刘志梅2017710101152.《面向对象程序设计（java）》第十一周学习总结
实验十一 集合
实验时间 2018-11-8
1、实验目的与要求
(1) Java最初版本只为最常用的数据结构提供了很少的一组类：Vector、Stack、Hashtable、BitSet与Enumeration接口，其中的Enumeration接口提供了一种用于访问任意容器中各个元素的抽象机制。
队列接口指出可以在队列的尾部添加元素，在队列的头部删除元素，并且可以查找队列中元素的个数。
队列通常有两种实现方式：一种是使用循环数组，另一种是使用链表。
（实际上，Java类库没有名为CircularArrayQueue和LinkedListQueue的类）
循环数组是一个有界集合，即容量有限；如果程序中要收集的对象数量没有上限，就最好使用链表来实现。
在Java类库中，集合类的基本接口是Collection接口，这个接口有两个基本方法（add方法用于向集合中添加元素；iterator方法用于返回一个实现了Iterator接口的对象）。
元素被访问的顺序取决于集合类型；Java的迭代器认为是位于两个元素之间（当调用next时，迭代器就越过下一个元素，并返回刚刚越过的那个元素的引用）。
由于Collection与Iterator都是泛型接口，可以编写操作任何集合类型的实用方法。
集合有两个基本接口：Collection和Map。
(2) 链表是一个有序集合，每个对象的位置十分重要；与next方法一样，previous方法返回越过的对象；Add方法在迭代器位置之前添加一个新对象（如果多次调用add方法，将按照提供的次序把元素添加到链表中）。
当用一个刚刚由Iterator方法返回，并且指向链表表头的迭代器调用add操作时，新添加的元素将变成列表的新表头。
(3) 链表和数组可以按照人们的意愿排列元素的次序。
散列表可以快速的查找所需要的对象，散列表为每个对象计算一个整数，称为散列码，散列码是由对象的实例域产生的一个整数。
在java中，散列表用链表数组实现，每个列表被称为桶；如果散列表太满，就需要再散列；装填因子决定何时对散列表进行再散列。
要使用树集，必须能够比较元素；这些元素必须实现Comparable接口，或者构造集时必须提供一个Comparator。
有两个端头的队列，即双端队列，可以让人们有效地在头部和尾部同时添加或删除元素。
优先级队列中的元素可以按照任意的顺序插入，却总是按照排序的顺序进行检索，即无论何时调用remove方法，总会获得优先级队列中最小的元素。
每一个任务有一个优先级，任务以随机顺序添加到队列中；而删除却总是删掉剩余元素中优先级数最小的那个元素。
(4) 映射用来存放键/值对；Java类库为映射提供了两个通用的实现：HashMap和TreeMap。
散列映射对键进行散列，树映射的整体顺序对元素进行排序，并将其组织成搜索树；散列或比较函数只能作用于键。
处理映射时的一个难点就是更新映射项；集合框架不认为映射本身是一个集合。
如果在键集视图上调用迭代器的remove方法，实际上会从映射中删除这个键和它关联的值；不过，不能向键集视图增加元素。
链接散列映射将用访问顺序，而不是插入顺序，对映射条目进行迭代。
(5)泛型集合接口有一个很大的优点，即算法只需要实现一次（如果列表支持set方法，则是可修改的的；如果列表支持add和remove方法，则是可改变大小）。
(6)
2、实验内容和步骤
实验1： 导入第9章示例程序，测试程序并进行代码注释。
测试程序1：
l 使用JDK命令运行编辑、运行以下三个示例程序，结合运行结果理解程序；
l 掌握Vetor、Stack、Hashtable三个类的用途及常用API。
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//示例程序1 import java.util.Vector;
class Cat { private int catNumber;
Cat(int i) { catNumber = i; }
void print() { System.out.println("Cat #" + catNumber); } }
class Dog { private int dogNumber;
Dog(int i) { dogNumber = i; }
void print() { System.out.println("Dog #" + dogNumber); } }
public class CatsAndDogs { public static void main(String[] args) { Vector cats = new Vector(); for (int i = 0; i < 7; i++) cats.addElement(new Cat(i)); cats.addElement(new Dog(7)); for (int i = 0; i < cats.size(); i++) ((Cat) cats.elementAt(i)).print(); } } |
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//示例程序2 import java.util.*;
public class Stacks { static String[] months = { "1", "2", "3", "4" };
public static void main(String[] args) { Stack stk = new Stack(); for (int i = 0; i < months.length; i++) stk.push(months[i]); System.out.println(stk); System.out.println("element 2=" + stk.elementAt(2)); while (!stk.empty()) System.out.println(stk.pop()); } } |
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//示例程序3 import java.util.*;
class Counter { int i = 1;
public String toString() { return Integer.toString(i); } }
public class Statistics { public static void main(String[] args) { Hashtable ht = new Hashtable(); for (int i = 0; i < 10000; i++) { Integer r = new Integer((int) (Math.random() * 20)); if (ht.containsKey(r)) ((Counter) ht.get(r)).i++; else ht.put(r, new Counter()); } System.out.println(ht); } } |
package shili; import java.util.Vector; class Cat { private int catNumber; Cat(int i) { catNumber = i; } void print() { System.out.println("Cat #" + catNumber); } } class Dog { private int dogNumber; Dog(int i) { dogNumber = i; } void print() { System.out.println("Dog #" + dogNumber); } } public class shili1 { public static void main(String[] args) { Vector cats = new Vector(); for (int i = 0; i < 7; i++) cats.addElement(new Cat(i)); cats.addElement(new Dog(7)); for (int i = 0; i < cats.size(); i++) if(cats.elementAt(i) instanceof Cat) { ((Cat) cats.elementAt(i)).print(); }else { ((Dog)cats.elementAt(i)).print(); } } }
package shili; import java.util.*; class Counter { int i = 1;//i没有加权限修饰符 public String toString() { return Integer.toString(i); } } public class shiili3 { public static void main(String[] args) { Hashtable ht = new Hashtable();//生成一个类对象（Hashtable类） for (int i = 0; i < 10000; i++) { Integer r = new Integer((int) (Math.random() * 20));//实数类型转换（生成随机数） if (ht.containsKey(r)) //ht对象，用来判断（r)是否为Hashtable的元素 ((Counter) ht.get(r)).i++; else ht.put(r, new Counter()); } System.out.println(ht); } }
测试程序2：
l 使用JDK命令编辑运行ArrayListDemo和LinkedListDemo两个程序，结合程序运行结果理解程序；
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import java.util.*;
public class ArrayListDemo { public static void main(String[] argv) { ArrayList al = new ArrayList(); // Add lots of elements to the ArrayList... al.add(new Integer(11)); al.add(new Integer(12)); al.add(new Integer(13)); al.add(new String("hello")); // First print them out using a for loop. System.out.println("Retrieving by index:"); for (int i = 0; i < al.size(); i++) { System.out.println("Element " + i + " = " + al.get(i)); } } } |
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import java.util.*; public class LinkedListDemo { public static void main(String[] argv) { LinkedList l = new LinkedList(); l.add(new Object()); l.add("Hello"); l.add("zhangsan"); ListIterator li = l.listIterator(0); while (li.hasNext()) System.out.println(li.next()); if (l.indexOf("Hello") < 0) System.err.println("Lookup does not work"); else System.err.println("Lookup works"); } } |
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在Elipse环境下编辑运行调试教材360页程序9-1，结合程序运行结果理解程序；
l 掌握ArrayList、LinkList两个类的用途及常用API。
测试程序3：
l 运行SetDemo程序，结合运行结果理解程序；
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import java.util.*; public class SetDemo { public static void main(String[] argv) { HashSet h = new HashSet(); //也可以 Set h=new HashSet() h.add("One"); h.add("Two"); h.add("One"); // DUPLICATE h.add("Three"); Iterator it = h.iterator(); while (it.hasNext()) { System.out.println(it.next()); } } } |
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在Elipse环境下调试教材365页程序9-2，结合运行结果理解程序；了解HashSet类的用途及常用API。
package set; import java.util.*; /** * This program uses a set to print all unique words in System.in. * @version 1.12 2015-06-21 * @author Cay Horstmann */ public class SetTest { public static void main(String[] args) { Set<String> words = new HashSet<>(); //HashSet实现集 long totalTime = 0; try (Scanner in = new Scanner(System.in)) { while (in.hasNext()) { String word = in.next(); long callTime = System.currentTimeMillis(); words.add(word); callTime = System.currentTimeMillis() - callTime; totalTime += callTime; } } Iterator<String> iter = words.iterator(); for (int i = 1; i <= 20 && iter.hasNext(); i++) System.out.println(iter.next()); System.out.println(". . ."); System.out.println(words.size() + " distinct words. " + totalTime + " milliseconds."); } }
l 在Elipse环境下调试教材367页-368程序9-3、9-4，结合程序运行结果理解程序；了解TreeSet类的用途及常用API。
测试程序4：
l 使用JDK命令运行HashMapDemo程序，结合程序运行结果理解程序；
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import java.util.*; public class HashMapDemo { public static void main(String[] argv) { HashMap h = new HashMap(); // The hash maps from company name to address. h.put("Adobe", "Mountain View, CA"); h.put("IBM", "White Plains, NY"); h.put("Sun", "Mountain View, CA"); String queryString = "Adobe"; String resultString = (String)h.get(queryString); System.out.println("They are located in: " + resultString); } } |
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在Elipse环境下调试教材373页程序9-6，结合程序运行结果理解程序；
package map; import java.util.*; /** * This program demonstrates the use of a map with key type String and value type Employee. * @version 1.12 2015-06-21 * @author Cay Horstmann */ public class MapTest { public static void main(String[] args) { Map<String, Employee> staff = new HashMap<>(); staff.put("144-25-5464", new Employee("Amy Lee")); staff.put("567-24-2546", new Employee("Harry Hacker")); staff.put("157-62-7935", new Employee("Gary Cooper")); staff.put("456-62-5527", new Employee("Francesca Cruz")); // 打印所有条目 System.out.println(staff); // 删除一个条目 staff.remove("567-24-2546"); // 替换一个条目 staff.put("456-62-5527", new Employee("Francesca Miller"));// 查找一个值 System.out.println(staff.get("157-62-7935"));// 遍历条目 staff.forEach((k, v) -> System.out.println("key=" + k + ", value=" + v)); } }
l 了解HashMap、TreeMap两个类的用途及常用API。
package map; import java.util.*; /** * This program demonstrates the use of a map with key type String and value type Employee. * @version 1.12 2015-06-21 * @author Cay Horstmann */ public class MapTest { public static void main(String[] args) { Map<String, Employee> staff = new HashMap<>(); staff.put("144-25-5464", new Employee("Amy Lee")); staff.put("567-24-2546", new Employee("Harry Hacker")); staff.put("157-62-7935", new Employee("Gary Cooper")); staff.put("456-62-5527", new Employee("Francesca Cruz")); // 打印所有条目 System.out.println(staff); // 删除一个条目 staff.remove("567-24-2546"); // 替换一个条目 staff.put("456-62-5527", new Employee("Francesca Miller"));// 查找一个值 System.out.println(staff.get("157-62-7935"));// 遍历条目 staff.forEach((k, v) -> System.out.println("key=" + k + ", value=" + v)); } }
实验2：结对编程练习：
l 关于结对编程：以下图片是一个结对编程场景：两位学习伙伴坐在一起，面对着同一台显示器，使用着同一键盘，同一个鼠标，他们一起思考问题，一起分析问题，一起编写程序
l 关于结对编程的阐述可参见以下链接：
http://www.cnblogs.com/xinz/archive/2011/08/07/2130332.html
http://en.wikipedia.org/wiki/Pair_programming
l 对于结对编程中代码设计规范的要求参考：
http://www.cnblogs.com/xinz/archive/2011/11/20/2255971.html
以下实验，就让我们来体验一下结对编程的魅力。
l 确定本次实验结对编程合作伙伴；
l 各自运行合作伙伴实验九编程练习1，结合使用体验对所运行程序提出完善建议；
l 各自运行合作伙伴实验十编程练习2，结合使用体验对所运行程序提出完善建议；
l 采用结对编程方式，与学习伙伴合作完成实验九编程练习1；
package shen; import java.io.BufferedReader; import java.io.File; import java.io.FileInputStream; import java.io.FileNotFoundException; import java.io.IOException; import java.io.InputStreamReader; import java.util.ArrayList; import java.util.Arrays; import java.util.Collections; import java.util.Scanner; public class Main { private static ArrayList<Student> studentlist; public static void main(String[] args) { studentlist = new ArrayList<>(); Scanner scanner = new Scanner(System.in); File file = new File("C:\\Users\\ASUS\\Desktop\\新建文件夹\\身份证号.txt"); try { FileInputStream fis = new FileInputStream(file); BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(fis)); String temp = null; while ((temp = in.readLine()) != null) { Scanner linescanner = new Scanner(temp); linescanner.useDelimiter(" "); String name = linescanner.next(); String number = linescanner.next(); String sex = linescanner.next(); String age = linescanner.next(); String province = linescanner.nextLine(); Student student = new Student(); student.setName(name); student.setnumber(number); student.setsex(sex); int a = Integer.parseInt(age); student.setage(a); student.setprovince(province); studentlist.add(student); } } catch (FileNotFoundException e) { System.out.println("学生信息文件找不到"); e.printStackTrace(); //加入的捕获异常代码 } catch (IOException e) { System.out.println("学生信息文件读取错误"); e.printStackTrace(); //加入的捕获异常代码 } boolean isTrue = true; while (isTrue) { System.out.println("选择你的操作，输入正确格式的选项"); System.out.println("A.字典排序"); System.out.println("B.输出年龄最大和年龄最小的人"); System.out.println("C.寻找老乡"); System.out.println("D.寻找年龄相近的人"); System.out.println("F.退出"); String m = scanner.next(); switch (m) { case "A": Collections.sort(studentlist); System.out.println(studentlist.toString()); break; case "B": int max = 0, min = 100; int j, k1 = 0, k2 = 0; for (int i = 1; i < studentlist.size(); i++) { j = studentlist.get(i).getage(); if (j > max) { max = j; k1 = i; } if (j < min) { min = j; k2 = i; } } System.out.println("年龄最大：" + studentlist.get(k1)); System.out.println("年龄最小：" + studentlist.get(k2)); break; case "C": System.out.println("老家?"); String find = scanner.next(); String place = find.substring(0, 3); for (int i = 0; i < studentlist.size(); i++) { if (studentlist.get(i).getprovince().substring(1, 4).equals(place)) System.out.println("老乡" + studentlist.get(i)); } break; case "D": System.out.println("年龄："); int yourage = scanner.nextInt(); int near = agenear(yourage); int value = yourage - studentlist.get(near).getage(); System.out.println("" + studentlist.get(near)); break; case "F": isTrue = false; System.out.println("退出程序!"); break; default: System.out.println("输入有误"); } } } public static int agenear(int age) { int j = 0, min = 53, value = 0, k = 0; for (int i = 0; i < studentlist.size(); i++) { value = studentlist.get(i).getage() - age; if (value < 0) value = -value; if (value < min) { min = value; k = i; } } return k; } }
public class Student implements Comparable<Student> { private String name; private String number ; private String sex ; private int age; private String province; public String getName() { return name; } public void setName(String name) { this.name = name; } public String getnumber() { return number; } public void setnumber(String number) { this.number = number; } public String getsex() { return sex ; } public void setsex(String sex ) { this.sex =sex ; } public int getage() { return age; } public void setage(int age) { // int a = Integer.parseInt(age); this.age= age; } public String getprovince() { return province; } public void setprovince(String province) { this.province=province ; } public int compareTo(Student o) { return this.name.compareTo(o.getName()); } public String toString() { return name+"\t"+sex+"\t"+age+"\t"+number+"\t"+province+"\n"; } }
l 采用结对编程方式，与学习伙伴合作完成实验十编程练习2。
package demo; import java.io.FileNotFoundException; import java.io.PrintWriter; import java.util.Random; import java.util.Scanner; public class demo { public static void main(String[] args) { /** *文件输出模块 *1.调用构造函数counter *2.创建文件字符流，将out中的内容设为空（null） *3.将out结果输出到test.txt中 *4.try/catch模块捕获异常 */ Scanner in = new Scanner(System.in); yunsuan counter = new yunsuan(); PrintWriter out = null; try { out = new PrintWriter("test.txt"); } catch (FileNotFoundException e) { System.out.println("文件夹输出失败"); e.printStackTrace(); } /** *四则运算生成模块 *1.定义一个int型sum，计算成绩，并说明生成的运算类型 *2.for语句，将{}内的内容循环10次，从而生成10道题目 *3.随机生成int型a与b，范围在0到100以内；生成int型m，范围为1,2,3,4 *4.利用switch语句，根据生成m的值，随机生成加减乘除四则运算 *5.将循环结果输出到test.txt中 */ int sum = 0; System.out.println("随机生成的四则运算类型"); System.out.println("类型1：除法"); System.out.println("类型2：乘法"); System.out.println("类型3：加法"); System.out.println("类型4：减法"); for (int i = 1; i <= 10; i++) { int a = (int) Math.round(Math.random() * 100); int b = (int) Math.round(Math.random() * 100); int m; Random rand = new Random(); m = (int) rand.nextInt(4) + 1; System.out.println("随机生成的四则运算类型：" + m); switch (m) { case 1: a = b + (int) Math.round(Math.random() * 100); while(b == 0){ b = (int) Math.round(Math.random() * 100); } while(a % b != 0){ a = (int) Math.round(Math.random() * 100); } //若生成的除法式子必须能整除，且满足分母为0的条件，则a一定要大于b，且a模b的结果要为0。 System.out.println(i + ": " + a + "/" + b + "="); int c0 = in.nextInt(); out.println(a + "/" + b + "=" + c0); if (c0 == counter.division(a, b)) { sum += 10; System.out.println("right!"); } else { System.out.println("error!"); } break; case 2: System.out.println(i + ": " + a + "*" + b + "="); int c = in.nextInt(); out.println(a + "*" + b + "=" + c); if (c == counter.multiplication(a, b)) { sum += 10; System.out.println("right!"); } else { System.out.println("error!"); } break; case 3: System.out.println(i + ": " + a + "+" + b + "="); int c1 = in.nextInt(); out.println(a + "+" + b + "=" + c1); if (c1 == counter.add(a, b)) { sum += 10; System.out.println("right!"); } else { System.out.println("error!"); } break; case 4: while (a < b) { b = (int) Math.round(Math.random() * 100); } //因为不能产生运算结果为负数的减法式子，所以a一定要大于b。若a<b,则重新生成b。 System.out.println(i + ": " + a + "-" + b + "="); int c2 = in.nextInt(); out.println(a + "-" + b + "=" + c2); if (c2 == counter.reduce(a, b)) { sum += 10; System.out.println("right!"); } else { System.out.println("error!"); } break; } } System.out.println("成绩" + sum); out.println("成绩:" + sum); out.close(); } }
package demo; public class yunsuan<T> { private T a; private T b; public yunsuan() { a = null; b = null; } public yunsuan(T a, T b) { this.a = a; this.b = b; } public int add(int a,int b) { return a + b; } public int reduce(int a, int b) { return a - b; } public int multiplication(int a, int b) { return a * b; } public int division(int a, int b) { if (b != 0 && a%b==0) return a / b; else return 0; } }
合作伙伴：王瑜
提出的建议：简化代码以便减少不必要的时间浪费，通过后面内容的学习，运用更加简便的代码代替之前冗杂的代码，提高效率。
实验总结：通过本章内容更加深入的学习了数据结构交叉的线性表、链表、栈、队列，还有散列表等，了解了集合类的作用及特点，Java的集合框架；最后与合作伙伴的交流与学习有利于更好地掌握已经学习的内容，受益颇多。
