Definizione di classi

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1 Corso di Laurea Ingegneria Civile Fondamenti di Informatica Dispensa 19 Maggio

2 Contenuti Classi per istanziare oggetti Esempio: la classe Punto Variabili d istanza Metodi d istanza Costruttori Ulteriori aspetti nella definizione di classi auto-referenziazione i metodi tostring e equals sovraccarico del costruttore metodi di classe variabili di classe classi e oggetti occultamento dell informazione Esempi: le classi Quadrato, Triangolo Esercizi 2

3 Prerequisiti Questo capitolo presuppone la conoscenza degli argomenti già trattati nelle precedenti lezioni di questo corso, con particolare riferimento al capitolo 12 del libro di testo 3

4 In questo capitolo vengono presentati i concetti relativi alla definizione di classi per istanziare oggetti gli aspetti fondamentali del linguaggio Java nella definizione di classi alcuni aspetti metodologici Nota Bene Va ricordato che la definizione di una nuova classe implicitamente definisce un nuovo tipo riferimento 4

5 Classi per istanziare oggetti Una classe per istanziare oggetti è il progetto per una tipologia di oggetti istanza che sono caratterizzati da uno stato, ovvero da un insieme di proprietà variabili d istanza un comportamento, ovvero sanno eseguire delle operazioni metodi d istanza Un metodo per la loro creazione ovvero per una opportuna inizializzazione del loro stato costruttori 5

6 Esempio: la classe Punto Una classe per istanziare oggetti ha lo scopo di rappresentare una certa tipologia di oggetti la definizione di una classe parte dalla domanda che cosa deve rappresentare un oggetto della classe? La classe Punto nell ambito di una applicazione geometrica, si vogliono rappresentare e gestire dei punti in uno spazio bidimensionale ciascun oggetto della classe Punto modella un punto in uno spazio bidimensionale 6

7 Struttura della classe Punto /* Un oggetto Punto rappresenta un punto * in uno spazio bidimensionale. */ class Punto {... dichiarazione di variabili d'istanza definizione di costruttori definizione di metodi d'istanza... } 7

8 Caratterizzazione dello stato e del comportamento La classe Punto è così caratterizzata lo stato di un oggetto Punto può essere descritto mediante una coppia di coordinate (X,Y) 2 variabili d istanza bisogna poter creare un oggetto Punto in modo parametrico rispetto alle sue coordinate (X,Y) un costruttore (con due parametri) un oggetto Punto deve saper eseguire le seguenti operazioni da realizzare con tre metodi d istanza accedi alla coordinata X del punto accedi alla coordinata Y del punto 8

9 La classe e oggetti Punto Punto... «costruttori» Punto(double xx, double yy) «operazioni» double getx() double gety() p1 : Punto (1.0, -1.0) double getx() double gety() p : Punto (0.0, 0.0) double getx() double gety() p2 : Punto (1.0, -1.0) double getx() double gety() 9

10 Variabili d istanza... La realizzazione di una classe prosegue con la scelta e la dichiarazione delle variabili per rappresentare lo stato degli oggetti le variabili d istanza sono variabili che servono a rappresentare lo stato di un oggetto della classe La classe Punto lo stato di un oggetto Punto è costituito da una coppia di coordinate (X,Y) può essere rappresentato mediante le variabili d istanza x e y 10

11 ... Variabili d istanza... /* Un oggetto Punto rappresenta un punto * in uno spazio bidimensionale. * (Prima versione- parziale.) */ class Punto { /* Coordinata x del punto. */ private double x; /* Coordinata y del punto. */ private double y; } 11

12 ... Variabili d istanza Punto x : double y : double p1 : Punto x = 1.0 y = -1.0 p : Punto x = 0.0 y = 0.0 p2 : Punto x = 1.0 y =

13 Accesso a variabili d istanza Si supponga di aver creato un oggetto Punto e di aver assegnato un valore alle sue variabili d istanza Punto p1; p1 p1 = new Punto(1,-1); Punto Le variabili d istanza di un oggetto possono essere accedute all interno della classe System.out.println(p1.x); // visualizza 1.0 p1 : Punto x = 1.0 y = -1.0 p1.y = 2; // ora p1 è il punto (1,2) 13

14 Metodi d istanza La realizzazione di una classe prosegue con l implementazione delle operazioni e dei costruttori un metodo d istanza è un metodo la cui esecuzione può essere richiesta inviando un messaggio a un oggetto istanza La classe Punto deve contenere le definizioni dei metodi d istanza double getx() double gety() 14

15 Costruttori Gli oggetti istanza devono essere creati esplicitamente, mediante l operatore new e l invocazione di un costruttore che, in modo parametrico, inizializza lo stato dell oggetto creato un costruttore consente di inizializzare lo stato di un oggetto appena creato La classe Punto deve contenere le definizioni del costruttore che ha lo stesso nome della classe Punto(double xx, double yy) 15

16 La classe Punto... /* Un oggetto Punto rappresenta un punto sul piano */ class Punto { /* Coordinata x del punto. */ private double x; /* Coordinata y del punto. */ private double y; /* Crea un nuovo Punto di coordinate (xx,yy). */ public Punto(double xx, double yy) { this.x = xx; this.y = yy; }... 16

17 ... La classe Punto... /* Restituisce la coordinata x di questo punto. */ public double getx() { return this.x; } /* Restituisce la coordinata y di questo punto. */ public double gety() { return this.y; } } 17

18 Il metodo tostring Spesso è utile avere un metodo che calcola una descrizione testuale di un oggetto ad esempio, Punto[x=1.0,y=-1.0] è compito del metodo String tostring() questo metodo ha un significato speciale in Java /* Calcola una descrizione testuale di questo punto. */ public String tostring() { return "Punto[x=" + x + ",y=" + y + "]"; } 18

19 Il metodo equals È utile anche definire un metodo boolean equals(...) per verificare l uguaglianza tra due oggetti istanza della classe anche questo metodo ha un significato speciale in Java /* Verifica se questo punto è uguale al Punto p. */ public boolean equals(punto p) { // pre: p!=null return (this.x==p.x) && (this.y==p.y); } 19

20 Sovraccarico del costruttore Una classe può definire anche più di un costruttore, il cui nome sarà sovraccarico un costruttore senza argomenti /* Crea un nuovo Punto di coordinate (0,0). */ public Punto() { this.x = 0; this.y = 0; } un costruttore di copia /* Crea un nuovo Punto uguale al Punto p. */ public Punto(Punto p) { // pre: p!=null this.x = p.x; this.y = p.y;} 20

21 Classe e oggetti Punto Complessivamente si ha: Punto x : double y : double «costruttori» Punto() Punto (double x, double y) Punto(Punto p) «operazioni d istanza» double getx() double gety() String tostring() boolean equals(punto p) p2 : Punto x = 1.0 p1 : Punto y = -1.0 x = 1.0 y = -1.0double getx() double gety() double p : getx() Punto void trasla(double dx, double dy) double gety() String tostring() void trasla(double x = 0.0 dx, boolean double equals(punto dy) p) String y tostring() = 0.0 boolean equals(punto p) double getx() double gety() String tostring() boolean equals(punto p) 21

22 Occultamento dell informazione Le variabili d istanza di una classe vengono normalmente dichiarate private class Punto { /* Coordinata x del punto. */ private double x; /* Coordinata y del punto. */ private double y;... } Una variabile d istanza privata può essere acceduta solo da oggetti costruiti dalla classe nell ambito di istruzioni scritte nella classe Una variabile d istanza privata non può essere acceduta da oggetti di altre classi nell ambito di istruzioni scritte in altre classi 22

23 Uso della classe Punto... Una caratterizzazione più precisa del comportamento della classe Punto Scrivere una applicazione di prova che acquisisce due oggetti di tipo Punto e calcola la distanza tra essi Si usa una classe applicazione (che contiene il main ) Bisogna creare gli oggetti definiti nella classe e usarli Definizione della classe punto Punto.java Uso degli oggetti di tipo Punto (classe Punto) UsoPunto.java Al suo interno definiamo il metodo di classe distanza 23

24 ... Uso della classe Punto Class UsoPunto{ Public static void main(strig[] args){ Punto p, p1, p2; // tre punti nel piano p = new Punto(0,0); // p è l'origine del piano p1 = new Punto(1,-1); // p1 è il punto di coordinate // (1,-1) p2 = new Punto(1,-1); // un altro punto di coordinate // (1,-1) System.out.println(p1.getX()); // visualizza 1.0 System.out.println(p1.getY()); // visualizza -1.0 } } System.out.println(distanza(p1,p2)); 24

25 Distanza tra due punti Un metodo che calcola e restituisce la distanza tra due punti metodo di classe /* Calcola la distanza tra gli oggetti Punto p1 e p2.*/ public static double distanza(punto p1, Punto p2) { double qd; // quadrato della distanza /* calcola il quadrato della distanza */ qd = (p1.x-p2.x)*(p1.x-p2.x) + (p1.y-p2.y)*(p1.y-p2.y); /* calcola e restituisce la distanza */ return Math.sqrt(qd); } 25

26 La classe Quadrato... Si vuole definire la classe Quadrato per istanziare oggetti un oggetto Quadrato modella un quadrato lo stato di un oggetto Quadrato consiste nella lunghezza del suo lato per creare un oggetto Quadrato è richiesta la lunghezza del lato come parametro un oggetto Quadrato deve saper eseguire le seguenti operazioni lato() restituisce il lato del quadrato area() calcola e restituisce l area del quadrato perimetro() calcola e restituisce il perimetro del quadrato diagonale() calcola e restituisce la diagonale del quadrato 26

27 ... La classe Quadrato Diagramma classi per Quadrato 27

28 Uso della classe Quadrato /* Applicazione di prova per la classe Quadrato. */ class TestQuadrato { public static void main(string[] args) { Quadrato p, q; // due quadrati double areap; // area del quadrato p double perimetroq; // perimetro del quadrato q /* crea i due quadrati */ p = new Quadrato(10); q = new Quadrato(20); /* calcola e visualizza l'area di p */ areap = p.area(); System.out.println(areaP); // 100 /* calcola e visualizza il perimetro di q */ perimetroq = q.perimetro(); System.out.println(perimetroQ); // 80 } } 28

29 La classe Quadrato Ricordiamo come si definisce una classe per istanziare oggetti bisogna dichiarare le variabili d istanza in questo caso, c è bisogno di una variabile che rappresenta il lato del quadrato bisogna definire (almeno) un costruttore per la classe bisogna definire un metodo per ciascuna operazione che gli oggetti della classe devono saper eseguire in questo caso, si devono definire i metodi lato(), area(), perimetro() e diagonale() 29

30 La classe Quadrato variabili d istanza /* Un oggetto Quadrato rappresenta * un quadrato. */ class Quadrato { /* lato del quadrato */ private double lato;... segue... 30

31 La classe Quadrato il costruttore... segue... /* Crea un nuovo Quadrato di lato l. */ public Quadrato(double l) { // pre: l>0 this.lato = l; }... segue... 31

32 La classe Quadrato il metodo lato()... segue... /* Calcola il lato del quadrato. */ public double getlato() { } /* restituisce il lato */ return this.lato;... segue... Esercizio - Completare la definizione della classe con la definizione degli altri metodi d istanza previsti 32

33 Esecuzione di TestQuadrato Lo stato di ogni oggetto istanza è indipendente da quello degli altri oggetti istanza della stessa classe 33

34 Esercizio: la classe Triangolo... Si vuole definire la classe Triangolo per istanziare oggetti un oggetto Triangolo modella un triangolo sul piano cartesiano lo stato di un oggetto Triangolo consiste nella conoscenza delle coordinate dei suoi vertici tre vertici v1, v2 e v3 per creare un oggetto Triangolo sono richiesti, come parametri, i valori delle coordinate dei suoi vertici un oggetto Triangolo deve saper eseguire, tra altre possibili, la seguente operazione: perimetro() calcola e restituisce il perimetro del triangolo 34

35 Esercizi Altre classi per i triangoli Definire la classe TriangoloEquilatero il cui stato consiste nella lunghezza del suo lato ed è capace di calcolare il suo lato, il suo perimetro e la sua area Suggerimento: Ricordarsi le specifiche (simili) della definizione della classe Quadrato Definire la classe TriangoloRettangolo il cui stato consiste nella lunghezza dei suoi cateti ed è capace di calcolare la sua ipotenusa, oltre a saper eseguire altre operazioni da scegliere Suggerimento: Ricordarsi le specifiche (simili) della definizione della classe TriangoloEquilatero e la classe Ipotenusa già vista in precedenza Definire classi per altre tipologie di triangolo a piacere 35

36 Esercizi Classe Quadrato Definire una classe QuadratoSulPiano per definire quadrati sul piano cartesiano con i lati paralleli agli assi lo stato di un oggetto QuadratoSulPiano consiste nella conoscenza delle coordinate dei suoi vertici vbs in basso a sinistra e vad in alto a destra, mentre le operazioni sono le stesse della classe Quadrato Nella classe QuadratoSulPiano aggiungere metodi di classe per verificare se due quadrati hanno lo stesso lato due quadrati hanno la stessa area due quadrati sono uno interno all altro 36

37 Esercizio Classe Rettangolo Definire una classe Rettangolo ciascun oggetto Rettangolo rappresenta un rettangolo in un piano bidimensionale, ortogonale rispetto agli assi cartesiani y r1 r x 37

38 Caratterizzazione della classe Rettangolo Comportamento un rettangolo deve saper calcolare la sua base la sua altezza la sua area un rettangolo deve sapersi traslare di (DX,DY) bisogna poter calcolare l intersezione tra due rettangoli Stato lo stato di un rettangolo deve rappresentare le sue dimensioni la sua posizione nel piano le posizioni dei suoi vertici 38

39 Esercizi Altri oggetti Definire una classe Libro per rappresentare oggetti libro con il nome dell autore, il titolo e il numero di pagine e con opportuni metodi d istanza tra cui un metodo del tipo String tostring() per la sua descrizione Definire una classe LineaBus per rappresentare oggetti linea di autobus urbano con il numero identificativo, il nome dei due capolinea e con opportuni metodi d istanza tra cui un metodo del tipo String tostring() per la descrizione del suo percorso 39

40 Esercizi Altri oggetti Definire una classe Auto per rappresentare oggetti automobile con il nome della marca, il nome del modello, la targa e l anno di immatricolazione e con opportuni metodi d istanza tra cui un metodo del tipo String tostring() per la sua descrizione Definire una classe Studente per rappresentare oggetti studente con il cognome, il nome, il codice fiscale, il numero di matricola e con opportuni metodi d istanza tra cui un metodo del tipo String tostring() per la sua descrizione 40

41 Cosa abbiamo visto finora Tipi riferimento e classi Esempi ed esercizi di definizione di classi per istanziare oggetti 41

42 Riepilogo della dispensa Tipologie di classi Classi applicazione eseguibili, contengono il metodo main Classi che corrispondono alla creazione di un singolo oggetto software ad esempio la classe Math o la classe System.out Classi che definiscono il progetto di una tipologia di oggetti ad esempio la classe Televisore, da esse si istanziano oggetti (classi per istanziare oggetti) 42

43 Riepilogo della dispensa Nelle Classi per istanziare oggetti si definiscono: Variabili d istanza Almeno un costruttore Metodi di istanza Metodi get - per accedere al valore delle variabili d istanza Metodi set - per modificare il valore delle variabili d istanza Metodo equals - per confrontare due oggetti istanza: in genere verifica l uguaglianza dei valori delle variabili d istanza Metodo tostring per avere una descrizione testuale dell oggetto istanza Altri metodi d istanza Eventuali metodi di classe 43

44 Riepilogo della dispensa Classi per istanziare oggetti - Esempio Classe Televisore: Variabili d istanza assumono in generale valori differenti per i vari oggetti indipendenti dai valori assunti negli altri oggetti Es. stato (acceso/spento), marca, modello Costruttore Inizializza le variabili d istanza, ad esempio lo stato a spento Metodi di istanza Metodi get ad esempio getstato() Metodi set ad esempio setstato(string s) Metodo equals metodo che verifica se due televisori hanno lo stesso stato, marca, modello Metodo tostring per avere una descrizione testuale dell oggetto 44

45 Riepilogo della dispensa Variabili d istanza Possono essere accedute con riferimentoall oggetto.nomedellavariabile Un metodo d istanza o un costruttore accede alle variabili d istanza dell oggetto che lo sta eseguendo direttamente col loro nome o attraverso la parola chiave this (necessaria se una variabile locale o un parametro ha uguale nome della variabile d istanza) Se le variabili d istanza sono dichiarate private è possibile accedervi e modificarle solo attraverso i metodi pubblici get e set 45

46 Riepilogo della dispensa Operatore new e costruttori Gli oggetti vengono creati attraverso l operatore new e le loro variabili d istanza vengono inizializzate attraverso il costruttore Triangolo t; t = new Triangolo(1,2,4,6,8,1); Un costruttore ha: uguale nome della classe elenco dei parametri modificatore public non ha tipo di ritorno public Punto(double xx, double yy) Una classe può avere più costruttori che si differenziano nell elenco dei parametri 46

47 Riepilogo della dispensa Metodi d istanza e metodi di classe I metodi d istanza sono i metodi che l oggetto sa eseguire e vengono richiamati come o.metodo(parametri); Dove o e una variabile che rappresenta un dato oggetto Ad esempio p1.getx(); I metodi di classe non sono legati ad un dato oggetto, ma agiscono solo in base ai parametri del metodo. Nella loro definizione compare la parola chiave static. Vengono richiamati come: metodo(parametri) all interno della classe Classe.metodo(parametri) - all esterno della classe (es. Punto.distanza(p1,p2) 47

48 Riepilogo della dispensa Uso di oggetti Tutti questi metodi vengono scritti in una classe (es. Oggetto.java) che viene compilata ma non puo essere eseguita Non e una classe applicazione non contiene il main L oggetto definito in questa classe viene effettivamente utilizzato da un altra classe applicazione (es. UsoOggetto.java) che crea gli oggetti di tipo Oggetto con il costruttore new e che li gestisce (può usare anche i metodi di classe con Oggetto.metodo(parametri)) 48

49 Riferimenti al libro di testo Per lo studio di questi argomenti si fa riferimento al libro di testo, e in particolare al capitolo 18 Nei file.java allegati a questa dispensa si trova Il codice completo degli esempi mostrati 49