Processare più oggetti (1) Lavorare con più oggetti. Cicli. Processare più oggetti (2) L istruzione while. Il calcolo degli stipendi

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1 2 Processare più oggetti (1) Lavorare con più oggetti Iterazioni. Ciclo while Collezioni ed enumerazioni. La classe Vector Supponiamo di voler leggere e calcolare lo stipendio di più di un impiegato Al momento sappiamo come leggere i dati di un impiegato e calcolarne la paga Employee e = Employee.readIn(br); int hours = Integer.parseInt(br.readLine()); System.out.print("Employee " + e.getname() + " has earned " + e.calcpay(hours)); 3 4 Processare più oggetti (2) Vorremmo ripetere queste istruzioni un certo numero di volte Employee e = Employee.readIn(ds); int hours = Integer.parseInt(ds.readLine()); System.out.print("Employee " + e.getname() + " has earned " + e.calcpay(hours)); ripetere fino a quando è necessario Cicli Un costrutto che supporta l esecuzione ripetuta di una sequenza di istruzioni è noto come ciclo (loop) Un ciclo consiste di due parti Il corpo (body) del ciclo, ossia la sequenza di istruzioni che deve essere eseguita ripetutamente Il meccanismo di ciclo (nel lucido precedente questo era composto dal termine ripetere fino a quando è necessario e dalla freccia Il meccanismo di ciclo dovrebbe permettere di specificare quando fermare l esecuzione ripetuta Questa condizione è nota come terminazione del ciclo (loop termination) 5 6 L istruzione while Forma generale while (condition) body Condition e body sono simili a quelli visti per l istruzione if La condizione deve essere un espressione booleana Il corpo è una sequenza di istruzioni (single o compound statement) Semantica La condizione è verificata Se falsa, il ciclo termina e l esecuzione procede con l istruzione immediatamente seguente il ciclo Se vera, il corpo è eseguito e si ripete la verifica della condizione Il calcolo degli stipendi Ecco il nostro ciclo per il calcolo degli stipendi degli impiegati Employee e = Employee.readIn(br); while (e!= null) { int hours = Integer.parseInt(br.readLine()); System.out.println("Employee " + e.getname() + " has earned " + e.calcpay (hours)); e = Employee.readIn(br); La condizione (e!= null) termina il ciclo quando non ci sono più dati nel file di ingresso.

2 Versione scorretta La seguente versione è scorretta Employee e; while (e!= null) { e = Employee.readIn(br); int hours = Integer.parseInt(br.readLine()); System.out.println("Employee " + e.getname() + " has earned " + e.calcpay(hours)); Notare come nella condizione si verifichi il valore della variabile e senza che questa sia stata inizializzata La compilazione causa un errrore "uninitialized variable" 7 Un altra versione scorretta Employee e = Employee.readIn(br); while (e!= null) { int hours = Integer.parseInt(br.readLine()); System.out.println("Employee " + e.getname() + " has earned " + e.calcpay (hours)); In questo caso vengono letti solo i dati del primo impiegato non c è nessun Employee.readIn nel corpo del ciclo Il ciclo quindi non fa progressi verso la terminazione (ciclo infinito -- una volta entrati non si esce più!!!) 8 Loop patterns (1) 9 Loop patterns (2) 10 Altri task di lettura e calcolo ripetitivi sono simili nella forma al ciclo per il calcolo degli stipendi Per esempio, per calcolare i pedaggi: TollBooth tollbooth = new TollBooth( Benevento ); Truck truck; truck = Truck.read(br); // read first while (truck!= null) { // as long as lastreadwas successful tollbooth.calculatetoll(truck); // processing truck = Truck.read(br) // read next un ciclo per la lettura e stampa di stringhe String s; s = br.readline(); // read first while (s!= null) { // as long as lastread was successful System.out.println(s); // processing s = br.readline(); // read next Loop patterns (3) lettura di interi e stampa del loro quadrato int i; String temp; temp = br.readline(); // read first while (temp!= null) { // as long as last readwas successful i = Integer.parseInt(temp); // processing - first convertto int System.out.println(i*i); // - now print square temp = br.readline(); // read next Non possiamo comporre read e parseintnel solito modo: i = Integer.parseInt(br.readLine()); poiché dobbiamo controllare se readlline ha avuto successo (non ha restituito null) prima di convertire la stringa 11 Loop patterns (4) una variante consiste nel ciclare finché non viene letto un valore negativo int i; i = Integer.parseInt(br.readLine()); // read first while (i >= 0) { // as long as last read was successful System.out.print(i*i); // print square i = Integer.parseInt(br.readLine()); // read next In questo caso possiamo comporre read e parseint perché il test di terminazione usa un valore intero NB: non funziona se si arriva alla fine del file senza aver trovato un numero negativo! 12

3 Versione corretta Loop patterns (5) int i; String temp; boolean done = false; temp = br.readline(); while (temp!= null &&!done) { i = Integer.parseInt(temp); if (i >= 0) { System.out.println(i*i); temp = br.readline(); else done = true; 13 Loop patterns (6) Tutti i cicli precedenti hanno la stessa forma // Loop Pattern: read/process read first item while (a valid item has been read) { // as long as an item // was successfully obtained process the item read the next item Una tale frammento di codice è chiamato loop pattern, in quanto può essere usato per creare strutture di ciclo Questo in particolare è chiamato read/process loop pattern 14 Read/Process Loop Pattern Per usare questo pattern, bisogna definire: Il metodo per leggere l item La condizione che indica che nessun item valido è stato letto Il codice per elaborare l item 15 Impatto dei cicli sulla verifica In una sequenza l esecuzione procede linearmente Con le strutture di selezione sono possibili diverse sequenze di esecuzione alternative In assenza di infeasible paths si possono ancora verificare tutti i cammini (sempre che il loro numero non cresca in maniera esponenziale) Con i cicli non è più possibile una verifica esaustiva (numero di iterazioni arbitrario), ma bisogna almeno verificare i seguenti casi: La condizione del ciclo è falsa la prima volta Il corpo del ciclo è eseguito una sola volta Il corpo del ciclo viene eseguito più di una volta 16 Libreria di canzoni (1) 17 Libreria di canzoni (2) 18 Problema WOLD, una stazione radio locale, vuole informatizzare la propria libreria di canzoni. Si è creato un file in cui sono stati inseriti degli elementi composti dai titoli e dai compositori delle canzoni. Si intende dare al disc-jockey la possibilità di cercare nella libreria tutte le canzoni di un particolare artista. Scenario d esempio Inserisci il nome del file della libreria di canzoni: ClassicRock.lib File ClassicRock.lib loaded. Inserisci l artista da cercare: Beatles Canzoni dei Beatles trovate: Back in the USSR Paperback writer She Love You Inserisci l artista da cercare: Mozart Nessuna canzone di Mozart trovata

4 Determinare gli oggetti primari Sostantivi: song library, song, file, entry, title, artist Artist e title sono parti di song, che è sussidiaria di song library File e entry (in un file) rappresentano solo dati da leggere Classe primaria: SongLibrary 19 Determinare il comportamento desiderato Capacità di creare una SongLibrary Costruttore Necessità di cercare le canzoni di un artista Un metodo lookup 20 class SongLibrary {... Tipico codice di utilizzo Definire l interfaccia SongLibrary classical = new SongLibrary("classical.lib"); SongLibrary jazz = new SongLibrary("jazz.lib"); classical.lookup("gould"); classical.lookup("marsalas"); jazz.lookup("corea"); jazz.lookup("marsalas"); Interfaccia class SongLibrary { public SongLibrary(String songfilename) {... public void lookup(string artist) throws Exception { Definire le variabili di istanza ed il costruttore Ogni volta che viene invocato lookup crea un nuovo BufferedReader associato al file su disco specificato dal nome del file di canzoni (passato al costruttore). Questo nome deve quindi essere mantenuto in una variabile d istanza class SongLibrary { public SongLibrary(String songfilename) { // costruttore this.songfilename = songfilename;... // Metodo lookup private String songfilename; // variabile d istanza Implementazione del metodo lookup public void lookup(string artist) throws Exception { BufferedReader br = new BufferedReader( new InputStreamReader( new FileInputStream(songFileName))); Song song = Song.read(br); // necessità di una classe Song while(song!= null) { if (artist.equals(song.getartist())) System.out.println(song.getTitle()); song = Song.read(br); 23 L interfaccia e le variabili d istanza La classe Song class Song { // Metodi public static Song read(bufferedreader br) throws Exception { public Song(String title, String artist) { public String gettitle() { public String getartist() { // Variabili d istanza private String title, artist; 24

5 25 26 La classe Song Implementazione del metodo read public static Song read(bufferedreader br) throws Exception { String title = br.readline(); if(title == null) return null; String artist = br.readline(); return new Song( title, artist); La classe Song Implementazione del costruttore e degli altri metodi public Song(String title, String artist) { this.title = title; this.artist= artist; public String gettitle() { return this.title; public String getartist() { return this.artist; Discussione Nell esempio di Truck e TollBooth le due classi primarie sono state individuate all inizio Uno dei metodi di TollBooth prendeva Truck come argomento In questo esempio Song è subordinato a SongLibrary Quindi si è preferito concentrarsi prima sulla seconda e poi si è vista la necessità di introdurre la classe Song (perché usata nell implementazione dei metodi) Il procedimento di sviluppo delle classi è di natura iterativa Gestione di valori multipli Il metodo lookup deve scorrere il file ogni volta che viene invocato Per migliorare l efficienza si può pensare di mantenere in memoria il contenuto del file Non si conosce a priori il numero di canzoni nel file non si conosce il numero di variabili da dichiarare Occorre dichiarare una collezione di oggetti Un gruppo di oggetti che può essere dichiarato come entità singola Esempi di applicazione Leggere una lista di nomi e stamparla in ordine inverso Leggere dei nomi e stamparli in ordine alfabetico Verificare se i voti degli studenti sono al di sopra o al di sotto della media Restituire le diverse parole contenute in un file con il relativo numero di occorrenze In questi casi non è solo un problema di efficienza Collezioni di oggetti: Vector Operazioni caratteristiche Creare una nuova collezione (costruttore) Aggiungere un oggetto ad una collezione Elaborare gli oggetti della collezione Java fornisce diverse classi collezione Contenute nel package java.util La più semplice classe collezione è la classe Vector Creazione: Vector v = new Vector();

6 Aggiungere oggetti a un Vector 31 Muoversi all interno di un Vector 32 v Leggiamo alcuni oggetti String e aggiungiamoli al Vector v String s; s = br.readline(); // Legge la prima stringa while (s!= null) { v.addelement(s); s = br.readline(); Vector v = new Vector(); v // Elaborazione: aggiunge s a v // Legge la stringa successiva v.addelement(s); v Più applicazioni di addelement Attraversare la collezione di oggetti e visitare (elaborare) ciascun elemento E un processo ripetitivo e quindi viene usata una struttura di ciclo while(ci sono ancora elementi da visitare) visitare l elemento successivo Per poter visitare tutti gli elementi di un Vector è necessario: Raggiungere in qualche modo gli elementi Ottenere l elemento successivo Verificare se ci sono altri elementi da visitare La classe Vector non fornisce questi metodi Enumeration 33 La classe Object 34 Java offre una classe Enumeration che modella l attraversamento In realtà non si tratta proprio di una classe Ogni classe collezione fornisce un metodo che crea e restituisce un riferimento a un oggetto della classe Enumeration L oggetto Enumeration fornisce i metodi per ottrenere l elemento successivo e verificare se ci sono altri elementi La classe Vector contiene un metodo, elements, che restituisce un riferimento ad un oggetto Enumeration Enumerationelements() { // Restituisce un Enumeration per Vector Enumeration fornisce i seguenti metodi boolean hasmoreelements() // Restituisce true se ci sono altri elementi da // visitare; restituisce false altrimenti Object nextelement() //Rrestituisce un riferimento all elemento successivo nextelementrestituisce un riferimento ad un oggetto di classe Object La classe predefinita Object modella un qualsiasi oggetto I riferimenti a Name, Employee, String, ecc. sono anche riferimenti a Object In questo modo nextelement può restituire riferimenti a oggetti di qualsiasi classe C è un prezzo da pagare per questa flessibilità Lavoro supplementare 35 Il ciclo di attraversamento 36 Il prezzo da pagare per tale flessibilità: Effettuare un operazione di cast davanti ad ogni invocazione di nextelement Name n = new Name( Gerald, Weiss ); Vector v = new Vector(); v.addelement(n); Enumeration e = v.elements(); // trasforma un Vector in una Enumeration Name n2 = (Name) e.nextelement(); // nextelementrestituisce un riferimento // ad Object che viene trasformato in un cast // riferimento a Name mediante cast Assicurarsi che in ogni oggetto Vector si aggiungono riferimenti ad un solo tipo di oggetto Il ciclo di attraversamento di una collezione Enumerationenum= ottenere un riferimento Enumeration dalla collezione while(enum.hasmoreelements()) { ClassName x = (ClassName) enum.nextelement(); // Estrae gli elementi elaborare x Un esempio: stampiamo le String di un Vector Enumerationenum= v.elements(); while(enum.hasmoreelements()) { String s = (String) enum.nextelement(); System.out.print(s);

7 Rivisitiamo la classe SongLibrary 37 Il Costruttore 38 Miglioriamo l implementazione lasciando inalterata l interfaccia. Il contenuto del file viene caricato in un Vector dal costruttore Il metodo lookup attraverserà la collezione import java.io.*; import java.util.*; // perché stavolta usiamo un Vector class SongLibrary { public SongLibrary(String songfilename) throwsexception {... void lookup(string artist) {... // Variabili di istanza private Vector songcoll; public SongLibrary(String songfilename) throws Exception { songcoll = new Vector(); BufferedReader br = new BufferedReader( new InputStreamReader( new FileInputStream (songfilename))); Song song = Song.read(br); while(song!= null) { songcoll.addelement(song); song = Song.read(br); Il metodo lookup public void lookup(string artist) { Enumeration enum = songcoll.elements(); while(enum.hasmoreelements()) { Song song = (Song) enum.nextelement(); if(artist.equals(song.getartist())) System.out.println(song.getTitle()); Inserire dati di tipi primitivi in una collezione In un Vector è possibile inserire oggetti (Object) int, float, ecc. non sono oggetti, ma tipi primitivi Per risolvere questo problema si può ricorrere alle classi involucro (Integer, Boolean, Float, ) Ad esempio, per gli interi: Vector vi = new Vector(); inti; i = 1; vi.addelement(new Integer(i)); // Include il valore int // all interno di un oggetto Integer // altri inserimenti di interi nel Vector vi Per la visita invece: Visitare dati di tipi primitivi di una collezione Enumeration e = vi.elements (); while(e.hasmoreelements()) { Integer integer = (Integer) e.nextelement(); // estrae l oggetto System.out.println(integer.intValue()); // stampa il valore intero Da notare che il costruttore della classe Integer accetta come argomento un int Lo stesso vale per i costruttori delle altre classi involucro (Boolean, Float, Double) 41 Determinare i risultati di uno studente Si supponga di avere un file del registro degli studenti di un corso universitario. Per ogni studente il file contiene la coppia di linee: nome media Vogliamo stabilire quali studenti siano sopra e quali sotto la media della classe 42

8 Determinazione dell oggetto primario 43 Determinazione del comportamento 44 Candidati: file del registro, studente, nome e media Nome e media sono subordinati a studente che a sua volta è subordinato a file del registro Introduciamo la classe StudentRoster, associata al file d ingresso Notare l analogia con la classe SongLibrary In entrambi i casi gli oggetti subordinati sono letti dal file associato all oggetto primario Ovviamente abbiamo un costruttore StudentRoster E un metodo che percorre il registro e valuta gli studenti (ci dice se stanno sopra o sotto la media) evaluate Non è stato ancora detto quando di intende calcolare la media, né se si userà una collezione Questi aspetti riguardano l implementazione dei metodi e la definizione delle variabili d istanza Definizione dell interfaccia Utilizzo dei metodi StudentRoster roster = new StudentRoster( CS1.f98 ); roster.evaluate(); L interfaccia class StudentRoster { StudentRoster(String rosterfilename) { void evaluate() { 45 Definizione delle variabili d istanza (1) Occorre valutare la media della classe Può essere fatto dal costruttore e l informazione può essere mantenuta in una variabile d istanza (in tal modo può essere usata dal metodo evaluate) Le informazioni relative agli studenti sono richieste due volte: Per calcolare la media (nel costruttore) Per valutare gli studenti (nel metodo evaluate) Conviene usare una variabile di istanza (una collezione) 46 Definizione delle variabili d istanza (2) class StudentRoster { public StudentRoster(String rosterfilename) { pblic void evaluate() { private Vector studentcoll; private int classaverage; 47 public StudentRoster(String rosterfilename) throwsexception { studentcoll = new Vector(); BufferedReader br = new BufferedReader( new InputStreamReader( new FileInputStream(rosterFileName))); int total = 0; // somma le medie int count = 0; // conta gli studenti Student student = Student.read(br); // introduzione della classe Student while (student!= null) { // struttura di ciclo lettura/elaborazione total += student.getaverage(); count++; studentcoll.addelement(student); student = Student.read(br); classaverage = total / count; 48 Implementazione del costruttore

9 49 50 Implementazione di evaluate public void evaluate() { Enumeration enum = studentcoll.elements(); while (enum.hasmoreelements()) { // struttura di ciclo enumerare Student student = (Student)enum.nextElement(); System.out.print(student.getName()); System.out.print(" is performing "); if (student.getaverage() >= classaverage) System.out.println("aboveaverage"); else System.out.println("below average"); Uso della classe class Evaluator { public static main(string[] args) throws Esception { StudentRoster roster1 = new StudentRoster( CS1.f98 ); roster1.evaluate(); StudentRoster roster2 = new StudentRoster( CS2.f98 ); roster2.evaluate(); Considerazioni conclusive Occorre costruire la classe Student (farlo come esercizio ) Possibili diverse implementazioni (ad esempio, scorrere più volte il file invece di mantenere la collezione in memoria) in pratica un file non è altro che una collezione residente su disco Una classe insieme Una classe collezione che chiameremo Set Determinazione del comportamento Set Costruttore contains test di appartenenza isempty verifica dell insieme vuoto null addelement aggiunge un elemento a un Set copy fa una copia di un Set size restituisce il numero di elementi di un Set elements restituisce una Enumeration per l attraversamento union genera l unione di due Set intersection genera l intersezione di due Set print stampa l insieme Set s1, s2; s1 = new Set(); s2 = s1; s1 Il metodo copy Oggetto Set Notare che con l assegnamento le due variabili s1 e s2 fanno riferimento allo stesso oggetto i cambiamenti apportati ad s1 si ripercuotono su s2 e viceversa Noi vogliamo che il metodo copy crei un nuovo oggetto Set e copi gli elementi del vecchio insieme nel nuovo s1 Oggetto Set s2 s2 Oggetto Set Class UseSet { public static main(string[] args) { Set s1 = new Set(); s1.addelement( A ); s1.addelement( B ); s1.addelement( C ); s1.addelement( A ); System.out.println(s1.toString()); Set s2 = new Set(); s2.addelement( B ); s2.addelement( C ); s2.addelement( D ); s2.addelement( D ); s2.print(system.out); s1.union(s2).print(system.out); s1.intersection(s2).print(system.out); Definizione dell interfaccia: Esempio di codice d uso // il metodo tostring trasforma un oggetto in String 53 Definizione dell interfaccia Class Set { public Set () { public boolean contains(object o) { public boolean isempty () { public void addelement(object o) { public Set copy() { public int size() { public Enumeration elements() { public Set union(set s) { public Set intersection(set s) { public void print(printstream ps) { // notare il parametro Object usato per garantire la genericità // rispetto agli oggetti contenuti in un Set 54

10 55 56 Definizione delle variabili di istanza Un set contiene un numero arbitrario di elementi, per cui è richiesta una collezione Per la collezione scegliamo la classe Vector (è l unica che conosciamo) Class Set { // Metodi private Vector vector; Implementazione dei metodi (1) public Set() { vector = new Vector(); public boolean isempty () { return vector.isempty (); public int size() { return vector.size(); public Enumeration elements() { return vector.elements(); Implementazione dei metodi (2) public Set copy() { Set destset = new Set(); Enumeration enum = vector.elements (); while (enum.hasmoreelements()) destset.addelement(enum.nextelement()); return destset; public void addelement(objecto) { if (!contains(o)) // si aggiunge solo se non è già presente vector.addelement(o); Implementazione dei metodi (3) Per l unione il Set restituito si costruisce copiando prima gli elementi del Set argomento e poi aggiungendo gli elementi del Set ricevente public Set union(set s) { Set unionset= s.copy(); Enumeration enum = vector.elements(); while (enum.hasmoreelements()) unionset.addelement(enum.nextelement()); return unionset; Implementazione dei metodi (4) Per l intersezione il Set restituito si costruisce aggiungendo gli elementi del Set ricevente che sono anche contenuti nel Set argomento public Set intersection(set s) { Set interset = new Set(); Enumeration enum = this.vector.elements(); while (enum.hasmoreelements()) { Object elem = enum.nextelement(); if (s.contains(elem )) interset.addelement(elem); return interset; Implementazione dei metodi (5) public boolean contains(objecto) { Enumeration enum = vector.elements(); while (enum.hasmoreelements()) { Objectelem= enum.nextelement(); if (elem.equals(o)) return true; return false; Il metodo equals della classe Objectnon funziona in modo soddisfacente (vedremo dopo una soluzione al problema)

11 Implementazione dei metodi (6) public void print(printstream ps) { Enumeration enum = vector.elements(); while (enum.hasmoreelements()) { ps.print(enum.nextelement().tostring()); ps.print(" "); Il metodo tostring produce una stringa a partire da un oggetto, consentendo quindi la stampa dell oggetto (come vedremo anche questo metodo non è proprio soddisfacente) 61 Il metodo tostring funziona bene se l oggetto è di una classe predefinita, come ad esempio Integer Il numero 275 contenuto in un oggetto di classe Integer viene trasformato nella stringa 275 : Integer i = new Integer(275); System.out.print(i.toString()); Il metodo tostring della classe Object (1) Per una classe definita dall utente invece, poiché il metodo tostring non sa nulla sulla classe effettiva, viene prodotta una stringa con poche informazioni. 62 Ad esempio per la classe class Test { public Test () { // la classe non ha né comportamento, né stato Applichiamo tostring ad un oggetto Test Test t = new Test(); System.out.print(t.toString()); Il metodo tostring della classe Object (2) Viene invocato il metodo tostring della classe Object Il risultato in uscita è una stringa della forma Test@ Il metodo tostring della classe Object (3) Se vogliamo un comportamento diverso dobbiamo personalizzare il metodo tostring scrivendone uno che ha lo stesso prototipo di quello della classe Object public String tostring() { Questo approccio è noto con il termine overriding Sovrascriviamo il metodo pre-esistente con uno nuovo 64 Esempi di metodi tostring Un metodo tostring per la classe Test class Test { public Test () { public String tostring() { return I ama Test object ; Un metodo tostring per la classe Name class Name { public String tostring() { String result = this.title + + this.firstname + + this.lastname; return result; 65 Un metodo tostring per la classe Set public String tostring() { String result = { ; Enumeration e = elements(); while(e.hasmoreelements()) { // struttura ciclo enumerare result += e.nextelement().tostring(); result += ; result += ; return result; In alternativa si può usare il metodo tostring della classe Vector public String tostring() { return vector.tostring(); // vector è la variabile di istanza 66

12 Il metodo equals della classe Object (1) Lo scopo del metodo è quello di confrontare due oggetti per vedere se sono uguali Utile quando si cerca un particolare elemento in una collezione (come nel caso di Set) Il prototipo del metodo è: public boolean equals (Object o) In mancanza di informazioni dettagliate circa la classe effettiva dei due oggetti il metodo equals controlla semplicemente se il ricevente e l argomento fanno riferimento allo stesso oggetto 67 Il metodo equals della classe Object (2) L invocazione: n1.equals(n2) restituisce true nel caso in cui n1 e n2 sono: Name n1 = new Name( John, Smith ); Name n2 = n1; // n1 e n2 fanno riferimento allo stesso oggetto restituisce invece false nel caso in cui n1 e n2 sono: Name n1 = new Name( John, Smith ); Name n2 = new Name( John, Smith ); // n1 e n2 fanno riferimento ad oggetti diversi 68 Overriding del metodo equals Come personalizzare il metodo equals per una qualsiasi classe mantenendo lo stesso prototipo del metodo della classe Object? Occorre applicare un cast all Objectpassato come argomento Esempio per la classe Name: public boolean equals (Object o) { Name n = (Name) o; // cast return this.first.equals(n.first) && this.last.equals(n.last) && this.title.equals(n.title); 69