person> public class Driver { public static void run() { ArrayList<Person> list; list = new ArrayList<Person>(); list.add(new Person("Cecilie", 18)); list.add(new Person("Erik", 16)); list.add(new Person("Adam", 16)); list.add(new Person("Bo", 39)); list.add(new Person("Dora", 47)); print("*******************"); print("liste: " + list); print("min: " + Collections.min(list)); print("max: " + Collections.max(list)); Collections.sort(list); print("sorteret liste: " + list);... 51

52 Hvad gik galt? Metoderne min, max og sort i Collections kan kun anvendes, hvis elementerne i ArrayListen har en ordning String klassen har en indbygget ordning (alfabetisk sortering) Derfor kunne vi bruge min, max og sort på ArrayList<String> Person klassen (som vi selv har lavet) har (endnu ikke) en ordning Derfor kan vi ikke bruge min, max og sort på ArrayList<Person> Men vi kan godt bruge shuffle og reverse, idet disse metoder ikke kræver en ordning 52

53 Ordning kan defineres via interfacet Comparable public interface Comparable<T> { public int compareto(t o); Signatur for metode Person skal implementere interfacet Tænk på et interface som en rolle Person-objekter kan spille rollen Comparable, hvis to ting er opfyldt public class Person { implements Comparable<Person> {... T = Person public... int compareto(person p) { T = Person Person skal implementere en compareto metode med den signatur, der er specificeret i interfacet Metoden sammenligner to objekter af type Person, nemlig this og p Det objekt metoden kaldes på Det objekt parameteren angiver negativ this < p nul this = p positiv p < this Den ordning, som compareto definerer, kaldes den NATURLIGE ORDNING 53

54 compareto kan implementeres på mange måder Vi kan sortere (alfabetisk) efter personens navn Til dette formål kan vi bruge compareto metoden fra String klassen public int compareto(person p){ return this.name. compareto ( p.name ); Personens eget navn (this kan udelades) Metode fra String klassen (sorterer alfabetisk) Navnet på personen p Vi kan sortere efter personens alder public int compareto(person p){ return this.age - p.age; Personens egen alder Subtraktion (af heltal) Alderen på personen p 54

55 Vi kan kombinere de to sorteringskriterier De yngste først Hvis to personer er lige gamle: alfabetisk efter navn public int compareto(person p){ if ( this.age!= p.age ) { return this.age - p.age; //alderen er identisk return this.name.compareto(p.name); Er alderen forskellig? Yngste først Alfabetisk efter navn Alle eksamenssæt indeholder opgaver, som kan løses ved hjælp af Collections og Comparable 55

56 Multiple sorteringsmåder Hvad gør man, hvis vi har behov for at kunne sortere på flere forskellige måder, f.eks. Sommetider sortere personer efter navn Sommetider sortere personer efter alder Sommetider sortere personer efter alder og navn Så bruger man Collections sammen med Comparator interfacet (i stedet for Comparable interfacet) Det skal vi se på næste mandag 56

57 Det var alt for nu.. spørgsmål 57