Laboratorio di Programmazione II Corso di Laurea in Bioinformatica Dipartimento di Informatica - Università di Verona

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1 Laboratorio di Programmazione II Corso di Laurea in Bioinformatica Dipartimento di Informatica - Università di Verona

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3 Tipi Tipo Astratto di Permette di specicare dati in modo astratto Astratto Indipendentemente dal linguaggio (e.g., Java, C++, etc.) Indipendentemente dalla modalità di realizzazione (e.g. Lista, ListaLink, ListaArray)

4 Tipi Denizione Oggetto matematico costituito da: 1 dominio del tipo (o dominio di interesse): insieme dei valori validi per il tipo 2 funzioni: operazioni che possono essere eettutate sui valori del tipo Example (Il tipo Boolean) 1 Dominio di interesse: true, false 2 Funzioni: not, or, and, etc.

5 Esempio: Lista TDA Lista dominio del tipo: L Liste di elementi di un certo tipo T Operazioni: 1 isempty(l): L B vero se la lista L è vuota (B = Boolean) 2 get(l,k): L N T oggetto (di tipo T ) in posizione k nella lista L (N = interi positivi) 3 lenght(l): L N il numero di contenuti in L 4 remove(l,k): L N T L oggetto in posizione k nella lista L, ed una Lista L risultante da L in cui l'oggetto in posizione k viene rimosso. 5 insert(l,k,u): L N T L Lista L risultante da L in cui viene aggiunto l'oggetto u in posizione k.

6 Realizzare TDA in Java TDA in Java Elementi fondamentali della realizzazione di un TDA Interfaccia che denisce le operazioni (e.g. Lista.java) Scelta della rappresentazione (ListaArray.java, ListaLink.java) Schema Realizzativo

7 Schema Realizzativo Modalità principali Modalità di realizzazione delle operazioni Due schemi principali 1 side eect: i metodi della classe operano modiche su di moduli cliente 2 funzionale: i metodi della classe calcolano valori senza modicare gli della classe

8 con Side Eect Side Eect Modica gli Si discostano notevolmente dalla denizione matematice di (concetto di oggetto) Ecienti: metodi agiscono direttamente sugli Danno luogo ad mutabili Example (Side Eect) Lista a = new ListaLink(); Lista b = a; a.insert(0, new Integer(1)); a.insert(2, new Integer(2)); System.out.println("Lista a = "+a); System.out.println("Lista b = "+b);

9 funzionale Funzionale Non modicano mai gli di invocazione ma restituiscono un nuovo oggetto per ogni operazione di modica Insert per Lista funzionale Lista insert(int k, Object o)... Molto simili alla denizione matematica dell' Tipicamente meno ecienti, ma più sicuri Danno luogo ad immutabili Example (Oggetti immutabili) String a = new String("ciao"); String b = a; a.touppercase(); System.out.println("Stringa a = "+a); System.out.println("Stringa b = "+b);

10 Uguaglianza per TDA Uguaglianza profonda promemoria == uguaglianza tra riferimenti (uguaglianza superciale) promemoria metodo equals(object) della classe Object puo' essere re-implementato da tutte le classi derivate (overriding) promemoria metodo equals di default controlla l'uguaglianza superciale uguaglianza profonda: uguaglianza basata sulle informazioni contenute nell'oggetto Per è consigliabile re-implementare equals per ottenere l'uguaglianza profonda (e.g., metodo equals() di ListaArray.java)

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12 Utilizzo API per API per più importanti sono implementati nelle API di JAVA Utilizzo librerie disponibili riduce notevolmente il tempo di sviluppo (e soprattutto il debug)

13 lineari: Lista API per Lista Interfaccia List Molte realizzazioni, in particolare: ArrayList: basata su array LinkedList: basata su strutture collegate

14 Utilizzo delle API per Lista Esempio: ArrayList Creazione: List l = new ArrayList(); Utilizzo: aggiunta oggetto: l.add(new Integer(3)) accesso oggetto: int pos=...; l.get(pos) scansione: for (int i = 0; i < l.size(); i++) { System.out.println(i+ " " + l.get(i)); }

15 Note su utilizzo API Note ArrayList e LinkedList implementano l'interfaccia List quindi Utilizzare ArrayList o LinkedList per istanziare un oggetto di tipo List è trasparente in fase di compilazione Esempio: metodo ll() classe TestList.java La particolare realizzazione impatta sull'ecienza del codice: tempo esecuzione e memoria ArrayList: ri-allocazione del vettore se necessario LinkedList: accesso sequenziale

16 Liste e tipo degli elementi contenuti Liste e tipo degli elementi lista: sequenza di elementi di un solo tipo In java posso inserire in una lista elementi di tipi diversi, perchè tutto deriva da Object Si discosta dal e crea problemi a tempo di esecuzione Example (Esempio di lista con elementi eterogenei) List lista = new ArrayList(); lista.add(new Studente("001")); lista.add(new Studente("002")); lista.add(new Integer(3));

17 Forzare liste di elementi omogenei Il meccanismo della parametrizzazione del tipo Generics o tipi parametrizzati Dichiaro al momento della creazione quali elementi saranno inseriti nella lista List<tipoElemento> listat = new ArrayList<tipoElemento>() Il compilatore controlla che il vincolo sul tipo degli elementi sia rispettato listat.add(elementotipononcorretto) errore a tempo di compilazione Esempio: TestGenerics.java

18 Leggere le API di java Come leggere le API informazioni principali per ciascuna classe: Classi e/o interfacce che vengono estese e/o realizzate dalla classe corrente Classi e/o interfacce che implementano e/o estendono la classe corrente Eventuale parametrizzazione dei tipi Package da includere (e.g. import java.util.*);

19 Esercizi Esercizi API 1 realizzare il metodo elimina doppi della classe UtilList.java utilizzando ArrayList o LinkedList 2 realizzare il metodo sottosequenza della classe UtilList.java utilizzando LinkedList o ArrayList 3 realizzare il metodo stampa inversi della classe UtilList.java utilizzando la classe Stack

20 Nota sull'interfaccia Comparable Utilizzo appropriato di Comparable<E> 1 l'interfaccia comparable utilizza un tipo parametrizzato Comparable<E> 2 E e' il tipo degli elementi con cui la classe che implementa l'interfaccia puo' essere comparata. 3 Permette di evitare il downcast nel compareto() ed evita warning in compilazione 4 Vedi UtilComparable.java e StudenteTypeSafe.java

21 Oggetti

22 Collezioni Lista è una particolare tipologia di collezione di Ne esistono molte altre: Pila, Coda, Insieme etc. Le tipologie di collezioni principali sono realizzate nelle librerie Java di base L'interfaccia Collection rappresenta i metodi di base per una qualsiasi collezione

23 Collezioni in Java I Interfaccia Collection

24 Collezioni in Java II Interfaccia Collection: metodi

25 Insieme Insieme Dominio di interesse: è formato da insiemi di elementi di un certo dominio E Operazioni: 1 emptyset(), che restituisce il valore corrispondente all'insieme vuoto. 2 isempty(i), che restituisce true se l'insieme i è l'insieme vuoto, false altrimenti. 3 add(i,e), che restituisce l'insieme j ottenuto dall'insieme i aggiungendo l'elemento e; se e appartiene già a i allora j coincide con i. 4 remove(i,e), che restituisce l'insieme j ottenuto dall'insieme i eliminando l'elemento e; se e non appartiene a i allora j coincide con i. 5 contains(i,e), che restituisce true se l'elemento e appartiene all'insieme i, false altrimenti.

26 Insieme in Java Interfaccia Set

27 Insieme in Java: caratteristiche Interfaccia Set caratteristiche Tipo parametrizzato: E rappresenta il tipo degli elementi dell'insieme Mette a disposizione molti metodi oltre alle operazioni di base (e.g. addall(...), removeall(...), retainall(...)) Insieme di Interi: Set<Integer> insiemeinteri =... L'interfaccia Set viene realizzata da numerose classi 1 HashSet: operazioni di base in tempo costante (sotto opportune ipotesi) 2 TreeSet: operazioni di base in tempo O(log n) Un insieme non puo' avere occorrenze multiple di elementi, questo viene garantito dai metodi che gestiscono l'insieme (tutti i metodi add)

28 Utilizzo Set HashSet Dichiarazione Set<Integer> s1 = new HashSet<Integer>(); Aggiunta elementi s1.add(new Integer(1)); Aggiunta di una collezione di elementi s1.addall(collezione);

29 Set: Accesso agli elementi Iteratori Non esiste il concetto di posizione di un elemento non esiste il metodo s.get(i) dove i è la posizione dell'elemento Si utilizzano gli iteratori Un iteratore è un riferimento ad un oggetto contenuto in una collezione Permettono di accedere in maniera sequenziale qualsiasi collezione (pile,liste,code,insiemi, etc.)

30 Utilizzo iteratori Creare un iteratore Data una collezione c Collection<T> c =... iterator() metodo della collezione, restituisce un iteratore al primo elemento della collezione Iterator<T> it = c.iterator();

31 Utilizzo degli iteratori iteratori un iteratore Iterator<T> it = c.iterator(); metodo hasnext() restituisce true se la collezione su cui l'iteratore agisce ha almeno un altro elemento for(iterator<t> it = c.iterator(); it.hasnext();) metodo next() restituisce l'elemento a cui l'iteratore si riferisce ed aggiorna l'iteratore al prossimo elemento della collezione. for(iterator<t> it = c.iterator(); it.hasnext();) T elemento = it.next() esempio di scansione di tutti gli elementi di un insieme: calcolamedia(set<integer>) della classe TestSet.java

32 Esercizi Esercizi su Set Implementare il metodo migliormedia(set<set<integer>>) della classe TestSet.java Implementare il metodo intersezione(set<integer>, Set<Integer>) della classe TestSet.java

33 Sottoinsiemi di un insieme (insieme delle parti) Insieme delle parti (power set) dato un insieme S il power set P(S) è l'insieme di tutti i sottoinsiemi di s S = {1, 2}, P(S) = {{}, {1}, {2}, {1, 2}} concetto molto importante per algoritmi a forza bruta

34 Calcolo ricorsivo dell' insieme delle parti Insieme delle parti: calcolo ricorsivo dato un insieme di elementi S ed un insieme (di insiemi) T detta F(e, T ) = {X {e} X T } denizione ricorsiva: P(S) = { } se S = e primo elemento di S, T = S \ {e}, P(S) = P(T ) F(e, P(T ))

35 Esercizi Esercizi su Set Implementare il metodo sottoinsiemi(set<integer>) della classe TestSet.java