Bài giảng Lập trình hướng đối tượng - Bài 9: Lập trình tổng quát

là thành viên
◼ Chứa các phương thức thao tác 
 trên các phần tử riêng lẻ hoặc 
 theo khối
◼ Cung cấp các phương thức cho 
 phép thực hiện duyệt qua các 
 phần tử trên tập hợp (lặp) và 
 chuyển tập hợp sang mảng 17
 Giao diện Collection
public interface Collection {
 // Basic Operations
 int size();
 boolean isEmpty();
 boolean contains(Object element);
 boolean add(Object element); 
 boolean remove(Object element); 
 Iterator iterator();
 // Bulk Operations
 boolean addAll(Collection c); 
 boolean removeAll(Collection c); 
 boolean retainAll(Collection c); 
 .
 // Array Operations
 Object[] toArray();
 Object[] toArray(Object a[]);
} 18
◼ Các giao diện 
con kế thừa giao 
diện Collection
 19
 Giao diện Set
◼ Set kế thừa từ Collection, hỗ trợ các thao tác xử lý 
 trên collection kiểu tập hợp 
◼ Ví dụ:
 ◼ Set of cars:
 ◼ {BMW, Ford, Jeep, Chevrolet, Nissan, Toyota, VW}
 ◼ Nationalities in the class
 ◼ {Chinese, American, Canadian, Indian}
◼ Một tập hợp các phần tử không được trùng lặp.
◼ Set không có thêm phương thức riêng ngoài các 
 phương thức kế thừa từ Collection.
 20
 Giao diện SortedSet
◼ SortedSet : kế thừa giao diện Set
 ◼ Các phần tử được sắp xếp theo một thứ tự
 ◼ Không có các phần tử trùng nhau
 ◼ Cho phép một phần tử là null
 ◼ Các đối tượng đưa vào trong một SortedSet phải cài đặt 
 giao diện Comparable hoặc lớp cài đặt SortedSet phải 
 nhận một Comparator trên kiểu của đối tượng đó
◼ Phương thức: tương tự Set, thêm 2 phương thức
 ◼ first( ): lấy phần tử đầu tiên (nhỏ nhất)
 ◼ last( ): lấy phần tử cuối cùng (lớn nhất)
 ◼ SortedSet subSet(Object e1, Object e2): lấy một tập các 
 phần tử nằm trong khoảng từ e1 tới e2 21
 Giao diện List
◼ List kế thừa từ Collection, nó cung cấp thêm các 
 phương thức để xử lý collection kiểu danh sách
 ◼ Danh sách là một collection với các phần tử được xếp 
 theo chỉ số
◼ Một số phương thức của List
 ◼ Object get(int index);
 ◼ Object set(int index, Object o);
 ◼ void add(int index, Object o);
 ◼ Object remove(int index);
 ◼ int indexOf(Object o);
 ◼ int lastIndexOf(Object o);
 22
 Giao diện Map
◼ Xác định giao diện cơ bản để thao 
 tác với một tập hợp bao gồm cặp 
 khóa-giá trị
 ◼ Thêm một cặp khóa-giá trị
 ◼ Xóa một cặp khóa-giá trị
 ◼ Lấy về giá trị với khóa đã có
 ◼ Kiểm tra có phải là thành viên (khóa 
 hoặc giá trị)
◼ Cung cấp 3 cách nhìn cho nội 
 dung của tập hợp:
 ◼ Tập các khóa
 ◼ Tập các giá trị
 ◼ Tập các ánh xạ khóa-giá trị
 23
 Giao diện Map
◼ Giao diện Map cung cấp các thao tác xử lý trên các 
 bảng ánh xạ 
 ◼ Bảng ánh xạ lưu các phần tử theo khoá và không được 
 có 2 khoá trùng nhau
◼ Một số phương thức của Map
 ◼ Object put(Object key, Object value);
 ◼ Object get(Object key);
 ◼ Object remove(Object key);
 ◼ boolean containsKey(Object key);
 ◼ boolean containsValue(Object value);
 ◼ ...
 24
 Giao diện SortedMap
◼ Giao diện SortedMap
 ◼ thừa kế giao diện Map
 ◼ các phần tử được sắp xếp theo thứ tự
 ◼ tương tự SortedSet, tuy nhiên việc sắp xếp được 
 thực hiện với các khóa
◼ Phương thức: Tương tự Map, bổ sung thêm:
 ◼ firstKey( ): returns the first (lowest) value 
 currently in the map
 ◼ lastKey( ): returns the last (highest) value 
 currently in the map
 25
 Các lớp thực thi giao diện Collection
◼ Java đã xây dựng sẵn một số lớp thực thi các giao diện Set, 
 List và Map và cài đặt các phương thức tương ứng
 26
 Các lớp thực thi giao diện Collection
◼ ArrayList: Mảng động, nếu các phần tử thêm vào 
 vượt quá kích cỡ mảng, mảng sẽ tự động tăng kích 
 cỡ
◼ LinkedList: Danh sách liên kết
 ◼ Hỗ trợ thao tác trên đầu và cuối danh sách
 ◼ Được sử dụng để tạo ngăn xếp, hàng đợi, cây
 27
 Các lớp thực thi giao diện Collection
◼ HashSet: Bảng băm
 ◼ Lưu các phần tử trong một bảng băm
 ◼ Không cho phép lưu trùng lặp
 ◼ Cho phép phần tử null
 28
 Các lớp thực thi giao diện Collection
◼ LinkedHashSet: Bảng băm kết hợp với linked list 
 nhằm đảm bảo thứ tự các phần tử
 ◼ Thừa kế HashSet và thực thi giao diện Set 
 ◼ Khác HashSet ở chỗ nó lưu trữ trong một danh sách móc 
 nối đôi
 ◼ Thứ tự các phần tử được sắp xếp theo thứ tự được insert 
 vào tập hợp
◼ TreeSet: Cho phép lấy các phần tử trong tập hợp 
 theo thứ tự đã sắp xếp
 ◼ Các phần tử được thêm vào TreeSet tự động được sắp xếp
 ◼ Thông thường, ta có thể thêm các phần tử vào HashSet, 
 sau đó convert về TreeSet để duyệt theo thứ tự nhanh hơn29
 Các lớp thực thi giao diện Collection
◼ HashMap: Bảng băm (cài đặt của Map)
◼ LinkedHashMap: Bảng băm kết hợp với linked list 
 nhằm đảm bảo thứ tự các phần tử (cài đặt của Map)
◼ TreeMap: Cây (cài đặt của Map)
◼ Legacy Implementations
 ◼ Là các lớp cũ được cài đặt bổ sung thêm các collection 
 interface.
 ◼ Vector: Có thể thay bằng ArrayList
 ◼ Hastable: Có thể thay bằng HashMap
 30
 Các lớp thực thi giao diện Collection
 ◼ Ví dụ:
ArrayList names = 
 new ArrayList();
names.add("Emily"); 
names.add("Bob"); 
names.add("Cindy"); 
 31
 Các lớp thực thi giao diện Collection
 String name = names.get(0); 
◼ Ví dụ: names.add(1, "Ann"); 
 names.remove(1); 
 32
 Câu hỏi
◼ Sau khi thực hiện đoạn chương trinh sau, danh sách names
 có chứa các phần tử nào?
 ArrayList names = new 
 ArrayList;
 names.add("Bob");
 names.add(0, "Ann");
 names.remove(1);
 names.add("Cal"); 
 33
 Giao diện Iterator và Comparator
◼ Sử dụng để duyệt và so sánh trên các Collection
◼ Iterator 
 ◼ Các phần tử trong collection có thể được duyệt thông 
 qua Iterator
 Collection c;
 Iterator it = c.iterator(); ...
 34
 Giao diện Iterator và Comparator
◼ Iterator 
 ◼ Cung cấp cơ chế thuận tiện 
 để duyệt (lặp) qua toàn bộ 
 nội dung của tập hợp, mỗi 
 lần là một đối tượng trong 
 tập hợp
 ◼ Giống như SQL cursor
 ◼ Iterator của các tập hợp đã 
 sắp xếp duyệt theo thứ tự 
 tập hợp
 ◼ ListIterator thêm các phương 
 thức đưa ra bản chất tuần tự 
 của danh sách cơ sở
 35
 Giao diện Iterator và Comparator
◼ Iterator : Các phương thức
 ◼ iterator( ): yêu cầu container trả về một iterator
 ◼ next( ): trả về phần tử tiếp theo
 ◼ hasNext( ): kiểm tra có tồn tại phần tử tiếp theo hay 
 không
 ◼ remove( ): xóa phần tử gần nhất của iterator
 36
 Giao diện Iterator và Comparator
◼ Iterator: Ví dụ
 ◼ Định nghĩa iterator
 public interface Iterator {
 boolean hasNext();
 Object next();
 void remove(); 
 } Tương tự vòng lặp for
 for (String name : names){
 ◼ Sử dụng iterator System.out.println(name);
 Collection c; }
 Iterator i = c.iterator();
 while (i.hasNext()) {
 Object o = i.next();
 // Process this object
 }
 37
 Giao diện Iterator và Comparator
◼ Giao diện Comparator được sử dụng để cho phép 
 so sánh hai đối tượng trong tập hợp
◼ Một Comparator phải định nghĩa một phương thức 
 compare( ) lấy 2 tham số Object và trả về -1, 0 
 hoặc 1
◼ Không cần thiết nếu tập hợp đã có khả năng so 
 sánh tự nhiên (vd. String, Integer)
 38
 Giao diện Iterator và Comparator
◼ Ví dụ lớp Person:
class Person {
 private int age; 
 private String name;
 public void setAge(int age){
 this.age=age; 
 }
 public int getAge(){
 return this.age; 
 }
 public void setName(String name){
 this.name=name; 
 }
 public String getName(){ 
 return this.name; 
 }
} 39
 Giao diện Iterator và Comparator
◼ Ví dụ Cài đặt AgeComparator :
class AgeComparator implements Comparator {
 public int compare(Object ob1, Object ob2) {
 int ob1Age = ((Person)ob1).getAge(); 
 int ob2Age = ((Person)ob2).getAge();
 if(ob1Age > ob2Age)
 return 1;
 else if(ob1Age < ob2Age)
 return -1;
 else
 return 0; 
 }
 }
 40
 Giao diện Iterator và Comparator
◼ Ví dụ Sử dụng AgeComparator :
 public class ComparatorExample {
 public static void main(String args[]) {
 ArrayList lst = new
 ArrayList();
 Person p = new Person();
 p.setAge(35); p.setName("A");
 lst.add(p);
 p = new Person(); 
 p.setAge(30); p.setName("B");
 lst.add(p);
 p = new Person();
 p.setAge(32); p.setName("C");
 41
 lst.add(p);
 Giao diện Iterator và Comparator
◼ Ví dụ Sử dụng AgeComparator :
 System.out.println("Order before sorting");
 for (Person person : lst) {
 System.out.println(person.getName() + 
 "\t" + person.getAge());
 }
 Collections.sort(lst, new AgeComparator());
 System.out.println("\n\nOrder of person" +
 "after sorting by age");
 for (Iterator i = lst.iterator();
 i.hasNext();) {
 Person person = i.next();
 System.out.println(person.getName() + "\t" + 
 person.getAge());
 } //End of for
 } //End of main
 42
} //End of class
3. Định nghĩa và sử dụng Template
 43
 Lớp tổng quát
◼ Lớp tổng quát (generic class) là lớp có thể 
 nhận kiểu dữ liệu là một lớp bất kỳ
◼ Cú pháp
 Tên Lớp {
 }
◼ Các phương thức hay thuộc tính của lớp tổng 
 quát có thể sử dụng các kiểu được khai báo 
 như mọi lớp bình thường khác
 44
 Lớp tổng quát Tên kiểu, sẽ được thay thế bằng một 
 kiểu cụ thể khi sử dụng
◼ Ví dụ:
 public class Information {
 private T value;
 public Information(T value) {
 this.value = value; 
 }
 public T getValue() {
 return value;
 }
 }
Information mystring = 
 new Information("hello"); 
Information circle = 
 new Information(new Circle());
Information shape = 
 new Information(new 2DShape()); 45
 Lớp tổng quát
◼ Quy ước đặt tên kiểu
 Tên kiểu Mục đích
 E Các thành phần trong một collection
 K Kiểu khóa trong Map
 V Kiểu giá trị trong Map
 T Các kiểu thông thường
 S, U Các kiểu thông thường khác
◼ Chú ý: Không sử dụng các kiểu dữ liệu nguyên thủy 
 cho các lớp tổng quát
 Information integer = 
 new Information(2012); //Error
 Information integer = 
 new Information(2012); //OK 46
 Phương thức tổng quát
◼ Phương thức tổng quát (generic method) là các 
 phương thức tự định nghĩa kiểu tham số của nó
◼ Có thể được viết trong lớp bất kỳ (tổng quát hoặc 
 không)
◼ Cú pháp
 (chỉ định truy cập) (kiểu 
 trả về) tên phương thức (danh sách tham số) 
 { 
 //
 }
◼ Ví dụ
 public static void print(E[] a) {  } 47
 Phương thức tổng quát
◼ Ví dụ:
public class ArrayTool {
 // Phương thức in các phần tử trong mảng String
 public static void print(String[] a) {
 for (String e : a) System.out.print(e + " "); 
 System.out.println();
 }
 // Phương thức in các phần tử trong mảng với kiểu 
 // dữ liệu bất kỳ
 public static void print(E[] a) { 
 for (E e : a) System.out.print(e + " "); 
 System.out.println(); 
 }
} 48
 Phương thức tổng quát
◼ Ví dụ:
...
String[] str = new String[5];
Point[] p = new Point[3];
int[] intnum = new int[2];
ArrayTool.print(str);
ArrayTool.print(p);
// Không dùng được với kiểu dữ liệu nguyên thủy
ArrayTool.print(intnum);
 49
 Giới hạn kiểu dữ liệu tổng quát
◼ Có thể giới hạn các kiểu dữ liệu tổng quát sử 
 dụng phải là dẫn xuất của một hoặc nhiều 
 lớp 
◼ Giới hạn 1 lớp
◼ Giới hạn nhiều lớp
 50
 Giới hạn kiểu dữ liệu tổng quát
 Chấp nhận các kiểu là lớp 
 con của 2DShape
◼ Ví dụ:
public class Information {
 private T value;
 public Information(T value) {
 this.value = value; 
 }
 public T getValue() {
 return value;
 }
}
Information pointInfo = 
 new Information(new Point()); // OK
Information stringInfo = 
 new Information(); // error 51
4. Ký tự đại diện 
(Wildcard)
 52
 4. Ký tự đại diện (Wildcard)
◼ Quan hệ thừa kế giữa hai lớp không có ảnh 
 hưởng gì đến quan hệ giữa các cấu trúc tổng 
 quát dùng cho hai lớp đó. 
◼ Ví dụ:
 ◼ Dog và Cat là các lớp con của Animal
 ◼ → Có thể đưa các đối tượng Dog và Cat vào một 
 ArrayList
 ◼ Tuy nhiên, ArrayList, ArrayList lại không có 
 quan hệ gì với ArrayList
 53
 4. Ký tự đại diện (Wildcard)
◼ Generic
 ◼ Kiểu khai báo trong lớp tổng quát (template) khi 
 khởi tạo phải cùng với kiểu của các đối tượng 
 thực sự.
 ◼ Nếu khai báo List ➔ Danh sách chỉ chấp 
 nhận các đối tượng lớp Foo, các đối tượng là cha 
 hoặc con của lớp Foo sẽ không được chấp nhận.
class Parent { }
class Child extends Parent { }
List myList = new ArrayList();
 54
 4. Ký tự đại diện (Wildcard)
◼ Làm thế nào để xây dựng các tập hợp dành cho 
 kiểu bất kì là lớp con của lớp cụ thể nào đó? 
 → Giải pháp là sử dụng kí tự đại diện (wildcard)
◼ Ký tự đại diện: ? dùng để hiển thị cho một kiểu dữ 
 liệu chưa biết trong collection
 void printCollection(Collection c) {
 for (Object e : c) {
 System.out.println(e);
 }
 }
◼ Khi biên dịch, dấu ? có thể được thay thế bởi bất kì 
 kiểu dữ liệu nào. 55
 4. Ký tự đại diện (Wildcard)
◼ Tuy nhiên viết như thế này là không hợp lệ
 Collection c = new ArrayList();
 c.add("a1"); //compile error, null
◼ Vì không biết c đại diện cho tập hợp kiểu dữ 
 liệu nào ➔ không thể thêm phần tử vào c
 56
 4. Ký tự đại diện (Wildcard)
◼ "? extends Type": Xác định một tập các kiểu 
 con của Type. Đây là wildcard hữu ích
◼ "? super Type": Xác định một tập các kiểu 
 cha của Type 
◼ "?": Xác định tập tất cả các kiểu hoặc bất kỳ 
 kiểu nào
 57
 4. Ký tự đại diện (Wildcard)
◼ Ví dụ:
 ◼ ? extends Animal có nghĩa là kiểu gì đó thuộc 
 loại Animal
◼ Hai cú pháp sau là tương đương: 
public void foo( ArrayList a) 
public void foo( ArrayList a)
 ◼ Dùng "T", thường được sử dụng khi còn muốn T 
 xuất hiện ở các vị trí khác
 58
 Câu hỏi
public void draw(List shape) { 
 for(Shape s: shape) { 
 s.draw(this); 
 }
 } 
→ Khác như thế nào với:
public void draw(List shape){ 
 for(Shape s: shape) { 
 s.draw(this); 
 }
} 59
Tổng kết
 60
 Tổng kết
◼ Generic programming: tổng quát hóa chương trình 
 để có thể hoạt động với các kiểu dữ liệu khác nhau, 
 kể cả kiểu dữ liệu trong tương lai với thuật toán đã 
 xác định
 ◼ Trong Java sử dụng Template
◼ Collection – tập hợp: Nhóm các đối tượng lại thành 
 một đơn vị duy nhất
◼ Java Collections Framework: biểu diễn các tập hơn, 
 cung cấp giao diện tiêu chuẩn (giao diện, lớp thực 
 thi, thuật toán)
◼ Lớp tổng quát (generic class) là lớp có thể nhận 
 61
 kiểu dữ liệu là một lớp bất kỳ
Bài tập
 62
 Bài 1
◼ Trừu tượng hoá mô tả sau: một quyển sách 
 là tập hợp các chương, chương là tập hợp 
 các trang. 
 ◼ Phác hoạ các lớp Book, Chapter, và Page 
 ◼ Tạo các thuộc tính cần thiết cho các lớp, hãy tận 
 dụng tập hợp như là thuộc tính của lớp
 ◼ Tạo các phương thức cho lớp Chapter cho việc 
 thêm trang và xác định một chương có bao nhiêu 
 trang
 ◼ Tạo các phương thức cho lớp Book cho việc thêm 
 chương và xác định quyển sách có bao nhiêu 
 chương, và số trang cho quyển sách 63
 Bài 2
◼ Xây dựng lớp Stack tổng quát với các kiểu dữ liệu
 StackOfChars StackOfIntegers
 - elements: char[] - elements: int[]
 - size: int - size: int
 + StackOfChars() + StackOfIntegers()
 + StackOfChars (capacity: int) + StackOfIntegers (capacity: int)
 + isEmpty(): boolean + isEmpty(): boolean
 + isFull(): boolean + isFull(): boolean 
 + peak(): char + peak(): int
 + push(value:char): void + push(value:int): void
 + pop(): char + pop(): int
 + getSize(): int + getSize(): int
 64
65