Collections. Programação Orientada por Objetos (POO) Centro de Cálculo Instituto Superior de Engenharia de Lisboa

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1 Collections Programação Orientada por Objetos (POO) Centro de Cálculo Instituto Superior de Engenharia de Lisboa Pedro Alexandre Pereira

2 Coleções em Java As coleções agrupam vários elementos. Dependendo da forma como guardam e permitem obter os seus elementos, as coleções dividem-se em: Sequências List, Queue e Deque Elementos em sequência que podem estar duplicados Conjuntos Set Sem elementos duplicados Mapas associativos Map Elementos com chave e valor As coleções são genéricas. O tipo dos elementos é indicado na utilização. import java.util.*; Map<String,Integer> m; m = new HashMap<String,Integer>(); m.put("cinco",5); m.put("sete",7); System.out.println( m.get("cinco") ); 2

3 Hierarquia de interfaces das coleções Collection Queue Deque List Set SortedSet Map SortedMap Grupo de elementos. Sequência ordenada de elementos a processar. Tipicamente em FIFO. Sequência ordenada com acesso a ambos os extremos. FIFO ou LIFO. Lista ordenada pela ordem de inserção. Acesso por índice. Conjunto sem repetições. Conjunto ordenado segundo um critério. Mapa associativo de chaves a valores. Mapa associativo ordenado pelas chaves. 3

4 Interface Collection Iterable<E> int size() boolean isempty() boolean add(e elem) boolean contains(object o) boolean remove(object o) void clear() boolean addall(collection<? extends E> c) boolean containsall(collection<?> c) boolean removeall(collection<?> c) Object[] toarray() E[] toarray(e[] a) Stream<E> stream() Stream<E> parallelstream() boolean removeif(predicate<? super E> p) Pedir um iterador para percorrer os elementos: iterator Collection<Point> col = ; for( Point p : col ) System.out.println(p); Operações básicas de qualquer coleção: size, add, contains, remove Operações sobre coleções inteiras: clear, addall, containsall, removeall, removeif (java8) Obter um array com todos os elementos: toarray Iterar sobre a coleção através de stream (java8): stream, parallelstream 4

5 Interfaces Iterator e Iterable Iterator<E> boolean hasnext() E next() void remove() void foreachremaining( Consumer<? super E> a) Spliterator<E> <<create>> O iterador permite: Saber se existe próximo elemento: hasnext Obter o próximo elemento e avançar o iterador: next Opcionalmente, remover da coleção o último elemento obtido: remove <<create>> Iterator<E> iterator() Iterable<E> void foreach(consumer<? super E> action) Spliterator<E> spliterator() O método iterator de qualquer coleção retorna um iterador posicionado antes do primeiro elemento da coleção Os métodos foreach e foreachremaining permitem realizar uma operação em todos os elementos (java8) 5

6 Queue e Deque Queue<E> boolean add(e elem) E element() E remove() boolean offer(e elem) E peek() E poll() Deque<E> boolean addfirst,addlast(e e) E getfirst,getlast() E removefirst,removelast() boolean offerfirst,offerlast(e e) E peekfirst,peeklast() E pollfirst,polllast() push(e e) E peek() E pop() Iterator<E> descendingiterator() Queue - Fila de elementos Operações adicionais para adicionar, obter e remover elementos com um determinado critério (normalmente FIFO): add, element, remove ou offer, peek e poll sem lançar exceções Deque Double ended queue Operações para adicionar, obter e remover elementos nos dois extremos da fila (First e Last) Operações de stack: push, pop e peek Obtenção de iterador que permite percorrer os elementos no sentido inverso: descendinditerator 6

7 List e ListIterator List<E> <<create>> void add(int idx, E elem) E get(int idx) int indexof(e elem) <<create>> int lastindexof(e elem) E set(int idx, E elem) E remove(int idx) List<E> sublist(int from, into to) void sort(comparator<e> cmp) ListIterator<E> listiterator() ListIterator<E> listiterator(int idx) Iterator<E> boolean hasnext() E next() void remove() ListIterator<E> boolean hasprevious() E previous() int nextindex() int previousindex() add(e elem) set(e elem) A Lista é uma sequência de elementos com acesso por índice Acesso por posição: add, get, set, remove Procura de posição: indexof, lastindexof Ordenação com critério de comparação: sort Obtenção de subsequências: sublist Iterador bidirecional : listiterator com operações para adição e remoção na posição 7

8 Set e SortedSet Set<E> Modela o conceito matemático de conjunto Não pode ter elementos repetidos São conjunto iguais se contêm os mesmos elementos boolean equals(object o) SortedSet<E> E first() E last() SortedSet<E> headset(e to) SortedSet<E> tailset(e from) SortedSet<E> subset(e from, E to) Compartor<? super E> comparator() O Conjunto ordenado admite que os elementos sejam comparáveis com um determinado critério (por omissão o natural para o tipo de elementos) Operações para obter subconjuntos: subset, headset e tailset Operação para obter o critério de comparação usado: comparator 8

9 Map e SortedMap Map<K,V> V put(k key, V value) V get(object Key) V remove(object key) boolean containskey(object key) boolean containsvalue(object val) void putall(map<k,v> m) void clear() Set<K> keyset() Set<Map.Entry<K,V>> entryset() Collection<V> values() SortedMap<K,V> K firstkey() K lastkey() SortedMap<K,V> headmap(k to) SortedMap<K,V> tailmap(k from) SortedMap<K,V> submap(k from, K to) Compartor<K> comparator() * Map.Entry<K,V> K getkey() V getvalue() V setvalue(v value) Contentor de pares (Chave,Valor) sem duplicações de chaves Operações para adicionar, obter e remover pares: put, get, remove Procurar pares: containskey, containsvalue Obter o conjunto das chaves ou dos pares: keyset, entryset Obter a coleção de todos os valores: values Keys O Map ordenado permite percorrer as chaves ordenadas e tem operações semelhantes a SortedSet 9

10 Implementações de List e Deque Abstract AbstractList<E> boolean equals() int hashcode() AbstractSequencialList<E> boolean equals() int hashcode() ArrayDeque<E> LinkedList<E> List<E> ArrayList<E> Queue<E> Deque<E> ArrayList Array dinâmico Eficiente no acesso por índice Pouco eficiente na memória ocupada LinkedList Lista ligada Pouco eficiente no acesso por índice, mas eficiente na memória ocupada Implementa List e Deque ArrayDeque Array dinâmico Eficiente no acesso por índice Pouco eficiente na memória ocupada 10

11 Implementações de Set e SortedSet Abstract String tostring() int size() Iterator<E> iterator() AbtractCollection e AbstractSet são classes que implementam a maioria da operações, podendo ser redefinidas nas derivadas. AbstractSet<E> boolean equals() int hashcode() HashSet<E> LinkedHashSet<E> TreeSet<E> Set<E> SortedSet<E> HashSet Tabela de hash Implementação muito eficiente Não garante ordenação na iteração TreeSet Red-black tree Implementação pouco eficiente Iteração ordenada pelos valores LinkedHashSet Implementação eficiente Iteração pela ordem de inserção 11

12 Implementações de Map e SortedMap HashMap<K,V> TreeMap<K,V> LinkedHashMap<K,V> AbstractMap<K,V> Map<K,V> SortedMap<K,V> As implementações de Map e SortedMap com comportamento e eficiência análogas às implementações de Set e SortedSet. HashMap Tabela de hash Implementação muito eficiente Não garante ordenação na iteração TreeMap Red-black tree Implementação pouco eficiente Iteração ordenada pelos valores LinkedHashMap Implementação eficiente Iteração pela ordem de inserção 12

13 Implementações de Coleções Hash table Resizable Array Tree Linked List Hash table Linked List Set HashSet TreeSet LinkedHashSet SortedSet TreeSet List ArrayList LinkedList Queue ArrayDeque LinkedList Deque ArrayDeque LinkedList Map HashMap TreeMap LinkedHashMap SortedMap TreeMap

14 Algoritmos polimórficos de coleções Collections void sort(list<e> lst) void sort(list<e> lst, Comparator<E> cmp) void shuffle(list<e> lst) void shuffle(list<e> lst, Random rnd) int binarysearch(list<e> lst, E key) int binarysearch(list<e> lst, E key, Comparator<E> cmp) E max() E max(, Comparator<E> cmp) E min() E min(, Comparator<E> cmp) void reverse(list<e> lst) void rotate(list<e> lst, int distance) void copy(list<e> to, List<E> from) void fill(list<e> lst, Object obj) A maioria dos algoritmos podem ser aplicados a vários tipos de coleções. (Algoritmos polimórficos) Cada algoritmo é um método estático da classe Collections em que o primeiro parâmetro é a coleção (List ou Collection) a processar. Algoritmos para: Ordenar Baralhar Procurar Encontrar extremos 14

15 Hierarquia de Coleções Iterator<E> <<create>> Iterable<E> ListIterator<E> Map.Entry<K,V> * <<create>> List<E> Queue<E> Set<E> Map<K,V> Collections Deque<E> SortedSet<E> SortedMap<K,V> ArrayList<E> ArrayDeque<E> TreeSet<E> TreeMap<K,V> LinkedList<E> HashSet<E> HashMap<K,V> LinkedHashSet<E> LinkedHashMap<K,V> 15