Giuseppe Callegarin Java, Oggetti e Strutture Dati Cedam INDICE

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1 Giuseppe Callegarin Java, Oggetti e Strutture Dati Cedam INDICE CAP. 1 Macchine, linguaggi e comunicazioni Dai grandi elaboratori all era dei dispositivi programmabili e comunicanti Ostacoli alla comunicazione e possibili soluzioni...3 Piattaforme e portabilità...3 Interfacciamento con l'utente...4 La torre di Babele dei linguaggi di programmazione...5 Distribuzione e protocolli...6 Sicurezza...7 Il concetto di interoperabilità...7 La comunicazione di documenti e XML...8 I Servizi Web Modellare con UML Macchine e linguaggi Macchine astratte e concrete Interpretazione Compilazione Macchine virtuali Linguaggi intermedi (bytecode) La programmazione ad oggetti Origini e motivazioni della OOP Terminologia essenziale sugli oggetti Creazione ed uso di oggetti Classi clienti e messaggi Messaggi e diagrammi di sequenza Metodi che modificano e metodi che osservano Information hiding e astrazione Ereditarietà Overriding (ridefinizione) di metodi Ereditarietà multipla Polimorfismo Classi e metodi astratti Interfacce ESERCIZI Il fenomeno Java La genesi di Java Caratteristiche di Java... 36

2 viii Indice Edizioni e versioni di Java Primi esempi di Java Strutture dati, algoritmi e oggetti COMPLEMENTI al Cap C1.1 Sviluppare ed eseguire programmi Java C1.2 La proposta alternativa della Microsoft (dot net) TEST DI AUTOVERIFICA CAP. 2 Introduzione a Java Preliminari, tipi, espressioni e riferimenti "Hello" e commenti Blocchi e istruzioni Regola del punto e virgola Scrittura a video ed espressioni Letterali e UNICODE Lettura dei parametri della linea comando Prime eccezioni Regole per gli identificatori Variabili e assegnamento Durata e campo d'azione delle variabili locali Costanti simboliche Tipi riferimento e variabili riferimento Riferimento null "Hello" ad oggetti Effetti collaterali su oggetti Uso e significato della variabile this Classificazione dei tipi di Java Comandi ed espressioni Tipi primitivi e classe Math I tipi integrali I tipi in virgola mobile Sequenze di escape per i caratteri Operatori e precedenze Controllo forte dei tipi Casting e promozioni (conversioni di tipo) Conversioni da stringa a numero e viceversa Problemi risolti ESERCIZI Metodi e attributi statici Metodi statici Attributi statici e inizializzatore statico ESERCIZI Rudimenti di input/output Standard input e output Lettura da tastiera e importazione di classi ESERCIZI Java funzionale Definire funzioni statiche Firma di un metodo... 87

3 Indice ix Funzioni ricorsive ed espressioni condizionali Altri esempi di funzioni ricorsive ESERCIZI Costrutti di controllo Costrutto if Costrutto switch Costrutto while Obblighi di inizializzazione Costrutto for Costrutto do-while Istruzioni break e continue nei cicli ESERCIZI Gli array Array monodimensionali e valori di default Matrici ed array multidimensionali Soluzione di problemi sugli array con uso di funzioni ESERCIZI Procedure e passaggio di parametri Procedure (funzioni void ) Ordinamento di un array Passaggio dei parametri Procedure ricorsive ESERCIZI Elaborazione di stringhe Operazioni sulle stringhe Confronto tra stringhe e tra oggetti Elaborazioni efficienti con StringBuffer e StringBuilder (Java 1.5) ESERCIZI Oggetti immutabili Classi BigInteger e BigDecimal Definiamo la classe Razionale ESERCIZI Ritardi, numeri casuali e grafica elementare Generazione di ritardi Generazione di numeri casuali Rudimenti di grafica elementare Caricamento di immagini ESERCIZI Package utente e di piattaforma I package Costruiamo dei package I package di piattaforma ESERCIZI Modificatori e visibilità Elenco dei modificatori Modificatori di accesso Assegnare la visibilità ad ogni entità Classi interne e classi anonime ESERCIZI COMPLEMENTI al Cap

4 x Indice C2.1 Documentazione automatica con javadoc C2.2 Espressioni regolari TEST DI AUTOVERIFICA CAP. 3 Approfondimenti su Java Classi, tipi e involucri (box) Differenza tra classe e tipo Sottotipi e supertipi Il principio di sostituibilità Regole sui tipi Upcasting/Downcasting Operatore instanceof Le classi involucro (wrapper) Boxing/Unboxing Boxing/Unboxing impliciti (Java 1.5) Tipi con ordinamento: l'interfaccia Comparable ESERCIZI Eccezioni e loro trattamento Cosa sono e come nascono le eccezioni Leggere la "stack trace" Trattare le eccezioni: un primo esperimento Catena di rifiuti e conseguenze Costruire la robustezza Rifiuti e obblighi di trattamento (eccezioni controllate) Istruzione try-catch Classe Throwable e classificazione delle eccezioni Istruzione throw Un esempio riassuntivo ESERCIZI Asserzioni (Java 1.4) Cos'è un'asserzione? Simulare le asserzioni con le eccezioni Verificare da programma l'abilitazione delle asserzioni ESERCIZI Introduzione ai thread Il concetto di thread La creazione di thread Sincronizzazione dei thread - Atomicità Sincronizzazione su condizioni: wait e notify Evoluzione degli stati di un thread Stallo e starvation Esercizi Array dinamici in Java: Vector ed ArrayList La classe Vector La classe ArrayList La genericità (Java 1.5) Il problema La soluzione del problema: le classi generiche Costruiamo una nostra classe generica

5 Indice xi Limitazioni sull'uso Il tipo grezzo di una classe generica Uso di più parametri ed espressioni di tipo "tipo" Genericità vincolata Esercizi Gli stream e la gestione dei file Il concetto di flusso Concatenazione di flussi Operazioni generali sui file Creazione, scrittura e lettura di file testo Flussi di valori e di oggetti La gestione di file e cartelle ESERCIZI Uguaglianza e copia degli oggetti Ridefinire equals Ridefinire e usare clone() per effettuare le copie Copie superficiali e copie profonde ESERCIZI Eventi e interfacce utente grafiche La programmazione guidata dagli eventi Gestione degli eventi con il modello di delegazione Un primo esempio di ascolto Tipi di ascoltatori Gli adattatori Componenti e contenitori Componenti di testo Gestione del Layout Disegnare con il mouse Esercizi Applet Cos'è una applet? Applet e sicurezza Un'applet bottone e la console Java La lettura di parametri dalla pagina HTML Aprire pagine web da un'applet Animazione con un'applet Visualizzazione di immagini ESERCIZI COMPLEMENTI al Cap C3.1 Garbage collection e finalize C3.2 Un esempio con le Swing TEST DI AUTOVERIFICA CAP.4 La progettazione ad oggetti Oggetti, classi e relazioni tra classi Oggetti, astrazione e responsabilità Stato di un oggetto - information hiding - metodi e attributi Messaggi e classificazione dei metodi Il concetto di classe Da UML a Java

6 xii Indice Creare gli oggetti: l'uso dei costruttori Uso delle classi La parola this e la memorizzazione degli oggetti La relazione di dipendenza tra classi Evitare l'uso di oggetti globali (static) La relazione di composizione La relazione di aggregazione La relazione di ereditarietà Polimorfismo e collegamento ritardato La visibilità non può diminuire nelle sottoclassi Overloading e overriding Metodi astratti e classi astratte Interfacce e relazione di implementazione La catena dei costruttori in Java Il costruttore di default e i codici hash Gli oggetti come stringhe: ridefinire tostring ESERCIZI Progettiamo una piccola Virtual Machine Le specifiche del problema Analisi del problema Una proposta di soluzione Il codice Java Il progetto per contratto Specificare precondizioni Specificare postcondizioni Il contratto Programmazione per contratto in Java ESERCIZI Introduzione ai design pattern COMPLEMENTI al Cap C4.1 Progettare interfacce grafiche per gli oggetti C4.2 Le classi come oggetti: una prova di riflessione TEST DI AUTOVERIFICA CAP. 5 Introduzione alle strutture dati Liste concatenate Liste astratte e concrete Nodi concatenabili Costruzione di liste concatenate Visita iterativa di una lista concatenata Visita ricorsiva di una lista concatenata Inserimento in "mezzo" o in coda Inserimento di un elemento in testa Cancellazione di un elemento Nodi sentinella Liste circolari Liste doppiamente concatenate Problemi risolti sulle liste concatenate ESERCIZI Pile

7 Indice xiii Il concetto di pila Implementazione a lista Implementazione con un vettore Un'applicazione delle pile: la valutazione di espressioni RPN ESERCIZI Iteratori Analisi del problema Il concetto La soluzione del problema Attraversamenti multipli Problemi degli iteratori Gli iteratori della libreria standard di Java Gli iteratori impliciti e il " foreach" (Java 1.5) ESERCIZI Code Il concetto di coda Impleme7ntazione con le liste concatenate Implementazione per code limitate Code doppie e classe LinkedList Code con priorità Esercizi Alberi binari Definizione di albero binario Operazioni sugli alberi binari Visite degli alberi binari Gli alberi binari come oggetti Problemi risolti sugli alberi binari Visite iterative e iteratore per gli alberi binari ESERCIZI Alberi binari di ricerca Definizione di albero binario di ricerca Ricerca negli ABR Inserimenti e cancellazioni in un ABR Alberi binari di ricerca come oggetti Un iteratore per gli alberi binari di ricerca ESERCIZI Alberi Definizione di albero Visite di un albero La rappresentazione in memoria di alberi e foreste Rappresentare gli alberi con gli alberi binari: la rappresentazione naturale Gli alberi come oggetti Iteratori per alberi ESERCIZI Grafi Definizioni di grafo e terminologia Rappresentazioni dei grafi Visite (ricerche) in profondità e in larghezza sui grafi I grafi come oggetti Cammini minimi da un nodo (algoritmo di Dijkstra) Esercizi

8 xiv Indice 5.9 Strutture basate sulla trasformazione hash Dizionari o mappe La trasformazione hash Collisioni Risoluzione delle collisioni Prestazioni e limiti delle tabelle hash Tabelle e insiemi hash di Java ESERCIZI COMPLEMENTI al Cap C5.1 Notazione O-grande e complessità computazionale C5.2 Introduzione al Collections Framework di Java TEST DI AUTOVERIFICA Idee per progetti Appendice A.1. Installazione dei package di javaosd Appendice A.2 ndice delle tabelle su Java Bibliografia essenziale Sitografia essenziale Indice analitico