Algorithmen und Datenstrukturen. Übersicht. Interfaces und Generics. InsertionSort für Punkte. InsertionSort für Punkte

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1 Algorithmen und Datenstrukturen Wintersemester 2012/ Vorlesung Übersicht Liste und InsertionSort für e für Objekte beliebiger Klassen für Objekte von Klassen, die ein(e) Nutzer(in) festlegen kann Interfaces und Generics Jan-Henrik Haunert Lehrstuhl für Informatik I InsertionSort für e InsertionSort für e Ein in der Ebene: y 1 public class { Voraussetzung fürs Sortieren: Definition einer Ordnung p 1 p 2 p 4 p 3 x UML-Diagramm: +x:double +y:double p i < p j genau dann, wenn p i.x < p j.x oder ( p i.x = p j.x und p i.y < p j.y) = lexikographische Ordnung Ein in der Ebene: public class { public (double myx, double myy) { /* gibt Wert < 0 fuer (this < p), Wert > 0 fuer (this > p) und 0 fuer (this = p) zurueck */ public int compareto( p) { UML-Diagramm: +x:double +y:double +(double, double) +compareto():int InsertionSort für e public static void insertionsort([] a) { for (int j = 1; j < a.length; j++) { key = a[j]; int i = j - 1; while (i >= 0 && a[i].compareto(key) > 0) { a[i + 1] = a[i]; i--; a[i + 1] = key; InsertionSort für e [] a = new [4]; a[0] = new (1, 2); a[1] = new (1, 1); a[2] = new (3, 1); a[3] = new (4, 3); System.out.println(a[i].x + " " + a[i].y); public static void insertionsort([] a) {

2 InsertionSort für e [] a = new [4]; a[0] = new (1, 2); a[1] = new (1, 1); a[2] = new (3, 1); a[3] = new (4, 3); for (int i = 0; i < a.length; 1.0 i++) 1.0 System.out.println(a[i].x.x + " " + a[i].y); public static void insertionsort([] a) { InsertionSort für e Problem: eigene Sortiermethode für jede Klasse notwendig public static void insertionsort([] a) { head nil Liste für e x y prev key next public class ListenElement { public key; public ListenElement prev; public ListenElement next; public ListenElement( k, ListenElement p) { nil Liste für e public class Liste { public ListenElement head; public ListenElement insert( k) { ListenElement x = new ListenElement(k, head); if (head!= null) { head.prev = x; head = x; return x; public class ListenElement { public key; public ListenElement prev; public ListenElement next; public ListenElement( k, ListenElement p) { Liste für e public class ListenTest { Liste l = new Liste(); for (ListenElement p = l.head; p!= null; p = p.next) { Liste für e public class ListenTest { Liste l = new Liste(); for (ListenElement p = l.head; p!= null; p = p.next) { Problem: eigene Liste für jede Klasse notwendig Lösung: erstelle der Klasse java.lang.object

3 java.lang.object Jede Java-Klasse ist Unterklasse der Klasse java.lang.object Eine Liste, die Objekte vom Typ java.lang.object aufnehmen kann, kann also jedes Objekt aufnehmen. public class Liste { public ListenElement head; public ListenElement insert( k) { ListenElement x = new ListenElement(k, head); if (head!= null) { head.prev = x; head = x; return x; public class ListenElement { public key; public ListenElement prev; public ListenElement next; public ListenElement( k, ListenElement p) { public class Liste { public ListenElement head; public ListenElement insert(object k) { ListenElement x = new ListenElement(k, head); if (head!= null) { head.prev = x; head = x; return x; public class ListenElement { public Object key; public ListenElement prev; public ListenElement next; public ListenElement(Object k, ListenElement p) { public class ListenTest { Liste l = new Liste(); for (ListenElement p = l.head; p!= null; p = p.next) { Compiler: "p.key.x cannot be resolved or is not a field" my = () p.key; //explizite Typkonvertierung System.out.println(my.x + " " + my.y);

4 my = () p.key; //explizite Typkonvertierung System.out.println(my.x + " " + my.y); Exception in thread "main" java.lang.classcastexception: java.lang.integer cannot be cast to at ListenTest.main(ListenTest.java:12) if (p.key instanceof ) { my = () p.key; System.out.println(my.x + " " + my.y); instanceof überprüft, ob Objekt zu Klasse gehört if (p.key instanceof ) { my = () p.key; System.out.println(my.x + " " + my.y); es werden nur die e ausgegeben //gib Ergebnis von p.key.tostring() aus: System.out.println(p.key); @1bc4459 java.lang.object java.lang.object java.lang.double java.lang.integer java.lang.double java.lang.integer //gib Ergebnis von p.key.tostring() aus: System.out.println(p.key); 4 tostring (Klasse Integer) 3.2 tostring (Klasse tostring public class { public String tostring() { return "(" + x + ", " + y + ")"; Methode tostring der Klasse Object wird überschrieben

5 //gib Ergebnis von p.key.tostring() aus: System.out.println(p.key); @1bc4459 java.lang.object //gib Ergebnis von p.key.tostring() aus: System.out.println(p.key); (1.0, 0.0) (2.0, 2.0) (0.0, 1.0) java.lang.object InsertionSort für e Problem: eigene Sortiermethode für jede Klasse notwendig public static void insertionsort([] a) { public static void insertionsort(object[] a) { for (int j = 1; j < a.length; j++) { Object key = a[j]; int i = j - 1; while (i >= 0 && a[i].compareto(key) > 0) { a[i + 1] = a[i]; i--; a[i + 1] = key; Compiler: "The method compareto(object) is undefined for the type Object" for (int j = 1; j < a.length; j++) { Comparable key = a[j]; int i = j - 1; while (i >= 0 && a[i].compareto(key) > 0) { a[i + 1] = a[i]; i--; a[i + 1] = key; To Do: Definiere Klasse Comparable, so dass sichergestellt ist, dass Objekte von Unterklassen vergleichbar sind public class Comparable { //? To Do: Definiere Klasse Comparable, so dass sichergestellt ist, dass Objekte von Unterklassen vergleichbar sind

6 public abstract class Comparable { public abstract int compareto(object o); Es fällt uns schwer, eine allgemeine Definition zu finden. public abstract class Comparable { public abstract int compareto(object o); Die Klasse unserer Vergleichsobjekte hat evtl. bereits eine Oberklasse. Wir sollten daher verbieten, Instanzen unserer Klasse Comparable zu erzeugen. Deshalb: abstract Tier Elefant Comparable Mehrfachvererbung ist verboten! public interface Comparable { public int compareto(object o); Die Klasse unserer Vergleichsobjekte hat evtl. bereits eine Oberklasse. Deshalb: interface Interfaces ähneln abstrakten Klassen, die ausschließlich abstrakte Methoden besitzen (keine Attribute und keine implementierten Methoden). Unterschied: Eine Klasse kann mehrere Interfaces implementieren, aber nur eine Klasse (direkt) erweitern. Tier <<Interface>> Comparable Tier <<Interface>> Comparable Elefant Elefant public interface Comparable { public int compareto(object o); Interface Comparable war bis Java-Version 1.4 so im Paket java.lang definiert. public class implements Comparable { Compiler: "The type must implement the inherited abstract method Comparable.compareTo(Object)" public (double myx, double myy) { /* gibt Wert < 0 fuer (this < p), Wert > 0 fuer (this > p) und 0 fuer (this = p) zurueck */ public int compareto( p) {

7 public class implements Comparable { public (double myx, double myy) { /* gibt Wert < 0 fuer (this < p), Wert > 0 fuer (this > p) und 0 fuer (this = p) zurueck */ p = () o; [] a = new [4]; a[0] = new (1, 2); a[1] = new (1, 1); a[2] = new (3, 1); a[3] = new (4, 3); Hier wird Feld mit -Objekten übergeben Hier wird Feld mit Comparable-Objekten entgegengenommen System.out.println(a[i].x + " " + a[i].y); [] a = new [4]; a[0] = new (1, 2); a[1] = new (1, 1); a[2] = new (3, 1); a[3] = new (4, 3); System.out.println(a[i].x + " " + a[i].y); public static void insertionsort(comparable[] or a) { Quadrat -a:double +Quadrat(, double) +getflaeche():double +seta(double) +geta():double GeoFigur +m: +GeoFigur() +getflaeche():double +compareto(object):int <<Interface>> Comparable +compareto(object):int -r:double Kreis +Kreis(, double) +getflaeche():double +setr(double) +getr():double Klasse GeoFigur in Java: public class GeoFigur implements Comparable { public m; public GeoFigur( mym) { m = mym; public double getflaeche() { return 0.0; GeoFigur key = (GeoFigur) o; if (this.getflaeche() > key.getflaeche()) if (this.getflaeche() < key.getflaeche()) return -1; return 0; Sortieren: GeoFigur[] a = new GeoFigur[4]; a[0] = new Quadrat(new (0.0, 0.0), 2.0); a[1] = new Quadrat(new (1.0, 2.0), 4.0); a[2] = new Kreis(new (2.0, 0.0), 2.0); a[3] = new Kreis(new (0.0, 1.0), 4.0); System.out.println(a[i].getClass().toString() + " " + a[i].getflaeche());

8 Sortieren: GeoFigur[] a = new GeoFigur[4]; a[0] = new Quadrat(new (0.0, 0.0), 2.0); a[1] = new Quadrat(new (1.0, 2.0), 4.0); a[2] = new Kreis(new (2.0, 0.0), 2.0); a[3] = new Kreis(new (0.0, 1.0), 4.0); class System.out.println(a[i].getClass().toString() Quadrat " " + a[i].getflaeche()); class Kreis class Quadrat 16.0 class Kreis Sortieren: GeoFigur[] a = new GeoFigur[4]; a[0] = new (0.0, 0.0); a[1] = new Quadrat(new (1.0, 2.0), 4.0); a[2] = new Kreis(new (2.0, 0.0), 2.0); a[3] = new Kreis(new (0.0, 1.0), 4.0); System.out.println(a[i].getClass().toString() + " " + a[i].getflaeche()); Compiler: Type mismatch: cannot convert from to GeoFigur Sortieren: Sortieren: Comparable[] a = new Comparable[4]; a[0] = new (0.0, 0.0); a[1] = new Quadrat(new (1.0, 2.0), 4.0); a[2] = new Kreis(new (2.0, 0.0), 2.0); a[3] = new Kreis(new (0.0, 1.0), 4.0); Comparable[] a = new Comparable[4]; a[0] = new (0.0, 0.0); a[1] = new Quadrat(new (1.0, 2.0), 4.0); a[2] = new Kreis(new (2.0, 0.0), 2.0); a[3] = new Kreis(new (0.0, 1.0), 4.0); System.out.println(a[i]); System.out.println(a[i]); Exception in thread "main" java.lang.classcastexception: Quadrat cannot be cast to at.compareto(.java:12) at Sortierverfahren.insertionSort(Sortierverfahren.java:21) at Sortierverfahren.main(Sortierverfahren.java:9) public class implements Comparable { public (double myx, double myy) { /* gibt Wert < 0 fuer (this < p), Wert > 0 fuer (this > p) und 0 fuer (this = p) zurueck */ p = () o; Exception if (this.y in thread == p.y) "main" return java.lang.classcastexception: 0; Quadrat cannot be cast to at.compareto(.java:12) at Sortierverfahren.insertionSort(Sortierverfahren.java:21) at Sortierverfahren.main(Sortierverfahren.java:9) public class implements Comparable { public (double myx, double myy) { /* gibt Wert < 0 fuer (this < p), Wert > 0 fuer (this > p) und 0 fuer (this = p) zurueck */ p = () o;

9 public class implements Comparable { public (double myx, double myy) { if (o instanceof ) { p = () o; else { //? Es wäre gut, wenn wir wüssten, mit was für Objekten wir zu rechnen haben. public interface Comparable { public int compareto(object o); public interface Comparable<T> { public int compareto(t o); Seit Java Version 5 können generische Datentypen definiert werden. Typparameter (Platzhalter für den Namen einer Klasse) public interface Comparable<T> { public int compareto(t o); public class implements Comparable { p = () o; public interface Comparable<T> { public int compareto(t o); Für Typparameter wird Typargument () eingesetzt. public class implements Comparable<> { public int compareto( p) { e können nur mit en verglichen werden! [] a = new [4]; a[0] = new (1, 2); a[1] = new (1, 1); a[2] = new (3, 1); a[3] = new (4, 3); System.out.println(a[i].x + " " + a[i].y);

10 [] a = new [4]; a[0] = new (1, 2); a[1] = new (1, 1); a[2] = new (3, 1); a[3] = new (4, 3); System.out.println(a[i].x + " " + a[i].y); public static <T extends Comparable<T>> void insertionsort (T[] a) { generische Methode: Nimmt Feld mit Objekten einer Klasse T entgegen wobei T für beliebige Klasse steht, die diese Bedingung erfüllt public static <T extends Comparable<T>> void insertionsort (T[] a) { public static <T extends Comparable<T>> void insertionsort(t[] a) { for (int j = 1; j < a.length; j++) { T key = a[j]; int i = j - 1; while (i >= 0 && a[i].compareto(key) > 0) { a[i + 1] = a[i]; i--; a[i + 1] = key; public class Liste { public ListenElement head; public ListenElement insert(object k) { ListenElement x = new ListenElement(k, head); if (head!= null) { head.prev = x; head = x; return x; public class ListenElement { public Object key; public ListenElement prev; public ListenElement next; public ListenElement(Object k, ListenElement p) { public class List<T> { public ListItem<T> head; public ListItem<T> insert(t k) { ListItem<T> x = new ListItem<T>(k, head); if (head!= null) { head.prev = x; head = x; return x; public class ListItem<T> { public T key; public ListItem<T> prev; public ListItem<T> next; public ListItem (T k, ListItem<T> p) { if (p.key instanceof ) { my = () p.key; System.out.println(my.x + " " + my.y);

11 List<> l = new List<>(); List<> l = new List<>(); l.insert(new Double(2.0)); for (ListItem<> p = l.head; p!= null; p = p.next) { for (ListItem<> p = l.head; p!= null; p = p.next) { Compiler: "The method insert() in the type List<> is not applicable for the arguments (Double)" List<Object> l = new List<Object>(); l.insert(new Double(2.0)); for (ListItem<Object> p = l.head; p!= null; p = p.next) { System.out.println(p.key); 2.0 (1.0, 0.0) (2.0, 2.0) (0.0, 1.0) Schluss Generische Datentypen/Methoden erlauben es, Datenstrukturen/Algorithmen so zu implementieren, dass sie für verschiedene Datentypen angewandt werden können.

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