Strutture dati: array & co.

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1 Strutture dati: array & co. Laboratorio di Programmazione ad Oggeti Matteo Baldoni Dipartimento di Informatica Universita` degli Studi di Torino C.so Svizzera, 185 I Torino Stringhe La libreria standard fornisce una classe predefinita String String s1 = "Buon"; String s2 = "giorno"; String saluto = s1 + s2; La stringa saluto ha valore: Buongiorno Il + indica concatenazione La classe String contiene numerosi metodi: String s = saluto.substring(0,4) //s ha valore "Buon" int n = saluto.length() // n vale

2 Stringhe Le stringhe sono immutabili Non ci sono metodi per cambiare un carattere in una stringa: occorre creare una nuova stringa String s = "salve"; se vogliamo sostituire la e con una a String s = s.substring(0,4) + "a"; oppure String s = "salva"; 3 Uguaglianza di stringhe s.equals(t) restituisce true se le due stringhe s e t sono uguali, false altrimenti String s = "salve"; String t = "salve"; dà true s.equals(t) s == t non va bene usare l'operatore == darebbe false perché i valori di s e t sono due oggetti diversi, anche se hanno lo stesso valore 4 2

3 Gli array sono oggetti veri e propri (e quindi vanno prima creati esplicitamente dal programmatore per essere utilizzati) Hanno una dimensione fissa (dopo la creazione) Esistono solo unidimensionali (ma e` possibile definire array di array) Il primo elemento ha indice 0 La creazione avviene mediante l operatore new 5 Es.: la dichiarazione di un array che puo` contenere 100 numeri interi Gli elementi saranno indicizzati da 0 a 99 L'interprete controlla che gli indici siano sempre nell'intervallo specificato al momento della creazione tipo di un elemento dell array tipo array int[] arrayofint = new int[100]; nome dell array arrayofint[5] operatore che permette di creare un oggetto indice numero di elementi dell array 6 3

4 Il nome dell array e` un puntatore ad una struttura contenente i vari elementi ma differenza del C/C++ il nome dell array non indica anche il primo elemento dell array stesso (non esiste un aritmetica dei puntatori) In Java non esistono analoghi di & e * del C/C++ int array_interi[]; int *array_interi; array_interi[2] *(array_interi + 2) in C/C++ sono equivalenti in C/C++ sono equivalenti 7 Se assegno un array ad un altro non copio gli elementi che esso contiene ma semplicemente il valore del puntatore, i due array condivideranno la stessa struttura (esiste pero` arraycopy nella classe System) length (campo read-only) restituisce la lunghezza di un array int[] arrayofint = new int[6]; [ ] int[] altroofint; [ ] arrayofint altroofint altroofint = arrayofint; [ ] System.out.println(arrayOfInt.length); stampa 6 8 4

5 Contatore cont[]; cont 9 Contatore cont[]; cont = new Contatore[3]; cont 10 5

6 Contatore cont[]; cont = new Contatore[3]; cont[0] = new Contatore(10); cont contatore Inizializzazione di array Mediante un loop (tipicamente un ciclo for) oppure durante la definizione stessa array anonimi come parametri attuali int[] arrayofint = new int[100]; for (int i=0; i<100; i++) arrayofint[i] = i; int[] arrayofint = {1, 2, 4, 10; new int[] {1, 2, 4, 10 [ ] a.metodo(new int[] {1, 2, 4, 10); [ ] utile per array con pochi elementi utile per essere passato come parametro attuale di un metodo senza dover creare solo per questo una variabile 12 6

7 multidimensionali Ossia array di array (ma non matrici!) Ossia un elemento di un array puo` essere a sua volta un array int[][] arrayofofint = new int[10][5]; int[][] arrayofofint = new int[10][]; for (int i=0; i<10; i++) arrayofofint[i] = new int[5]; quadrato di elementi 10 x 5 int[][] arrayofofint = new int[10][]; for (int i=0; i<10; i++) arrayofofint[i] = new int[i]; triangolo di elementi 13 Gli array sono oggetti di prima classe Gli array sono built-in nel linguaggio L operatore [] e`un costruttore di tipo! public class Counter { private int c; [ ] Definisce il tipo Counter Counter[] arrayofcounters = new Counter[10]; Definisce il tipo array di Counter 14 7

8 class Prova { public static void main(string[] args) { ClasseUno[] arrayclasseuno; ClasseDue[] arrayclassedue; ClasseTre[] arrayclassetre; ClasseDue[] arrayclasseduebis; arrayclassedue = new ClasseDue[] {new ClasseDue(2,3), new ClasseDue(3,4); arrayclasseuno = arrayclassedue; arrayclasseduebis = (ClasseDue[]) arrayclasseuno; arrayclassetre = new ClasseTre[] {new ClasseTre("ab"), new ClasseTre("cd"); arrayclasseuno = arrayclassetre;... Upcast di tutti gli elementi Errore! Downcast di tutti gli elementi 15 class Prova { public static void main(string[] args) { ClasseUno[] arrayclasseuno; ClasseDue[] arrayclassedue;... arrayclassedue = new ClasseDue[] {new ClasseDue(2,3), new ClasseDue(3,4);... arrayclasseuno = arrayclassedue;... arrayclasseuno[0] = new ClasseUno(2); Errore a run-time!! A tempo di compilazione è corretto assegnare ad un campo dell array di tipo ClasseUno un elemento di tipo ClasseUno ma a run-time questo contiene un elemento di tipo ClasseDue, piu` specifico di ClasseUno, e quindi viene sollevata un eccezione di tipo StoreException 16 8

9 La classe java.util.s Mette a disposizione una serie di metodi statici di utilita` per trattare con array: equals fill Fa uso di equals e non di == sort binarysearch Fa uso di compareto dell interfaccia Comparable per parametrizzare l algoritmo di ordinamento rispetto gli elementi Permette di usare anche oggetti di tipo Comparator (interfaccia) per parametrizzare rispetto al confronto I metodi sono overloaded per ogni tipo primitivo e per Object. 17 Strutture dati: Interfacce Collection: un arbitraio gruppo di oggetti List: un gruppo di oggetti memorizzati in una data sequenza Set: un gruppo di oggetti senza duplicati Map: un gruppo di coppie (oggetti) chiave-valore Sono tutte interfacce! 18 9

10 Strutture dati: Implementazioni Ogni interfaccia ha piu` implementazioni che possono essere scelte in modo indifferente a seconda delle esigenze (anche di efficienza) 19 Strutture dati Tassonomia completa delle strutture dati disponibili nel package java.util Si noti Vector ancora consentito sebbene gli venga ora preferito List 20 10

11 Strutture dati Gli oggetti che possono essere contenuti in una qualsiasi struttura dati sono di tipo Object, quindi un oggetto qualsiasi Un oggetto di tipo, ad esempio, List puo` contenere oggetti di tipo diverso, anche non omogenei (perche` comunque di tipo Object) Viene persa l informazione sul tipo di un oggetto quando è inserito in una struttura dati di questo genere (è come fare upcasting ad Object!) Estratti gli oggetti è necessario fare downcasting per poterli riutilizzare correttamente (invocare metodi della loro classe di appartenenza), in contrapposizione agli array 21 Un esempio Tratto da: B. Eckel, Thinking in Java, Prentice Hall, Cap. 9, pag. 450 e seguenti. public class Cat { private int catnumber; Cat(int i) { catnumber = i; void print() { System.out.println("Cat #" + catnumber); public class Dog { private int dognumber; Dog(int i) { dognumber = i; void print() { System.out.println("Dog #" + dognumber); 22 11

12 Un esempio import java.util.*; public class CatsAndDogs { public static void main(string[] args) { List cats = new List(); for(int i = 0; i < 7; i++) cats.add(new Cat(i)); cats.add(new Dog(7)); for(int i = 0; i < cats.size(); i++) ((Cat)cats.get(i)).print(); List non ha nessun riferimento a cosa conterra` in seguito! Posso benissimo aggiungere un oggetto di tipo Dog in cats! Senza downcast non potrei invocarlo Durante la compilazione non viene rilevato nessun errore ma durante l esecuzione (run-time) verra` sollevata un eccezione (ClassCastException) poiche` verra` trovato un elemento non di tipo Cat (il downcast non è un cast alla C ma sono una verifica che l oggetto sia effettivamente di un certo tipo) 23 Un esempio public class Cat1 { private int catnumber; Cat(int i) { catnumber = i; public String tostring() { return "Cat #" + catnumber; public class Dog1 { private int dognumber; Dog(int i) { dognumber = i; public String tostring() { return "Dog #" + dognumber; A differenza di prima abbiamo un metodo tostring() per stampare 24 12

13 Un esempio import java.util.*; public class CatsAndDogs { public static void main(string[] args) { List cats = new List(); for(int i = 0; i < 7; i++) cats.add(new Cat1(i)); cats.add(new Dog1(7)); for(int i = 0; i < cats.size(); i++) //((Cat)cats.get(i)).print(); System.out.println(cats.get(i).toString()); Posso aggiungere un oggetto di tipo Dog Viene invocato implicitamente non è necessario scriverlo Durante la compilazione nessun errore poiche` String tostring() è un metodo disponibile in Object Non viene sollevata nessuna eccezione durante l esecuzione!! Tutto funziona perfettamente. Questo perche` abbiamo fatto overriding di un metodo appartenente alla classe Object e quindi sopraclasse sia di Cat1 che di Dog1. Il binding dinamico associera` il corretto codice durante l esecuzione 25 Iteratori È un oggetto che permette di attraversare agevolmente una struttura dati qualsiasi (indipendentemente dalla sua implementazione) nest(), hasnext(), remove() import java.util.*; public class CatsAndDogs2 { public static void main(string[] args) { Collection cats = new List(); for(int i = 0; i < 7; i++) cats.add(new Cat(i)); Iterator e = cats.iterator(); while(e.hasnext()) ((Cat)e.next()).print(); 26 13