El lenguaje de programación Java1 vi. Colecciones - interfaz Collection - clases ArrayList, LinkedList, HashSet, TreeSet - interfaz Map - clases TreeMap,

El lenguaje de programación Java 1

vi. Colecciones

- interfaz Collection

- clases ArrayList, LinkedList, HashSet, TreeSet

- interfaz Map

- clases TreeMap, HashMap

- Iteratores: interfaz Iterator

vii. Clases anidadas e internas


Colecciones en Java

• Permite almacenar y organizar objetos de manera útil para un

acceso eficiente.

• Se encuentran en el paquete java.util

• Núcleo de abstracciones de colecciones de utilidad (interfaces) e

implementaciones ampliamente útiles.

• Las interfaces proporcionan métodos para todas las operaciones

comunes y las implementaciones concretas especifican la decisión

de las operaciones no permitidas.

(java.lang.UnsupportedOperationException)

• Sobre los elementos se puede iterar (Iterator)

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Jerarquía de colecciones

Collection

ListIterator

Iterator Map

AbstractMapSortedMap

AbstractSequentialList

TreeMap HashMapSortedSet

AbstractSetAbstractList

AbstractCollection

SetList

HashSet TreeSet

ArrayList

LinkedList

extendsimplements

class

interface

devuelve

devuelve

devuelve

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Interfaz Collection (1/2)- Collection

- int size()- boolean empty()- boolean contains(Object elem)- Iterator iterator()- Object[] toArray(), Object[] toArray(Object dest[])- boolean add(Object elem),- boolean remove(Object elem)- void clear()

- List – Una colección cuyos elementos permanecen en un orden particular a menos que se modifique la lista (no significa lista enlazada aunque es una posible implementación).

- void add(int index, Object element)- Object remove(int index)- Object get(int index)- Object set(int index, Object element)- int indexOf(Object o)- int lastIndexOf(Object o)- List subList(int min, int max)

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Interfaz Collection (2/2)

-Set – Una colección (conjunto) donde no puede haber elementos repetidos, y cuyos elementos no se almacenan necesariamente siguiendo un orden particular.

- Mismos métodos que Collection con otro contrato.

-SortedSet – Conjunto con elementos ordenados.-Object first()-Object last()-SortedSet subSet(Object fromElement, Object toElement)-SortedSet headSet(Object toElement)-SortedSet tailSet(Object fromElement)


Interfaz Map

- Map- Un objeto que asocia claves con valores.

- No puede tener claves duplicadas.– Object put(Object key, Object value);

Object remove(Object key); Object get(Object key); – containsKey, containsValue, isEmpty, size- Proporciona tres vistas de colección: colección de claves (keySet),

colección de valores (values), colección de asociaciones clave-valor (entrySet).

- SortedMap: Un mapa cuyas claves están ordenadas.- Object firstKey(), Object lastKey(), SortedMap subMap(Object minKey, Object maxKey), SortedMap headMap(Object maxKey), SortedMap tailMap(Object minKey)


Iteración

•Collection >> Iterator iterator();

interface Iterator{boolean hasNext();/* Devuelve true si la iteración tiene mas elementos */

Object next();/* Devuelve el siguiente elemento de la iteraciónLanza excepción NoSuchElementException */

void remove();/* Elimina el último elemento devuelto por la iteraciónEstá capacitado para decir que no lo implementaUnsupportedOperationException */

}

•La interfaz ListIterator extiende a Iterator y maneja un objeto List ordenado. Permite iterar hacia delante y hacia atrás.


Ejemplo de uso de Iteradores

• Cálculo del gasto total de un departamento

public double gastoDpto(){

double gasto=0;

Iterator it=plantilla.iterator();

while (it.hasNext()){

gasto+=((Empleado)it.next()).getSueldo();

}

return gasto;

}

Siendo plantilla una colección que implemente la interfaz Collection


Implementaciones de Collection-LinkedList – Una implementación de una lista doblemente enlazada. La modificación es poco costosa para cualquier tamaño, pero el acceso aleatorio es lento. Útil para implementar colas y pilas.-getFirst, getLast, removeFirst, removeLast, addFirst, addLast

-ArrayList – Una lista implementada utilizando un array de dimensión modificable. Es costoso añadir o borrar un elemento cerca del principio de la lista si ésta es grande, pero es relativamente poco costoso de crear y rápido para acceso aleatorio.

-HashSet – Un Set implementado mediante una tabla hash. Es una buena implementación de propósito general por lo que la búsqueda, la adición y eliminación son insensibles al tamaño de los contenidos.

-TreeSet – Un SortedSet implementado utilizando un árbol binario equilibrado. Es más lento para buscar o modificar que un HashSet, pero mantiene los elementos ordenados. Asume que los elementos son comparables si no se le ha pasado un comparator en el constructor.

-Todas son Cloneable y Serializable


Convenciones sobre excepciones• UnsupportedOperationException

– Métodos opcionales en la implementación de una interfaz• ClassCastException

– El tipo del elemento que se desea insertar no es del tipo apropiado

• IllegalArgumentException– El valor del elemento no es apropiado para la colección

• NoSuchElementException– La colección de la que se quiere devolver un elemento está vacía

• NullPointerException– Se pasa como argumento una referencia con valor null cuando

la colección no admite este valor.


Declaración de colecciones

import java.util.*; public class ColeccionSimple { public static void main( String args[] ) {

List c = new ArrayList(); for( int i=0; i < 10; i++ ) c.add(new Integer(i)); Iterator it = c.iterator(); while( it.hasNext() ) System.out.println(it.next()); }}

interfaz

Clase concreta


Implementaciones de Map

•HashMap - Una implementación de Map con una tabla hash.

- El método hashCode de cada clave se utiliza para seleccionar un lugar en la tabla

- Una colección de utilidad muy general con tiempos relativamente cortos de búsqueda e inserción.

•TreeMap – Una implementación de SortedMap utilizando un árbol binario equilibrado que mantiene sus elementos ordenados por clave.

– Útil para conjuntos de datos ordenados que requieren una búsqueda por clave moderadamente rápida.

-Asume que los elementos son comparables si no se le ha pasado un comparator en el constructor.


Ejemplo 1/2

• Generar números al azar (Math.random) y contar cuantas veces sale cada uno.

• HashMap = Colección de pares (clave-valor)– Clave = número aleatorio generado

– Valor = contador que acumula las veces que ha aparecido

class Contador {

private int i;

public Contador(){ i=1;}

public void incrementar(){++i;}

public String toString() {

return Integer.toString(i);

}

}


Ejemplo 2/2

class Estadistico { public static void main( String args[] ) { HashMap tabla = new HashMap();

for(int i=0; i < 10000; i++) { // Generar un número entre 0 y 20 Integer num = new Integer((int)(Math.random()*20));

if(tabla.containsKey(num)) //Incrementamos el contador asociado al número

((Contador)tabla.get(num)).incrementar(); else

//Añadimos nuevo par: numero-contador tabla.put(num, new Contador()); } System.out.println(tabla); }}


Las utilidades de Collections

• public static Object min(Collection col)• public static Object max(Collection col)• public static Object min(Collection col, Comparator

comp)• public static Object max(Collection col, Comparator

comp)• public static void reverse(List lista)• public static void copy(List dst, List fnt)• public static void sort(List lista)• public static void sort(List lista, Comparator comp)• public static int binarySearch(List lista, Object

clave)• public static int binarySearch(List lista, Object

clave, Comparator comp)


Conclusiones

• Si un método tiene que devolver (pasar como parámetro) una colección de objetos, el tipo será Iterator o cualquiera de las interfaces de colección.

• El tipo de la declaración de los atributos y variables locales será cualquiera de las interfaces de colección.– List lista = new ArrayList();– Excepción: LinkedList si la utilizamos como pila o cola.

• Utilizar SIEMPRE Iterator para el recorrido de cualquier colección.


Clases anidadas e internas• Un clase o interfaz se puede declarar dentro de otras clases

o interfaces.

• Un tipo anidado se considera parte del tipo que lo contiene.

• Cada uno puede acceder a los miembros del otro (incluso los privados).

• Los tipos anidados pueden declararse:– static (clases anidadas): permite una estructuración simple de

tipos– No estático (clases internas): define una relación especial entre el

objeto anidado y el objeto de la clase que lo contiene

• Se recomienda un único nivel de anidamiento

• Toda clase interna produce un archivo .classClaseExterna.classClaseExterna$ClaseInterna.class


Clases anidadas estáticas• El modificador static precede al nombre de la clase.

• Igual que los miembros estáticos son independientes de los objetos que se creen de la clase externa (no se puede acceder a los campos no estáticos).

• Sirve como mecanismo para definir tipos lógicamente relacionados.

• La clases anidada se comporta como cualquier otra clase:– Se pueden definir subclases. La clase que extienda a la clase anidada no

hereda su privilegio de acceso a la clase que la contiene– Implementar un interfaz– Declararse como abstract o final

• Declaración de una variable:ClaseExterna.ClaseAnidada var;


Ejemplo: Definir estructura de datos asociadas

class Pila {private Nodo cabeza;private static class Nodo { Object valor;

Nodo siguiente;Nodo(Object v, Nodo s){

valor = v;siguiente = s;

}}public void push (Object obj){

cabeza = new Nodo (obj,cabeza);}public Object pop (){

Object primero = cabeza.valor;cabeza = cabeza.siguiente;return primero;

}}


Clases internas

• Clases anidadas no estáticas.

• Un objeto de la clase interna se asocia siempre con un objeto de la

clase que la incluye, de manera que ve los atributos y métodos de la

clase externa como propios.

• Los objetos de la clase interna se crean dentro de los métodos de

instancia de la clase que las incluye.

• El objeto receptor del método de instancia se asocia por defecto con el

objeto interno.

• La declaración es igual a la de cualquier otra clase con la restricción de

que no pueden tener miembros estáticos (excepto si son finales).

• Puede ocultar atributos y métodos de la clase envolvente.


Ejemplo: Creación del objeto de la clase interna dentro de un método de instancia de la clase envolventeclass CuentaBancaria{

private long numero;private long saldo;private Operacion ultimaOp;

private class Operacion{String descripcion;long cantidad;...public String toString(){ return numero + “: ”+ descripcion+” “+cantidad;}

}...public void reintegro(long cantidad){

saldo -=cantidad;ultimaOp= new Operacion(“reintegro”, cantidad);

}}


Ejemplo: acceso a métodos ocultos

class Externa{

void imprimir(){}

class Interna{

void imprimir(){} //oculta los métodos del mismo

//nombre en la clase externa

void mostrar(){

imprimir();

Externa.this.imprimir();

//OK.Invocación explícita al método de la clase Externa


Ejemplo:Acceso a todos lo miembros de quien lo contieneinterface Iterator{

boolean hasNext();Object next();void remove();

}

public class Secuencia{private Objects[] contenido;private int siguiente = 0;

public Secuencia(int tamaño){contenido = new Object[tamaño];

}public void añadir(Object obj){

if (siguiente<contenido.length){contenido[siguiente]=obj;siguiente++;

}}


Ejemplo (continuación)

//Clase interna accede al atributo contenido de la clase Secuenciaprivate class CIterator implements Iterator{

private int pos=0;public boolean hasNext(){

return (pos < contenido.length);}public Object next(){

if (pos >= contenido.length)throw new NoSuchElementException();

return contenido[pos++];}public void remove(){

throw new UnsupportedOperationException();}

}//Fin de la clase Interna

public Iterador iterador(){return new CIterador();

}

} //Fin de la clase Secuencia


Uso del iterador de la clase Secuencia

Secuencia s = new Secuencia(10);...Iterator iter = s.iterator();

while (iter.hasNext()){

System.out.println(iter.next());

}


Clases internas locales

• Pueden definirse en cualquier punto del código (ej. dentro de un método).

• Inaccesibles desde el exterior del bloque de código donde se definen.

• Pueden acceder a todas las variables que estén dentro del alcance de donde se define (ej. variables y/o parámetros de un método) si se declaran como final.


Ejemplo: Iterador creado dentro de un método

public Iterator iterator(){class CIterador implements Iterator{



if (pos>= contenido.length)throw new NoSuchElementException();



}return new CIterador();

}


Clases internas anónimas

• Se definen en el mismo momento en el que se instancian con new.

• No puede tener una cláusula explícita extends o implements.

• No puede tener constructores explícitos declarados.• Permanece la necesidad de invocar a un constructor de la

superclase.• Ejemplo: subclase anónima que invoca al constructor y

redefine un método

SuperClase var = new SuperClase (valor){public void met(Object obj){

//redefinicion de met}

};


Ejemplo: Iterador anónimo

public Iterator iterator(){return new Iterator(){



if (pos>= contenido.length)throw new NoSuchElementException();



};}


Ventajas de la clases anidadas e internas

• Reduce los conflictos de nombres. Proporciona una organización estructural adicional a los paquetes y clases.– Ejemplo: Lista.Nodo, Arbol.Nodo

• Implementar una clase (la clase interna) que necesite acceder a la estructura interna de otra porque necesite devolver objetos con privilegios.– Ejemplo: iterador sobre un escenario

• Callbacks-Simplifica la gestión de eventos (GUI).

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El lenguaje de programación Java1 vi. Colecciones - interfaz Collection - clases ArrayList, LinkedList, HashSet, TreeSet - interfaz Map - clases TreeMap,