1. הקדמה Comparator Containers שימושיים Iterator Factory Pattern Trove הטמעה 89-210 תכנות מתקדם - תרגול 3 Containers ב Java אליהו חלסצ'י תכנות מתקדם 89-210 תכנות מתקדם 89-210 תרגול מספר 3 תש"ע 2009-2010

2. הקדמה Comparator Containers שימושיים Iterator Factory Pattern Trove הטמעה 89-210 תכנות מתקדם - תרגול 3 כלל חשוב לגבי השיעורים הבאים: לא בזמן התרגול.שאלות על שיעורי הבית – לא בזמן התרגול. ניתן לשאול, כמובן, אחרי.

3. הקדמה Comparator Containers שימושיים Iterator Factory Pattern Trove הטמעה 89-210 תכנות מתקדם - תרגול 3 הקדמה ב java אין templates. המפתחים החליטו שניתן לתכנת בצורה גנרית גם ללא תמיכה ב templates. במקום, ישנה קבוצה של collections, שיכולה לספק את רוב הצרכים שלנו ב containers. קבוצה זו לא נבנתה לשם יעילות כמו ה STL של C++. בעבר קבוצה זו עבדה עם הטיפוס Object וכך היה ניתן להכניס פנימה כל מופע מכל מחלקה. אך העבודה עם Object מצריכה casting וזה האט את הביצועים, כיום ניתן להגדיר את הטיפוס המוכנס ל container. לא ניתן להכניס primitive types ל containers, משום שדרוש אובייקט, לכן יש את המחלקות העוטפות כדוגמת Integer. כמובן שהדבר צורך יותר זיכרון...

4. הקדמה Comparator Containers שימושיים Iterator Factory Pattern Trove הטמעה 89-210 תכנות מתקדם - תרגול 3 Comparator נניח שנרצה למיין רשימה, פעם בסדר עולה ופעם בסדר יורד, האם נצטרך לשם כך שני מימושים? התשובה היא לא, אם משתמשים ב Strategy Pattern. ע"פ תבנית זו, אלגוריתם המיון ישתמש בהחלטה מבחוץ כיצד למיין את הרשימה. כדי להשפיע על שיטת המיון ב Containers השונים ב java, משתמשים בתבנית זו באמצעות comparator.

5. הקדמה Comparator Containers שימושיים Iterator Factory Pattern Trove הטמעה 89-210 תכנות מתקדם - תרגול 3 Comparator כל מחלקה יכולה לממש את הממשקים הבאים: ע"פ המימוש באחד מממשקים אלו, ה containers מחליטים כיצד למיין בפנים את העצמים השמורים. interface Comparator { int compare(Object o1, Object o2); } interface Comparable { int compareTo(Object o) ; }

6. הקדמה Comparator Containers שימושיים Iterator Factory Pattern Trove הטמעה 89-210 תכנות מתקדם - תרגול 3 Comparator דוגמא: public class RV1 implements Robot,Comparable { … private String name; public String getName() { return name; } public int compareTo(Robot arg0) { return name.compareTo(arg0.getName()); } Robot r1=new RV1(); Robot r2=new RV1(); Robot r3=new RV1(); r1.setName("aaabc"); r2.setName("aabc"); r3.setName("abc"); ArrayList ar=new ArrayList (); ar.add(r3); ar.add(r2); ar.add(r1); Collections.sort(ar); for(int i=0;i<ar.size();i++){ System.out.println(ar.get(i).getName()); } פלט: aaabc aabc abc מיון: אופטימיזציה של merge sort מהירה ויציבה: מיון מהיר: - nlog(n) תמיד מובטח (בניגוד ל quick sort) - עובד מהר יותר על רשימות כמעט ממוינות. מיון יציב : - לא ממיינת עצמים שווים. (דוג' דואר שממוין לפי תאריך)

7. הקדמה Comparator Containers שימושיים Iterator Factory Pattern Trove הטמעה 89-210 תכנות מתקדם - תרגול 3 Containers שימושיים ב java יש שני סוגים של Containers: –Collections קבוצה של ערכים בודדים List – רשימה: שומר על הערכים ברצף מסוים. Set – קבוצה: אותו הערך לא יכול להופיע יותר מפעם אחת. –Map קבוצה של הזוגות מפתח + ערך לכל אלו מימושים שונים על בסיס הצורות שלמדתם בקורס מבנה נתונים. לכל אחד יתרונות וחסרונות אחרים, ולכן יש להתאים את ה container לדרישות התוכנה.

8. הקדמה Comparator Containers שימושיים Iterator Factory Pattern Trove הטמעה 89-210 תכנות מתקדם - תרגול 3 Containers שימושיים להלן כמה דוגמאות: List –ArrayList ממומש על בסיס מערך: גישה אקראית מהירה, אך הוספה ומחיקה מהאמצע איטית. –LinkedList ממומש על בסיס רשימה מקושרת דו כיוונית: גישה אקראית איטית, אך הוספה ומחיקה מהאמצע מהירה. Set –HashSet לשימוש כשזמן חיפוש האלמנט חשוב, יש לממש המתודה HashCode() לאובייקט שברצוננו להכניס. –TreeSet ניתן בקלות להוציא רשימה ממוינת. Map –HashMap ממומש באמצעות hash tables, אובייקט המפתח חייב לממש את HashCode() –LinkedHashMap – אותו הדבר, אך שומר גם את סדר ההכנסה. –TreeMap – ממומש ע"י עץ אדום שחור, ניתן לקבל תוצאות ממוינות.

9. הקדמה Comparator Containers שימושיים Iterator Factory Pattern Trove הטמעה 89-210 תכנות מתקדם - תרגול 3 Containers שימושיים מתודות שימושיות ל Collections: –boolean add(Objetc o) –boolean add(Collection c) –void clear() –boolean contains(Object o) –boolean isEmpty() –Iterator iterator() –boolean remove(Object o) –boolean removeAll(Collection c) –int size() –Object[] toArray()

10. הקדמה Comparator Containers שימושיים Iterator Factory Pattern Trove הטמעה 89-210 תכנות מתקדם - תרגול 3 Containers שימושיים מתודות שימושיות ל Map: –Object put(Object key, Object value) –void putAll(Map t) –Object get(Object key) –void clear() –boolean containsKey(Object key) –boolean containsValue(Object value) –boolean isEmpty() –Object remove(Object key) –int size() –Set entrySet() –Set keySet() –Collection values()

11. הקדמה Comparator Containers שימושיים Iterator Factory Pattern Trove הטמעה 89-210 תכנות מתקדם - תרגול 3 Iterator מטרת ה Iterator היא לספק גישה לעצמים ב Container מבלי לחשוף את אופן פעולתו. בממשק (של List לדוג') לא ניתן לספק את כל האופנים השונים בהם נרצה לטייל ב container. ייתכנו כמה iterators עבור אותו ה container כל אחד יטייל בדרך שונה על העצמים.

12. הקדמה Comparator Containers שימושיים Iterator Factory Pattern Trove הטמעה 89-210 תכנות מתקדם - תרגול 3 Iterator דוגמאות: ArrayList ar=new ArrayList (); ar.add(r3); ar.add(r2); ar.add(r1); for(int i=0;i<ar.size();i++){ System.out.println(ar.get(i).getName()); } Iterator it=ar.iterator(); while (it.hasNext()){ System.out.println(it.next().getName()); }

13. הקדמה Comparator Containers שימושיים Iterator Factory Pattern Trove הטמעה 89-210 תכנות מתקדם - תרגול 3 Iterator דוגמאות: –HashSet –HashMap HashSet hs =new HashSet (); hs.add(r3); hs.add(r2); hs.add(r1); Iterator it=hs.iterator(); while (it.hasNext()){ System.out.println(it.next().getName()); } String key; HashMap hm=new HashMap (); hm.put(r3.getName(), r3); hm.put(r2.getName(), r2); hm.put(r1.getName(), r1); Iterator it=hm.keySet().iterator(); while (it.hasNext()){ key=it.next(); System.out.println(hm.get(key).getName()); }

14. הקדמה Comparator Containers שימושיים Iterator Factory Pattern Trove הטמעה 89-210 תכנות מתקדם - תרגול 3 Factory Pattern בעיה: נניח שיש לנו n סוגים של אובייקטים ולכל אחד שם, אופן פעולת התוכנית צריך להיות כך שהמשתמש בכל פעם בוחר שם והאובייקט הרצוי נוצר. לכאורה, במקרה הגרוע צריך n השוואות כדי לדעת באיזה שם המשתמש בחר, וע"פ השם הזה ליצור את האובייקט הרצוי.  O(n) דרך טובה יותר לפתור את הבעיה, היא להשתמש ב Factory Pattern, יש הרבה דרכים למימוש, נראה דוגמא לדרך אחת.

15. הקדמה Comparator Containers שימושיים Iterator Factory Pattern Trove הטמעה 89-210 תכנות מתקדם - תרגול 3 Factory Pattern import java.util.HashMap; public class RobotFactory { private interface RobotFac{ public Robot create(); } private class RV1Fac implements RobotFac{ public Robot create(){ return new RV1();} } private class RV2Fac implements RobotFac{ public Robot create(){ return new RV2();} } private class AiboFac implements RobotFac{ public Robot create(){ return new Aibo();} } private HashMap robotFactory; public RobotFactory(){ robotFactory=new HashMap (); robotFactory.put("RV1", new RV1Fac()); robotFactory.put("RV2", new RV2Fac()); robotFactory.put("Aibo", new AiboFac()); } public Robot createRobot(String type){ return ((RobotFac)robotFactory.get(type)).create(); } 1.ניצור ממשק עם הפקודה create.

16. הקדמה Comparator Containers שימושיים Iterator Factory Pattern Trove הטמעה 89-210 תכנות מתקדם - תרגול 3 Factory Pattern import java.util.HashMap; public class RobotFactory { private interface RobotFac{ public Robot create(); } private class RV1Fac implements RobotFac{ public Robot create(){ return new RV1();} } private class RV2Fac implements RobotFac{ public Robot create(){ return new RV2();} } private class AiboFac implements RobotFac{ public Robot create(){ return new Aibo();} } private HashMap robotFactory; public RobotFactory(){ robotFactory=new HashMap (); robotFactory.put("RV1", new RV1Fac()); robotFactory.put("RV2", new RV2Fac()); robotFactory.put("Aibo", new AiboFac()); } public Robot createRobot(String type){ return (robotFactory.get(type).create(); } 1.ניצור ממשק עם הפקודה create. 2.נממש את הממשק ע"י מחלקות עבור כל אחד מסוגי האובייקטים הרצויים.

17. הקדמה Comparator Containers שימושיים Iterator Factory Pattern Trove הטמעה 89-210 תכנות מתקדם - תרגול 3 private HashMap robotFactory; public RobotFactory(){ robotFactory=new HashMap (); robotFactory.put("RV1", new RV1Fac()); robotFactory.put("RV2", new RV2Fac()); robotFactory.put("Aibo", new AiboFac()); } public Robot createRobot(String type){ return (robotFactory.get(type).create(); } Factory Pattern import java.util.HashMap; public class RobotFactory { private interface RobotFac{ public Robot create(); } private class RV1Fac implements RobotFac{ public Robot create(){ return new RV1();} } private class RV2Fac implements RobotFac{ public Robot create(){ return new RV2();} } private class AiboFac implements RobotFac{ public Robot create(){ return new Aibo();} } 1.ניצור ממשק עם הפקודה create. 2.נממש את הממשק ע"י מחלקות עבור כל אחד מסוגי האובייקטים הרצויים. 3.ניצור HashMap עבור המחלקות הנ"ל, כשהמפתח הוא השם דרכו המשתמש בוחר ליצור את האובייקט הרצוי.

18. הקדמה Comparator Containers שימושיים Iterator Factory Pattern Trove הטמעה 89-210 תכנות מתקדם - תרגול 3 private HashMap robotFactory; public RobotFactory(){ robotFactory=new HashMap (); robotFactory.put("RV1", new RV1Fac()); robotFactory.put("RV2", new RV2Fac()); robotFactory.put("Aibo", new AiboFac()); } public Robot createRobot(String type){ return (robotFactory.get(type).create(); } Factory Pattern import java.util.HashMap; public class RobotFactory { private interface RobotFac{ public Robot create(); } private class RV1Fac implements RobotFac{ public Robot create(){ return new RV1();} } private class RV2Fac implements RobotFac{ public Robot create(){ return new RV2();} } private class AiboFac implements RobotFac{ public Robot create(){ return new Aibo();} } 1.ניצור ממשק עם הפקודה create. 2.נממש את הממשק ע"י מחלקות עבור כל אחד מסוגי האובייקטים הרצויים. 3.ניצור HashMap עבור המחלקות הנ"ל, כשהמפתח הוא השם דרכו המשתמש בוחר ליצור את האובייקט הרצוי. 4.נכניס את הזוגות String, RobotFac>> ל Hashmap

19. הקדמה Comparator Containers שימושיים Iterator Factory Pattern Trove הטמעה 89-210 תכנות מתקדם - תרגול 3 private HashMap robotFactory; public RobotFactory(){ robotFactory=new HashMap (); robotFactory.put("RV1", new RV1Fac()); robotFactory.put("RV2", new RV2Fac()); robotFactory.put("Aibo", new AiboFac()); } public Robot createRobot(String type){ return (robotFactory.get(type).create(); } Factory Pattern import java.util.HashMap; public class RobotFactory { private interface RobotFac{ public Robot create(); } private class RV1Fac implements RobotFac{ public Robot create(){ return new RV1();} } private class RV2Fac implements RobotFac{ public Robot create(){ return new RV2();} } private class AiboFac implements RobotFac{ public Robot create(){ return new Aibo();} } 1.ניצור ממשק עם הפקודה create. 2.נממש את הממשק ע"י מחלקות עבור כל אחד מסוגי האובייקטים הרצויים. 3.ניצור HashMap עבור המחלקות הנ"ל, כשהמפתח הוא השם דרכו המשתמש בוחר ליצור את האובייקט הרצוי. 4.נכניס את הזוגות String, RobotFac>> ל Hashmap 5.פקודת יצירת האובייקט: בהינתן מחרוזת שהמשתמש בחר, ניגש בזמן של O(1) ל HashMap אל האובייקט השמור תחת אותה המחרוזת כמפתח נקרא ל create ונקבל את האובייקט הרצוי. החלפנו O(n) זמן ב O(n) מקום, וקיבלנו זמן של O(1) ליצירת אובייקטים + נוחות לתחזק ולהוסיף בעתיד או אובייקטים ל Factory.

20. הקדמה Comparator Containers שימושיים Iterator Factory Pattern Trove הטמעה 89-210 תכנות מתקדם - תרגול 3 Trove העובדה ש containers מקבלים אובייקט מצריכה אותנו לבזבז זיכרון בעקבות השימוש במחלקות העוטפות, במקרה שאנו רוצים להשתמש רק ב primitive types. הקבוצה GNU Trove יצרה Collections חדשים שמקבלים primitive types ובכך חוסכות זיכרון, וכן משפרת משמעותית את הביצועים. באתר הקורס פרטים על הורדה + הדרך להוסיף jars לפרויקט באמצעות ה eclipse.

21. הקדמה Comparator Containers שימושיים Iterator Factory Pattern Trove הטמעה 89-210 תכנות מתקדם - תרגול 3 Trove קוד לדוגמא: import gnu.trove.*; public class HelloWorldApp { static TByteFloatHashMap hm=new TByteFloatHashMap(); public static void main(String[] args) { float lastValueForThisKey; byte key1=1,key2=2,key3=3; hm.put(key1, (float) 0.2); lastValueForThisKey=hm.put(key1, (float) 0.1); System.out.println("last value for key1 was "+lastValueForThisKey); hm.put(key2, (float) 0.2); hm.put(key3, (float) 0.3); TByteFloatIterator it= hm.iterator(); while (it.hasNext()){ it.advance(); System.out.println("key: "+it.key()+", value: "+ it.value()); } פלט: last value for key1 was 0.2 key: 2, value: 0.2 key: 1, value: 0.1 key: 3, value: 0.3

22. הקדמה Comparator Containers שימושיים Iterator Factory Pattern Trove הטמעה 89-210 תכנות מתקדם - תרגול 3 הטמעה מנה 2 חסרונות של ה containers ב java לעומת C++ STL באיזה אלגוריתם מיון משתמש Collections.sort() ומדוע? בדקו האם המתודה boolean contains(Object o) מחזירה "אמת" לפי תוכן האובייקט או לפי מיקומו בזיכרון. כנסו לאתר Sun ותכירו עוד containers כגון PriorityQueue, Hashtable צרו collection כלשהו עבור int באמצעות trove ותעברו עליו באמצעות iterator.