Capitolo 8. Arrays e Array Lists

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1 Capitolo 8 Arrays e Array Lists

2 Obiettivi del capitolo Familiarizzarsi con l uso degli arrays e array lists Conoscere le cassi wrapper classes, autoboxing ed il ciclo for generalizzato Studiare algoritmi frequenti per gli arrays Continua

3 Obiettivi del capitolo Imparare ad utilizzare arrays bidimensionali Capire quando usare array lists e arrays nei programmi Realizzare arrays parzialmente riempiti

4 Arrays Array: Sequenza di valori dello steso tipo Constrzione di un array: new double[10] Memorizzazione di una variabile di tipo array double[ ] double[] data = new double[10]; Continua

5 Arrays Quando un array viene creato, tutti I valori vengono inizializzati in dipenenza dal tipo base dell array: Numeri: 0 Boolean: false Riferimenti ad oggetti: null

6 Arrays Figura 1: Riferimento ad Array e Array

7 Arrays Si usa [ ] per accedere ad un elemento data[2] = 29.95; Figura 2: Conservare un Valore in un Array

8 Arrays Utilizzare il valore memorizzato: System.out.println("The value of this data item is " + data[4]); Conoscere la lunghezza dell array attraverso data.length. (Non e un metodo!) Il valore degli indici va da 0 a length - 1 Continua

9 Arrays Accedere ad un elemento inesistente produce un errore double[] data = new double[10]; data[10] = 29.95; // ERROR Limitazione: gli Arrays hanno lunghezza fissa

10 Sintassi 8.1: Costruzione di Array new typename[length] Esempio: new double[10] Scopo: Costruire un array con un numero di elementi dato

11 Sintassi 8.2: Accesso ad un elemento arrayreference[index] Esempio: data[2] Scopo: Accedere all elemento di un array

12 Self Check 1. Quali elementi contiene l array data dopo le istruzioni seguenti? double[] data = new double[10]; for (int i = 0; i < data.length; i++) data[i] = i * i;

13 Self Check 2. Cosa stmperanno I seguenti frammenti di programma? O, se c e un errore, descricete l errore e dite se e rivelato a compile-time o a run-time. 1. double[] a = new double[10]; System.out.println(a[0]); 2. double[] b = new double[10]; System.out.println(b[10]); 3. double[] c; System.out.println(c[0]);

14 Risposte 1. 0, 1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81, but not Errore di run-time : indice dell array fuori dai limiti 3. errore compile-time : c non e inizializzata

15 Array Lists La classe ArrayList gestisce una sequenza di oggetti Puo crescere e diminuire a richiesta La classe ArrayList fornisce metodi per molte operazioni cmuni, come inserire e rmuovere elementi Continua

16 Array Lists La classe ArrayList e generica: ArrayList<T> raccoglie oggetti di tipo T: ArrayList<BankAccount> accounts = new ArrayList<BankAccount>(); accounts.add(new BankAccount(1001)); accounts.add(new BankAccount(1015)); accounts.add(new BankAccount(1022)); il metodo size restituisce il numero degli elementi

17 Recuperare elementi di un Array List Si usa il metodo get L indice inizia a 0 BankAccount anaccount = accounts.get(2); // gets the third element of the array list Errore sui limiti se l indice e fuori dal range Continua

18 Recuperare elementi di un Array List I piu comuni errori sui limiti: int i = accounts.size(); anaccount = accounts.get(i); // Error // legal index values are 0...i-1

19 Adding Elements set sovrascrive un valore esistente BankAccount anaccount = new BankAccount(1729); accounts.set(2, anaccount); add aggiunge un nuovo valore prima della posizione specificata accounts.add(i, a) Continua

20 Aggiungere Elementi Figura 3: Aggiungere un Elemento nel mezzo di un Array List

21 Rimuovere Elementi remove rimuove un elemento posto ad un determinato indice Accounts.remove(i) Continua

22 Rimuovere Elementi Figura 4: Rimuovere un Elemento nel mezzo di un Array List

23 File: ArrayListTester.java 01: import java.util.arraylist; 02: 03: /** 04: This program tests the ArrayList class. 05: */ 06: public class ArrayListTester 07: { 08: public static void main(string[] args) 09: { 10: ArrayList<BankAccount> accounts 11: = new ArrayList<BankAccount>(); 12: accounts.add(new BankAccount(1001)); 13: accounts.add(new BankAccount(1015)); 14: accounts.add(new BankAccount(1729)); 15: accounts.add(1, new BankAccount(1008)); 16: accounts.remove(0); Continua

24 File: ArrayListTester.java 17: 18: System.out.println("size=" + accounts.size()); 19: BankAccount first = accounts.get(0); 20: System.out.println("first account number=" 21: + first.getaccountnumber()); 22: BankAccount last = accounts.get(accounts.size() - 1); 23: System.out.println("last account number=" 24: + last.getaccountnumber()); 25: } 26: }

25 File: BankAccount.java 01: /** 02: A bank account has a balance that can be changed by 03: deposits and withdrawals. 04: */ 05: public class BankAccount 06: { 07: /** 08: Constructs a bank account with a zero balance anaccountnumber the account number for this account 10: */ 11: public BankAccount(int anaccountnumber) 12: { 13: accountnumber = anaccountnumber; 14: balance = 0; 15: } 16: Continua

26 File: BankAccount.java 17: /** 18: Constructs a bank account with a given balance anaccountnumber the account number for this account initialbalance the initial balance 21: */ 22: public BankAccount(int anaccountnumber, double initialbalance) 23: { 24: accountnumber = anaccountnumber; 25: balance = initialbalance; 26: } 27: 28: /** 29: Gets the account number of this bank account. the account number 31: */ 32: public int getaccountnumber() 33: { 34: return accountnumber; 35: } Continua

27 File: BankAccount.java 36: 37: /** 38: Deposits money into the bank account. amount the amount to deposit 40: */ 41: public void deposit(double amount) 42: { 43: double newbalance = balance + amount; 44: balance = newbalance; 45: } 46: 47: /** 48: Withdraws money from the bank account. amount the amount to withdraw 50: */ 51: public void withdraw(double amount) 52: { 53: double newbalance = balance - amount; 54: balance = newbalance; Continua

28 File: BankAccount.java 55: } 56: 57: /** 58: Gets the current balance of the bank account. the current balance 60: */ 61: public double getbalance() 62: { 63: return balance; 64: } 65: 66: private int accountnumber; 67: private double balance; 68: } Output size=3 first account number=1008 last account number=1729

29 Self Check 3. Come costruireste un array di 10 stringhe? Un array list di stringhe? 4. Qual e il contenuto di names dopo le istruzioni seguenti? ArrayList<String> names = new ArrayList<String>(); names.add("a"); names.add(0, "B"); names.add("c"); names.remove(1);

30 Risposte 3. new String[10]; new ArrayList<String>(); 4. names contiene le stringhe "B" e "C" alle posizioni 0 e 1

31 Wrappers Non si possono inserire tipi primitivi direttamente dentro ad array lists Per manipolare I tipi primitivi come se fossero oggetti, e necessario usare le classi wrapper : ArrayList<Double> data = new ArrayList<Double>(); data.add(29.95); double x = data.get(0); Continua

32 Wrappers Figura 5: Un Oggetto di una classe Wrapper

33 Wrappers Esistono classi wrapper per tutti ed otto i tipi primitivi

34 Auto-boxing Auto-boxing: a partire da Java 5.0, la conversione fra tipi primitivi e la corrispondente classe wrapper e automatica. Double d = 29.95; // auto-boxing; same as Double d = new Double(29.95); double x = d; // auto-unboxing; same as double x = d.doublevalue(); Continua

35 Auto-boxing Auto-boxing funziona anche all interno di espressioni aritmetiche Double e = d + 1; Significa: auto-unbox d in un double aggiungere 1 auto-box il risultato dentro un nuovo Double conservare il riferimento al nuovo oggetto wrapper creato dentro e

36 Self Check 5. Qual e la differenza fra i tipi double e Double? 6. Supponiamo che data sia un ArrayList<Double> di size > 0. Come incrementereste il valore dell elemento di indice 0?

37 Risposte 5. double e uno degli otto tipi primitivi. Double e una classe. 6. data.set(0, data.get(0) + 1);

38 Il loop for generalizzato Attraversa tutti gli elementi di una collezione: double[] data =...; double sum = 0; for (double e : data) // You should read this loop as "for each e in data" { sum = sum + e; } Continua

39 Il loop for generalizzato L alternativa tradizionale: double[] data =...; double sum = 0; for (int i = 0; i < data.length; i++) { double e = data[i]; sum = sum + e; }

40 Il loop for generalizzato Funziona anche per le ArrayLists : ArrayList<BankAccount BankAccount> > accounts =... ; double sum = 0; for (BankAccount( a : accounts) { sum = sum + a.getbalance(); }

41 Il loop for generalizzato E equivalente al seguente loop tradizionale: double sum = 0; for (int i = 0; i < accounts.size(); i++) { BankAccount a = accounts.get(i); sum = sum + a.getbalance(); }

42 Sintassi 8.3: Il loop "for each" for (Type variable : collection) statement Esempio: for (double e : data) sum = sum + e; Scopo: Eseguire il loop per ciascun elemento nella collezione. In ciascuna iterazione, La variabile assume il valore dell elemento successivo della collezione. Poi L istruzione e eseguita.

43 Self Check 7. Scrivete un loop "for each" che stampa tutti gli elementi dell array data 8. Perche il loop "for each" non e una scorciatoia appropriata per il seguente loop for ordinario? for (int i = 0; i < data.length; i++) data[i] = i * i;

44 Risposte 7. for (double x : data) System.out.println(x); 8. Il loop scrive un valore dentro data[i]. Il loop "for each" non possiede la variabile indice i.

45 Semplici algoritmi per Array : Contare le occorrenze Verifica tutti gli elementi e conta le occorrenze fino alla fine dell array list. public class Bank { public int count(double atleast) { int matches = 0; for (BankAccount a : accounts) { if (a.getbalance() >= atleast) matches++; // Found a match } return matches; }... private ArrayList<BankAccount> accounts; }

46 Semplici algoritmi per Array : trovare un valore Verifica tutti gli elementi finche non trova un occorrenza. public class Bank { public BankAccount find(int accountnumber) { for (BankAccount a : accounts) { if (a.getaccountnumber() == accountnumber) // Found a match return a; } return null; // No match in the entire array list }... }

47 Semplici algoritmi per Array : trovare il Massimo o il Minimo Inizializzare un candidato con l elemento iniziale Confrontare il candidato con gli elementi restanti Ggiornare il candidato se si trva un valore maggiore (max) o minore (min) Continua

48 Semplici algoritmi per Array : trovare il Massimo o il Minimo Esempio: BankAccount largestyet = accounts.get(0); for (int i = 1; i < accounts.size(); i++) { BankAccount a = accounts.get(i); if (a.getbalance() > largestyet.getbalance()) largestyet = a; } return largestyet;

49 Semplici algoritmi per Array : trovare il Masimo o il Minimo Funziona se c e almeno un elemento Se la lista e vuota, restituire null if (accounts.size() == 0) return null; BankAccount largestyet = accounts.get(0);...

50 File Bank.java 01: import java.util.arraylist; 02: 03: /** 04: This bank contains a collection of bank accounts. 05: */ 06: public class Bank 07: { 08: /** 09: Constructs a bank with no bank accounts. 10: */ 11: public Bank() 12: { 13: accounts = new ArrayList<BankAccount>(); 14: } 15: 16: /** 17: Adds an account to this bank. a the account to add 19: */ Continua

51 File Bank.java 20: public void addaccount(bankaccount a) 21: { 22: accounts.add(a); 23: } 24: 25: /** 26: Gets the sum of the balances of all accounts in this bank. the sum of the balances 28: */ 29: public double gettotalbalance() 30: { 31: double total = 0; 32: for (BankAccount a : accounts) 33: { 34: total = total + a.getbalance(); 35: } 36: return total; 37: } 38: Continua

52 File Bank.java 39: /** 40: Counts the number of bank accounts whose balance is at 41: least a given value. atleast the balance required to count an account the number of accounts having least the given // balance 44: */ 45: public int count(double atleast) 46: { 47: int matches = 0; 48: for (BankAccount a : accounts) 49: { 50: if (a.getbalance() >= atleast) matches++; // Found // a match 51: } 52: return matches; 53: } 54: Continua

53 File Bank.java 55: /** 56: Finds a bank account with a given number. accountnumber the number to find the account with the given number, or null 59: if there is no such account 60: */ 61: public BankAccount find(int accountnumber) 62: { 63: for (BankAccount a : accounts) 64: { 65: if (a.getaccountnumber() == accountnumber) // Found a match 66: return a; 67: } 68: return null; // No match in the entire array list 69: } 70: Continua

54 File Bank.java 71: /** 72: Gets the bank account with the largest balance. the account with the largest balance, or 74: null if the bank has no accounts 75: */ 76: public BankAccount getmaximum() 77: { 78: if (accounts.size() == 0) return null; 79: BankAccount largestyet = accounts.get(0); 80: for (int i = 1; i < accounts.size(); i++) 81: { 82: BankAccount a = accounts.get(i); 83: if (a.getbalance() > largestyet.getbalance()) 84: largestyet = a; 85: } 86: return largestyet; 87: } 88: 89: private ArrayList<BankAccount> accounts; 90: }

55 File BankTester.java 01: /** 02: This program tests the Bank class. 03: */ 04: public class BankTester 05: { 06: public static void main(string[] args) 07: { 08: Bank firstbankofjava = new Bank(); 09: firstbankofjava.addaccount(new BankAccount(1001, 20000)); 10: firstbankofjava.addaccount(new BankAccount(1015, 10000)); 11: firstbankofjava.addaccount(new BankAccount(1729, 15000)); 12: 13: double threshold = 15000; 14: int c = firstbankofjava.count(threshold); 15: System.out.println(c + " accounts with balance >= " + threshold); Continua

56 Continua File BankTester.java 16: 17: int accountnumber = 1015; 18: BankAccount a = firstbankofjava.find(accountnumber); 19: if (a == null) 20: System.out.println("No account with number " + accountnumber); 21: else 22: System.out.println("Account with number " + accountnumber 23: + " has balance " + a.getbalance()); 24: 25: BankAccount max = firstbankofjava.getmaximum(); 26: System.out.println("Account with number " 27: + max.getaccountnumber() 28: + " has the largest balance."); 29: } 30: }

57 File BankTester.java Output 2 accounts with balance >= Account with number 1015 has balance Account with number 1001 has the largest balance.

58 Self Check 9. Cosa fa il metodo find se ci sono due bank accounts con un numero che coincide? 10. Sarebbe possibile usare un loop "for each" nel metodo getmaximum?

59 Risposte 9. Restituisce il primo che trova 10. Si, ma il primo confronto fallirebbe sempre.

60 Arrays bidimensionali Nella costruzione di un array bidimensionle, vanno specificate le righe e le colonne: final int ROWS = 3; final int COLUMNS = 3; String[][] board = new String[ROWS][COLUMNS]; Si accede ad un elemento tramite una coppia di indici a[i][j] board[i][j] = "x";

61 Una scacchiera per Tic-Tac-Toe Figura 6: Una scacchiera per Tic-Tac-Toe

62 Percorrere Arrays bidimensionali E frequente l uso di due loop annidati per il riempimento o la ricerca: for (int i = 0; i < ROWS; i++) for (int j = 0; j < COLUMNS; j++) board[i][j] = " ";

63 File TicTacToe.java 01: /** 02: A 3 x 3 tic-tac-toe board. 03: */ 04: public class TicTacToe 05: { 06: /** 07: Constructs an empty board. 08: */ 09: public TicTacToe() 10: { 11: board = new String[ROWS][COLUMNS]; 12: // Fill with spaces 13: for (int i = 0; i < ROWS; i++) 14: for (int j = 0; j < COLUMNS; j++) 15: board[i][j] = " "; 16: } 17: Continua

64 File TicTacToe.java 18: /** 19: Sets a field in the board. The field must be unoccupied. i the row index j the column index player the player ("x" or "o") 23: */ 24: public void set(int i, int j, String player) 25: { 26: if (board[i][j].equals(" ")) 27: board[i][j] = player; 28: } 29: 30: /** 31: Creates a string representation of the board, such as 32: x o 33: x 34: o the string representation 36: */ Continua

65 File TicTacToe.java 37: public String tostring() 38: { 39: String r = ""; 40: for (int i = 0; i < ROWS; i++) 41: { 42: r = r + " "; 43: for (int j = 0; j < COLUMNS; j++) 44: r = r + board[i][j]; 45: r = r + " \n"; 46: } 47: return r; 48: } 49: 50: private String[][] board; 51: private static final int ROWS = 3; 52: private static final int COLUMNS = 3; 53: }

66 File TicTacToeTester.java 01: import java.util.scanner; 02: 03: /** 04: This program tests the TicTacToe class by prompting the 05: user to set positions on the board and printing out the 06: result. 07: */ 08: public class TicTacToeTester 09: { 10: public static void main(string[] args) 11: { 12: Scanner in = new Scanner(System.in); 13: String player = "x"; 14: TicTacToe game = new TicTacToe(); 15: boolean done = false; 16: while (!done) 17: { Continua

67 File TicTacToeTester.java 18: System.out.print(game.toString()); 19: System.out.print( 20: "Row for " + player + " (-1 to exit): "); 21: int row = in.nextint(); 22: if (row < 0) done = true; 23: else 24: { 25: System.out.print("Column for " + player + ": "); 26: int column = in.nextint(); 27: game.set(row, column, player); 28: if (player.equals("x")) 29: player = "o"; 30: else 31: player = "x"; 32: } 33: } 34: } 35: } Continua

68 Output Row for x (-1 to exit): 1 Column for x: 2 x Row for o (-1 to exit): 0 Column for o: 0 o x Row for x (-1 to exit): -1

69 Self Check 11. Come si dichiara ed inizializza un array 4X4 di interi? 12. Come si conta il numero di spazi in una scacchiera per tic-tac-toe?

70 Risposte 11. int[][] array = new int[4][4]; 12. int count = 0; for (int i = 0; i < ROWS; i++) for (int j = 0; j < COLUMNS; j++) if (board[i][j] == ' ') count++;

71 Copiare Arrays: Riferimenti ad Array La copia di una variabile array produce un secondo riferimento allo stesso array double[] data = new double[10]; // fill array... double[] prices = data; Continua

72 Coiare Arrays: Riferimenti ad Array Figura 7: Due riferimenti allo stesso Array

73 Copiare Arrays: Clonazione Usare il metodo clone per fare una copia vera double[] prices = (double[]) data.clone(); Continua

74 Copiare Arrays: Clonazione Figura 8: Clonare un Array

75 Copiare Arrays: Copiare gli Elementi System.arraycopy(from, fromstart, to, tostart, count); Continua

76 Copiare Arrays: Copiare gli Elementi Figura 9: il metodo System.arraycopy

77 Aggiungere un Elemento a un Array System.arraycopy(data, i, data, i + 1, data.length - i - 1); data[i] = x; Continua

78 Aggiungere un Elemento a un Array Figura 10: Inserire un nuovo elemento in un Array

79 Rimuovere un Elemento da un Array System.arraycopy(data, i + 1, data, i, data.length - i - 1); Continua

80 Rimuovere un Elemento da un Array Figura 11 Rimuovere un Elemento da un Array

81 Far crescere un Array Se l array e pieno e c e bisogno di piu spazio, si puo far crescere l array: 1. Creare un nuovo array piu grande. double[] newdata = new double[2 * data.length]; 2. Copiare tutti gli elementi nel nuovo array System.arraycopy(data, 0, newdata, 0, data.length); 3. Conservare il riferimento al nuovo array nella vecchia variabile data = newdata;

82 Far crescere un Array Figura 12: Far crescere un Array

83 Self Check 13. Come aggiungereste o rimuovereste elementi nel mezzo di un array list? 14. Perche si raddoppia la dimensione di un array quando lo si fa crescere invece di farlo aumentare solo di un elemento?

84 Risposte 13. Si usano I metodi insert e remove 14. Allocare un nuovo array e copiare gli elementi e dispendioso. Non si vuole ripetere lo stesso processo ogni volta che si deve aggiungere un elemento.

85 Trasformare array paralleli in array di oggetti // Don't do this int[] accountnumbers; double[] balances; Figura 13: Evitare array Paralleli

86 Trasformare array paralleli in array di oggetti Evitare gl array paralleli trasformandoli in array di oggetti: BankAccount[] = accounts; Figura 14: Riorganizzare Arrays Paraleli come Arrays di Oggetti

87 Array parzialmente riempiti Array length = massimo numero di elementi memorizzabili in un array Di solito, l array e riempito in parte E necessaria una variabile compagn per tener traccia della dimensione corrente Convenzione uniforme per i nomi: final int DATA_LENGTH = 100; double[] data = new double[data_length]; int datasize = 0; Continua

88 Arrays parzialmente riempiti Aggiornare datasize quando l array viene riempito: data[datasize] = x; datasize++;

89 Arrays parzialmente riempiti Figura 16: Un Array Parzialmente riempito