Coleções Avançadas. Programação Orientada a Objetos Java. Prof. Anselmo Cardoso Paiva Prof. Geraldo Braz Junior

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1 Coleções Avançadas Programação Orientada a Objetos Java Prof. Anselmo Cardoso Paiva Prof. Geraldo Braz Junior

2 Objetivos Aprender como o conceito de coleção pode ser expresso de forma genérica Examinar a interface de três tipos diferentes de coleções: Listas Conjuntos Mapas Apresentar a finalidade de cada uma das interfaces chave e saber que coleção selecionar com base em um determinado requisito 2

3 Motivação Saber trabalhar bem com coleções é um requisito fundamental para qualquer programador, pois objetos possuem relacionamentos entre si As coleções apresentam uma excelente implementação dos conceitos de orientação a objetos o que permitem que elas seja altamente reutilizáveis e fáceis de usar 3

4 O que são coleções? São estruturas de dados que fornecem um conjunto bem definido de classes e interfaces do pacote java.util que agregam grupos de objetos como unidade simples (listas, conjuntos e mapas) A coleção é, em si, um objeto também 4

5 O que são coleções? São estruturas de dados comuns: Vetores, Listas, Conjuntos, Pilhas, Árvores binárias, Tabelas Hash As coleções não armazenam tipos primitivos. Para manipulá-los é necessário envolvê-los nas classes empacotadoras (wrappers Integer, Double,...) 5

6 Coleções As Coleções são compostas de três partes: Interfaces: Possibilitam manipular as coleções independentes de sua implementação fornecendo uma interface uniforme Implementações: São classes concretas que implementam as interfaces. No geral, são estruturas de dados reutilizáveis Algoritmos: métodos reutilizáveis para buscar, classificar e remover objetos em uma coleção 6

7 Tipos de Coleções Dependendo da forma de fazer as 4 quatro operações básicas (adição, remoção, acesso e pesquisa), temos vários tipos de coleções, onde: Certas operações poderão ter um desempenho melhor ou pior Certas operações poderão ter restrições ou funcionalidade especial 7

8 Tipos de Coleções Existem dois tipos de coleções em Java: as que implementam a Interface Collection e os mapas, que implementam Map A interface Collection possui duas subinterfaces: List representa uma lista de itens Set representa um conjunto (os itens não podem se repetir) A interface Map implementa uma tabela Hash - compostos de chaves + valor SortMap - mapa ordenado 8

9 9 Tipos de Coleções

10 Interface Collection Fornece dois métodos fundamentais boolean add(object obj) retorna true se a inclusão alterou a coleção Exemplo: ao tentar incluir um objeto em um conjunto (Set), se o objeto já existir será retornado false, pois conjuntos não aceitam valores duplicados Iterator iterator() retorna um objeto que implementa a interface Iterator que pode ser utilizado para percorrer os objetos na coleção 10

11 Interface Iterator Encapsula a navegação dos elementos de uma coleção. Suporta acesso unidirecional e a remoção do objeto corrente Esta interface fornece três métodos fundamentais Object next() boolean hasnext() void remove() 11

12 Interface Iterator Com o método next() é possível examinar os elementos da coleção. Entretanto se for atingido o fim da coleção, será lançado uma exceção não verificada NoSuchElementException Deve-se chamar o método hasnext() para resolver este problema Por que o método remove() faz parte da interface Iterator? Por motivo de eficiência, pois permite eliminar um objeto recuperado através do método next() ao examiná-lo 12

13 Interface Iterator É inválido chamar remove() se ele não for precedido de uma chamada a next(). Caso tente fazer isto será lançado um IllegalStateException Exemplo: eliminando o primeiro elemento Iterator it = c.iterator(); it.next(); //recupera o primeiro elemento it.remove(); //agora, remove-o 13

14 Outros métodos de Collection int size() retorna o tamanho da coleção boolean isempty() indica se a coleção está vazia ou não boolean remove(object obj) retorna true se o objeto passado como parâmetro foi removido, false caso contrário 14

15 Outros métodos de Collection boolean addall(collection outro) faz a união de duas coleções 15

16 Outros métodos de Collection boolean removeall(collection outra) remove todos os elementos dessa coleção que são iguais aos elementos da outra coleção Parâmetro: outra indica os elementos a serem removidos Só retorna falso se não for removido nenhum elemento 16

17 17 Outros métodos de Collection

18 Outros métodos de Collection boolean retainall(collection outra) remove todos os elementos dessa coleção que não são iguais a um dos elementos da outra coleção Parâmetro: outra indica os elementos a serem mantidos 18

19 Outros métodos de Collection void clear() Apaga todo o conteúdo da coleção Object [] toarray() retorna um array dos objetos da coleção 19

20 Características das Coleções Pode ser armazenado qualquer objeto na coleção Não aceitam tipos primitivos (mas podem ser empacotados utilizando uma classe wrapper) 20

21 21 Características das Coleções

22 Solução para o problema anterior Utilizar o padrão de projeto Delegação 22

23 Collections utilizando Generics (Java 5) Collection<E> O parâmetro E parametriza o tipo de elemento armazenado na coleção 23

24 A Hierarquia de classes para coleções 24

25 A Hierarquia de classes para Mapas Mapa é um tipo especial de coleção que armazena pares de objetos (chave + valor) 25

26 Classes que implementam List ArrayList, LinkedList, Vector

27 List Uma lista é uma coleção de elementos dispostos numa ordem linear, onde cada elemento tem um antecessor (exceto o primeiro) e um sucessor (exceto o último) Normalmente implementada como "Array" (Vector, ArrayList) ou "Lista Encadeada" (LinkList) Todas as três implementações são ordenadas (pode-se visitar todos os elementos em uma ordem não aleatória) Uma Lista pode ser mantida classificada ou não 27

28 Listas Operações mais importantes de uma coleção do tipo Lista: Adicionar um elemento em qualquer lugar da lista, fornecendo o índice desejado add(int indice, Object obj) 28

29 Listas Remover um elemento presente em qualquer lugar da lista, fornecendo o índice desejado Object remove(int indice) Caso o índice seja inválido será lançada uma exceção do tipo IndexOutOfBoundsException 29

30 Listas Acesso aos elementos Obter o elemento de qualquer posição da lista, fornecendo o índice desejado Object get(int indice) Iterar sobre os elementos Iterator iterator() Pesquisa de elementos Descobrir o índice de um elemento na lista int indexof(object o) Obter o número de elementos da coleção int size() 30

31 A classe ArrayList Escolha natural quando for necessário usar um vetor redimensionável Implementado internamente com vetores Dar suporte a acesso aleatório rápido Esta lista é ideal quando precisar de interações rápida e não pretender executar muitas inserções e remoções 31

32 32 ArrayList - Exemplo

33 LinkedList Implementa uma lista duplamente encadeada Fornece novos métodos (além dos obtidos na interface List) para implementar pilhas ou filas void addfirst(object o) void addlast(object o) Object getfirst( ) Object getlast( ) 33

34 LinkedList Muito mais eficiente que ArrayList para remoção einserção no meio da lista, onde apenas o encadeamento em torno do elemento precisa ser atualizado Também é ideal para acesso seqüencial 34

35 35 LinkedList

36 LinkedList Quando se deseja inserir em uma posição especifica da lista precisamos de um iterador. O problema é que a interface Iterador não fornece um método add() Solução: É fornecida na sub interface ListIterator que contém o método add() Ao contrario de add em Collection esse método não retorna um valor boolean, pressupõem que a operação sempre tem sucesso 36

37 37 LinkedList

38 Classes que implementam Conjunto HashSet, LinkedSet e TreeSet

39 Conjuntos Dá importância a exclusividade Um conjunto é uma coleção que não possui elementos duplicados O método equals() determina se dois objetos são iguais Não há noção de "ordem dos elementos" O Conjunto pode ser mantido ordenado ou não Normalmente implementada como "Tabela Hash (HashSet, LinkedHashSet, TreeSet) 39

40 40 Conjuntos Operações mais importantes de uma coleção do tipo Conjunto: Adição de elementos (descartando duplicações) boolean add(object): só adiciona o elemento se ele já não estiver presente (usa equals() para saber se o objeto é o mesmo) Remoção de elementos Remover um objeto presente no conjunto Acesso aos elementos Iterar sobre os elementos Pesquisa de elementos Descobrir se um certo elemento está na coleção

41 Conjuntos Indagar sobre atributos Obter o número de elementos Como se vê, as operações são semelhantes, embora diferentes, daquelas para uma Lista 41

42 HashSet É um conjunto não-ordenado e nãoclassificado baseado em uma tabela Hash Quando utilizar? Quando quiser um conjunto sem duplicatas e não for necessário uma ordem na interação 42

43 Tabelas Hash É uma das melhores maneiras de armazenar informações para pesquisa rápida Armazena informações utilizando um cálculo especial no objeto para escolher a localização na tabela para armazená-lo Para recuperar a informação utiliza-se o mesmo cálculo 43

44 HashSet - Construtores HashSet( ) Cria uma tabela hash com 101 depósitos e com um fator de carga 0,75 HashSet(int capacidadeincial) Constrói um conjunto hash com a capacidade especificada HashSet(Collection elementos) Constrói um conjunto de hash e inclui todos os elemetos de uma coleção 44

45 HashSet - Construtores HashSet(int capacidadeinicial, float fatorcarga) Constrói um conjunto hash com a capacidade e o fator de carga especificados. 45

46 HashSet Utiliza o código de hash do objeto que estar sendo inserido por meio do método hashcode() O método hashcode() é definido na classe Object Portanto, todo objeto tem um código de hash padrão Classes Strings e Wrapper (Integer, Double,...) redefinem equals() e se tornam adequadas para serem utilizadas como chave em HashSet e TreeSet 46

47 TreeSet É semelhante ao conjunto classificado Garante que os elementos fiquem em ordem crescente de acordo com a sua ordem natural Construtores TreeSet() Constrói uma árvore vazia TreeSet(Collection elementos) Constrói uma árvore e inclui todos os elementos de uma coleção 47

48 48 TreeSet

49 Comparação Comparação de Objetos Como comparar um objeto qualquer??? Como TreeSet sabe a ordem que você deseja??? Resposta: o TreeSet assume que foi implementado a interface Comparable Várias classes da plataforma Java implementam a interface Comparable. Exemplo: String 49

50 Comparação Comparação de Objetos 50 Para comparar os seus objetos é preciso implementar a interface Comparable, pois não existe uma implementação padrão em Object Para implementar o método int compareto() da interface Comparable, retorne: Um inteiro menor que zero se objeto atual for menor que o recebido como parâmetro Um inteiro maior que zero se objeto atual for maior que o recebido como parâmetro Zero se objetos forem iguais

51 51 Exemplo

52 52 Exemplo

53 Classes que implementam a interface Map HashMap, TreeMap, HashTable

54 Interface Map Coleção que usa objetos para indexar objetos (chave valor) Tanto a chave quanto o valor são objetos Chaves são unívocas (Set) Valores podem ser duplicados (Collection) 54

55 Interface Map A chave é utilizada para inserir, remover e achar um elemento rapidamente As operações serão baseadas no código hash da chave através da invocação do método hashcode() Em relação às chaves O Mapa pode ser mantido ordenado (TreeMap) ou não (HashMap) 55

56 Interface Map principais métodos Object put(object key, Object value) associa uma chave a um valor no mapa. Se a chave já estiver presente o novo valor substitui o anterior e retorna o valor antigo ou null, caso a chave não esteja presente corresponde ao método add(object obj) de Collection Object get(object key) recupera um objeto associado a uma chave ou null caso a chave não exista 56

57 Interface Map principais métodos Set keyset() retorna um conjunto com todas as chaves do mapa. Podemos remover elementos desse conjunto e o valor removido e suas chaves serão removidos do mapa, mas não é possível incluir Collection values() retorna uma Collection com todos os valores do mapa. Pode-se remover elementos desse conjunto e o valor removido e suas chaves serão removidos do mapa, mas não é possível incluir 57

58 Interface Map principais métodos Set entryset() retorna um conjunto de pares chave-valor contendo objetos representados pela interface interna Map.Entry. Pode-se remover elementos desse conjunto e o valor removido e suas chaves serão removidos do mapa, mas não é possível incluir 58

59 public static interface Map.Entry Interface interna usada para manter pares chavevalor em qualquer implementação de Map Principais métodos: Object getkey() - retorna a chave Object getvalue() - retorna o valor dessa entrada 59

60 60 public static interface Map.Entry

61 HashMap Fornece um conjunto Map não-ordenado e não-classificado Quando se precisar de um mapa e não estiver preocupado com a ordem (na interação), então HashMap é a melhor opção. TreeMap e LinkedHashMap adicionam um pouco mais de sobrecarga 61

62 HashMap Construtores HashMap() HashMap(Map entradas) HashMap(int CapacidadeInicial) HashMap(int CapacidadeInicial, float fatorcarga) 62

63 63 HashMap

64 64 HashMap

65 65 HashMap

66 Outra alternativa as coleções do J2SE Commons Collections, do projeto Apache Jakarta Define coleções que são utilizadas por inúmeros softwares do grupo Apache (commons-collections.jar) 66