43
Вывод содержимого контейнеров
Для получения печатного представления массива необходимо использовать метод Arrays.toString, но контейнеры отлично выводятся и без посторонней помощи. Следующий пример демонстрирует использование основных типов контейнеров:
II: ell:Printi ngContai ners.java II Вывод контейнеров по умолчанию import java.util.*;
import static net.mindview.util.Print.*;
public class PrintingContainers {
static Collection fill(Collection<String> collection) { collection. addC'rat"): collection.addC'cat"); collection.adde'dog"): col lection.add("dog"); return collection;
}
static Map fill(Map<String,String> map) {
map. put ("rat", "Fuzzy");продолжение &map.put("cat". "Rags"), тар.put("dog". "Bosco"); map.put("dog", "Spot"); return map;
}
public static void main(String[] args) {
pri nt(fi11(new ArrayLi st<Stri ng>())); print(fill(new LinkedList<String>())); pri nt(fi11(new HashSet<Stri ng>())); pri nt(fi11(new TreeSet<Stri ng>())); pri nt(fi11(new Li nkedHashSet<Stri ng>())); pri nt(fi11(new HashMap<Stri ng.Stri ng>())); print(fill(new TreeMap<String,String>())); print(fi11(new LinkedHashMap<String,String>()));
}
} /* Output: [rat, cat, dog, dog] [rat, cat. dog, dog] [dog, cat, rat] [cat, dog, rat] [rat. cat. dog]
{dog=Spot. cat=Rags, rat=Fuzzy} {cat=Rags, dog=Spot, rat=Fuzzy} {rat=Fuzzy, cat=Rags, dog=Spot} *///:-
Как уже было упомянуто, в библиотеке контейнеров Java существует две основные категории, различающиеся прежде всего тем, сколько в одной ячейке контейнера «помещается» элементов. Коллекции (Collection) содержат только один элемент в каждой ячейке. К этой категории относятся список (List), где в определенной последовательности хранится группа элементов, множество (Set), в которое можно добавлять только по одному элементу определенного типа, и очередь (Queue). В контейнерах Map (карта) хранятся два объекта: ключ и связанное с ним значение.
Из выходных данных программы видно, что вывод по умолчанию (обеспечиваемый методом toStringO каждого контейнера) дает вполне приличные результаты. Содержимое Collection выводится в квадратных скобках, с разделением элементов запятыми. Содержимое Map заключается в фигурные скобки, ключи и значения разделяются знаком равенства (ключи слева, значения справа).
Контейнеры ArrayList и LinkedList принадлежат к семейству List, и из выходных данных видно, что элементы в них хранятся в порядке вставки. Они различаются не только скоростью выполнения тех или иных операций, но и тем, что LinkedList содержит больше операций, чем ArrayList.
HashSet, TreeSet и LinkedHashSet относятся к семейству Set. Из выходных данных видно, что в множествах Set каждый элемент хранится только в одном экземпляре, а разные реализации Set используют разный порядок хранения элементов. В HashSet порядок элементов определяется по довольно сложному алгоритму — пока достаточно знать, что этот алгоритм обеспечивает минимальное время выборки элементов, но порядок следования элементов на первый взгляд выглядит хаотично. Если порядок хранения для вас важен, используйте контейнер TreeSet, в котором объекты хранятся отсортированными по возрастанию в порядке сравнения, или LinkedHashSet с хранением элементов в порядке добавления.
Карта (Map) позволяет искать объекты поключу, как несложная база данных. Объект, ассоциированный с ключом, называетсязначением. (Карты также называютассоциативными массивами.)В нашем примере используются три основные разновидности Map: HashMap, TreeMap и LinkedHashMap. Как и HashSet, HashMap обеспечивает максимальную скорость выборки, а порядок хранения его элементов не очевиден. TreeMap хранит ключи отсортированными по возрастанию, a LinkedHashMap хранит ключи в порядке вставки, но обеспечивает скорость поиска HashMap.
List
Контейнеры List гарантируют определенный порядок следования элементов. Интерфейс List дополняет Collection несколькими методами, обеспечивающими вставку и удаление элементов в середине списка. Существует две основные разновидности List:
• Базовый контейнер ArrayList, оптимизированный для произвольного доступа к элементам, но с относительно медленнными операциями вставки (удаления) элементов в середине списка.
• Контейнер LinkedList, оптимизированный для последовательного доступа, с быстрыми операциями вставки (удаления) в середине списка
;
Произвольный доступ к элементам LinkedList выполняется относительно медленно, но по широте возможностей он превосходит ArrayList.
В следующем примере используется библиотека typenfo.pets из главы «Информация о типе». Она содержит иерархию классов домашних животных Pet, а также ряд вспомогательных средств для случайного построения объектов Pet. Пока достаточно знать, что (1) библиотека содержит класс Pet и производные типы, и (2) статический метод Pets.arrayList() возвращает контейнер ArrayList, заполненный случайно выбранными объектами Pet.
//• hoi ding/ListFeatures.java import typeinfo.pets.*; import java.util.*;
import static net mindview util.Print.*:
public class ListFeatures {
public static void main(String[] args) { Random rand = new Random(47); List<Pet> pets = Pets.arrayList(7); printC'l: " + pets); Hamster h = new HamsterO; pets.add(h); // Автоматическое изменение размера print("2: " + pets); print("3: " + pets.contains(h)); pets.remove(h); // Удаление объекта
Pet p = pets.get(2);продолжение &print("4: " + р + " " + pets.indexOf(p));
Pet cymric = new CymricO;
print("5: " + pets.indexOf(cymric));
print("6: " + pets.remove(cymric));
// Точно заданный объект:
print("7: " + pets.remove(p));
print("8: " + pets);
pets.add(3. new MouseO); // Вставка no индексу
print("9: " + pets);
List<Pet> sub = pets.subListd, 4);
printC'subList: " + sub);
print("10: " + pets.containsAll(sub));
Col lections.sort(sub); // Сортировка "на месте"
print("sorted subList: " + sub);
// Для containsAllО порядок неважен:
printC'll: " + pets.containsAll(sub));
Col 1ections.shuffle(sub. rand); // Случайная перестановка
print("shuffled subList: " + sub).
print("12: " + pets.containsAll(sub));
List<Pet> copy = new ArrayList<Pet>(pets);
sub = Arrays.asList(pets.getd). pets.get(4));
printC'sub: " + sub);
copy.retainAll(sub);
print("13: " + copy);
copy = new ArrayList<Pet>(pets); // Получение новой копии copy remove(2); // Удаление по индексу print("14: " + copy);
copy.removeAll(sub); // Удаление заданных элементов print("15: " + copy);
copy.setd, new MouseO); // Замена элемента print("16: " + copy);
copy.addAll(2. sub); // Вставка в середину списка
pri nt("17: " + copy);
print("18: " + pets.isEmptyO);
pets.clearO; // Удаление всех элементов
print("19: " + pets);
print("20: " + pets isEmptyO);
pets.addAll(Pets.arrayList(4));
print("21: " + pets);
Object[] о = pets.toArrayO;
print("22: " + o[3]);
Pet[] pa = pets.toArray(new Pet[0]),
print("23: " + pa[3].id());
}
} /* Output
1: [Rat. Manx. Cymric. Mutt. Pug. Cymric. Pug]
2: [Rat. Manx. Cymric. Mutt. Pug. Cymric. Pug. Hamster]
3: true
4: Cymric 2
5: -1
6: false
7: true
8: [Rat. Manx. Mutt. Pug. Cymric. Pug] 9: [Rat. Manx. Mutt. Mouse. Pug. Cymric. Pug] subList: [Manx. Mutt. Mouse] 10: true
sorted subList: [Manx. Mouse. Mutt] 11: true
shuffled subList: [Mouse, Manx. Mutt] 12: true
sub: [Mouse. Pug] 13: [Mouse, Pug]
14: [Rat. Mouse. Mutt, Pug. Cymric, Pug]
15: [Rat. Mutt. Cymric. Pug]
16: [Rat. Mouse. Cymric. Pug]
17: [Rat. Mouse. Mouse. Pug. Cymric. Pug]
18: false
19: []
20: true
21: [Manx. Cymric. Rat. EgyptianMau] 22: EgyptianMau 23: 14 *///:-
Строки вывода пронумерованы, чтобы вам было удобнее связывать результат с исходным кодом.
В первой строке выводится исходный контейнер List с объектами Pets. В отличие от массивов, List поддерживает добавление и удаление элементов с изменением размеров списка. Результат добавления Hamster виден в строке 2: объект появляется в конце списка.
Метод contains() проверяет, присутствует ли объект в списке. Чтобы удалить объект, передайте ссылку на него методу remove(). Кроме того, при наличии ссылки на объект можно узнать его индекс в списке при помощи метода indexOf(), как показано в строке 4.
При проверке вхождения элемента в List, проверке индекса элемента и удаления элемента из List по ссылке используется метод equals() (из корневого класса Object). Все объекты Pet считаются уникальными, поэтому несмотря на присутствие двух объектов Cymric в списке, если я создам новый объект Cymric и передам его indexOf(), результат будет равен -1 (элемент не найден), а вызов remove() вернет false. Для других классов метод equals() может быть определен иначе — например, объекты String считаются равными в случае совпадения содержимого.
В строках 7 и 8 из List успешно удаляется заданный объект. Строка 9 и предшествующий ей код демонстрируют вставку элемента в середину списка. Метод subList() позволяет легко создать «срез» из подмножества элементов списка; естественно, при передаче его методу containsAll() большего списка будет получен истинный результат. Вызовы Collections.sort() и Collec- tions.shuffle() для sub не влияют на результат вызова containsAll().
Метод retainAll() фактически выполняет операцию «пересечения множеств», то есть определения всех элементов сору, которые также присутствуют в sub. И снова поведение метода зависит от реализации equals().
В строке 14 представлен результат удаления элемента по индексу — это проще, чем удаление по ссылке на объект, потому что вам не придется беспокоиться о поведении equals().
Работа метода removeAll() также зависит от equals(). Как подсказывает название, метод удаляет из List все объекты, входящие в List-аргумент.
Название метода set() выбрано неудачно, потому что оно совпадает с именем класса Set — возможно, лучше было бы назвать метод «replace», потому что он заменяет элемент с заданным индексом (первый аргумент) вторым аргументом.
В строке вывода 17 показано, что для List существует перегруженный метод addAll(), вставляющий новый список в середину исходного списка (вместо простого добавления в конец методом addAll(), унаследованным от Collection).
В строках 18-20 представлен результат вызова методов isEmpty() и clear(). Строки 22 и 23 демонстрируют, что любой объект Collection можно преобразовать в массив с использованием to Array ().
Итераторы
У любого контейнера должен существовать механизм вставки и выборки элементов. В конце концов, контейнер предназначен именно для хранения объектов. При работе с List для вставки может использоваться метод add(), а для выборки — метод get() (впрочем, существуют и другие способы).
Если взглянуть на ситуацию с более высокого уровня, обнаруживается проблема: чтобы использовать контейнер в программе, необходимо знать его точный тип. Что, если вы начали использовать в программе контейнер List, а затем обнаружили, что в вашем случае будет удобнее применить тот же код к множеству (Set)? Или если вы хотите написать универсальный код, который не зависит от типа контейнера и может применяться к любому контейнеру?
С данной абстракцией хорошо согласуется концепцияитератора(iterator). Итератор — это объект, обеспечивающий перемещение по последовательности объектов с выбором каждого объекта этой последовательности, при этом программисту-клиенту не надо знать или заботиться о лежащей в ее основе структуре. Вдобавок, итератор обычно является так называемым «легковесным» (lightweight) объектом: его создание должно обходиться без заметных затрат ресурсов. Из-за этого итераторы часто имеют ограничения; например, Iterator в Java поддерживает перемещение только в одном направлении. Его возможности не так уж широки, но с его помощью можно сделать следующее:
• Запросить у контейнера итератор вызовом метода iterator(). Полученный итератор готов вернуть начальный элемент последовательности при первом вызове своего метода next().
• Получить следующий элемент последовательности вызовом метода next().
• Проверить, остались ли еще объекты в последовательности (метод hasNext()).
• Удалить из последовательности последний элемент, возвращенный итератором, методом remove().
Чтобы увидеть итератор в действии, мы снова воспользуемся иерархией Pets:
// holding/Simplelteration java import typeinfo pets *; import java util *.