一：理論部分

1.泛型：也稱引數化型別(parameterized type)，就是在定義類、介面和方法時，通過型別引數指示將要處理的物件型別。（如ArrayList類）。

2.泛型程式設計（Generic programming）：編寫程式碼可以被很多不同型別的物件所重用。

3.Pair類引入了一個型別變數T，用尖括號（<>）括起來，並放在類名的後面。

4.泛型類可以有多個型別變數。例如:

public class Pair<T, U> { … }

5.類定義中的型別變數用於指定方法的返回型別以及域、區域性變數的型別。

6.泛型方法的宣告：泛型方法（1）除了泛型類外，還可以只單獨定義一個方法作為泛型方法，用於指定方法引數或者返回值為泛型型別，留待方法呼叫時確定。

（2）泛型方法可以宣告在泛型類中，也可以宣告在普通類中。

7.泛型介面的定義：

public interface IPool <T>
{
T get();
int add(T t);

}

8.泛型變數的限定：（1）定義泛型變數的上界：public class NumberGeneric< T extends Number>

上述宣告規定了NumberGeneric類所能處理的泛型變數型別，需和Number有繼承關係。

extends關鍵字所宣告的上界既可以是一個類，也可以是一個介面。

（2）定義泛型變數的下界：List<? super CashCard> cards = new ArrayList<T>();

下界說明:通過super關鍵字可以固定泛型引數的型別為某種型別或者其超類。

檔程式希望為一個方法的引數限定時，通常可以使用下限萬用字元。

 9.萬用字元型別：“？”符號標明引數的型別可以是任何一種型別，他和引數T的含義是有區別的，T表示一種未知型別，而？標明任何一種型別。

這種萬用字元一般有以下三種用法：（1）單獨的？：用於表示任何型別。

（2）？extends type：表示帶有上界

（3）？super type：表示帶有下界

10.pair與pair<?>de區別在於：可以用任意object物件呼叫原始的pair類的setobject方法。

二：實驗部分：

實驗十  泛型程式設計技術

實驗時間 2018-11-1

1、實驗目的與要求

(1) 理解泛型概念；

(2) 掌握泛型類的定義與使用；

(3) 掌握泛型方法的宣告與使用；

(4) 掌握泛型介面的定義與實現；

(5)瞭解泛型程式設計，理解其用途。

2、實驗內容和步驟

實驗1： 匯入第8章示例程式，測試程式並進行程式碼註釋。（以下三個測試程式中的pair類都相同，只需將三個程式定義在同一個包中，即可共用）

測試程式1：（在以下測試程式中，不再贅述主類pair類）

l 編輯、除錯、執行教材311、312頁 程式碼，結合程式執行結果理解程式；

l 在泛型類定義及使用程式碼處添加註釋；

l 掌握泛型類的定義及使用。

package pair1;

/**
 * @version 1.00 2004-05-10
 * @author Cay Horstmann
 */
public class Pair<T>//一個pair泛型類，引入一個型別變數T，該類可以有多個型別變數。 
{
   private T first;//型別變數T指定方法的返回型別以及域和區域性變數的型別。
   private T second;

   public Pair() { first = null; second = null; }
   public Pair(T first, T second) { this.first = first;  this.second = second; }

   public T getFirst() { return first; }
   public T getSecond() { return second; }

   public void setFirst(T newValue) { first = newValue; }
   public void setSecond(T newValue) { second = newValue; }
}

pair

package pair1;

/**
 * @version 1.01 2012-01-26
 * @author Cay Horstmann
 */
public class PairTest1
{
   public static void main(String[] args)
   {
      String[] words = { "Mary", "had", "a", "little", "lamb" };//預設比較ASCII碼值
      Pair<String> mm = ArrayAlg.minmax(words);//用具體型別替換型別變數T，即可例項化泛型型別。
      //通過類名呼叫方法，該方法為靜態的。
      System.out.println("min = " + mm.getFirst());
      System.out.println("max = " + mm.getSecond());
   }
}

class ArrayAlg
{
   /**
    * Gets the minimum and maximum of an array of strings.
    * @param a an array of strings
    * @return a pair with the min and max value, or null if a is null or empty
    */
   public static Pair<String> minmax(String[] a)//stringPair類物件
   {
      if (a == null || a.length == 0) return null;
      String min = a[0];
      String max = a[0];
      for (int i = 1; i < a.length; i++)
      {
         if (min.compareTo(a[i]) > 0) min = a[i];
         if (max.compareTo(a[i]) < 0) max = a[i];
      }
      return new Pair<>(min, max);//兩個域可以使用不同的型別
   }
}

test1

測試程式2：

l 編輯、除錯執行教材315頁 PairTest2，結合程式執行結果理解程式；

l 在泛型程式設計程式碼處新增相關注釋；

l 掌握泛型方法、泛型變數限定的定義及用途。

package pair2;

import java.time.*;//比較日期的大小呼叫time包

/**
 * @version 1.02 2015-06-21
 * @author Cay Horstmann
 */
public class PairTest2
{
   public static void main(String[] args)
   {
      LocalDate[] birthdays = 
         { 
            LocalDate.of(1906, 12, 9), // G. Hopper
            LocalDate.of(1815, 12, 10), // A. Lovelace
            LocalDate.of(1903, 12, 3), // J. von Neumann
            LocalDate.of(1910, 6, 22), // K. Zuse
         };
      Pair<LocalDate> mm = ArrayAlg.minmax(birthdays);//用LocateDate例項化泛型型別
      System.out.println("min = " + mm.getFirst());
      System.out.println("max = " + mm.getSecond());
   }
}

class ArrayAlg
{
   /**
      Gets the minimum and maximum of an array of objects of type T.
      @param a an array of objects of type T
      @return a pair with the min and max value, or null if a is 
      null or empty
   */
   public static <T extends Comparable> Pair<T> minmax(T[] a) //為確信有compareTo方法，將T限制為實現Comparable介面，
   //加了上界約束的泛型方法
   {
      if (a == null || a.length == 0) return null;
      T min = a[0];
      T max = a[0];
      for (int i = 1; i < a.length; i++)
      {
         if (min.compareTo(a[i]) > 0) min = a[i];
         if (max.compareTo(a[i]) < 0) max = a[i];
      }
      return new Pair<>(min, max);
   }
}

test2

測試程式3：

l 用除錯執行教材335頁 PairTest3，結合程式執行結果理解程式；

l 瞭解萬用字元型別的定義及用途。

package pair3;

/**
 * @version 1.01 2012-01-26
 * @author Cay Horstmann
 */
public class PairTest3
{
   public static void main(String[] args)
   {
      Manager ceo = new Manager("Gus Greedy", 800000, 2003, 12, 15);
      Manager cfo = new Manager("Sid Sneaky", 600000, 2003, 12, 15);
      Pair<Manager> buddies = new Pair<>(ceo, cfo);      
      printBuddies(buddies);

      ceo.setBonus(1000000);
      cfo.setBonus(500000);
      Manager[] managers = { ceo, cfo };

      Pair<Employee> result = new Pair<>();//也可用Mannager，因為Employee類是他的父類，在此可直接用它的父類Employee
      minmaxBonus(managers, result);
      System.out.println("first: " + result.getFirst().getName() 
         + ", second: " + result.getSecond().getName());
      maxminBonus(managers, result);
      System.out.println("first: " + result.getFirst().getName() 
         + ", second: " + result.getSecond().getName());
   }

   public static void printBuddies(Pair<? extends Employee> p)//有上限的萬用字元，表示它的型別是Employee類
   {
      Employee first = p.getFirst();
      Employee second = p.getSecond();
      System.out.println(first.getName() + " and " + second.getName() + " are buddies.");
   }

   public static void minmaxBonus(Manager[] a, Pair<? super Manager> result)//有下限的萬用字元，表明它的下限是Manager類
   {
      if (a.length == 0) return;
      Manager min = a[0];
      Manager max = a[0];
      for (int i = 1; i < a.length; i++)
      {
         if (min.getBonus() > a[i].getBonus()) min = a[i];
         if (max.getBonus() < a[i].getBonus()) max = a[i];
      }
      result.setFirst(min);
      result.setSecond(max);
   }

   public static void maxminBonus(Manager[] a, Pair<? super Manager> result)
   {
      minmaxBonus(a, result);
      PairAlg.swapHelper(result); // OK--swapHelper captures wildcard type
   }
   // Can't write public static <T super manager> ...
}

class PairAlg
{
   public static boolean hasNulls(Pair<?> p)//pair<?>，表示可以用任何Object物件呼叫原始的pair類的setobject方法。
   {
      return p.getFirst() == null || p.getSecond() == null;
   }

   public static void swap(Pair<?> p) { swapHelper(p); }

   public static <T> void swapHelper(Pair<T> p)
   {
      T t = p.getFirst();
      p.setFirst(p.getSecond());
      p.setSecond(t);
   }
}

test3

package pair3;

public class Manager extends Employee//mannager作為一個子類繼承自它的父類Employee
{  
   private double bonus;

   /**
      @param name the employee's name
      @param salary the salary
      @param year the hire year
      @param month the hire month
      @param day the hire day
   */
   public Manager(String name, double salary, int year, int month, int day)
   {  
      super(name, salary, year, month, day);//super呼叫超類中的一些方法
      bonus = 0;
   }

   public double getSalary()
   { 
      double baseSalary = super.getSalary();
      return baseSalary + bonus;
   }

   public void setBonus(double b)
   {  
      bonus = b;
   }

   public double getBonus()
   {  
      return bonus;
   }
}

Manager

package pair3;

import java.time.*;

public class Employee//Employee類
{  
   private String name;
   private double salary;
   private LocalDate hireDay;

   public Employee(String name, double salary, int year, int month, int day)
   {
      this.name = name;
      this.salary = salary;
      hireDay = LocalDate.of(year, month, day);
   }

   public String getName()
   {
      return name;
   }

   public double getSalary()
   {  
      return salary;
   }

   public LocalDate getHireDay()
   {  
      return hireDay;
   }

   public void raiseSalary(double byPercent)
   {  
      double raise = salary * byPercent / 100;
      salary += raise;
   }
}

Employee

實驗2：程式設計練習：

程式設計練習1：實驗九程式設計題總結

l 實驗九程式設計練習1總結（從程式總體結構說明、模組說明，目前程式設計存在的困難與問題三個方面闡述）。

 總結：（1）該程式有兩個類構成，一個主類，

package text8;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.Collections;
import java.util.List;
import java.util.Scanner;

public class Xinxi {
    private static ArrayList<Student> studentlist;

    
    public static  void main(String[] args) {
        studentlist = new ArrayList<>();
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        File file = new File("D:\\身份證號\\身份證號.txt");
        try {
            FileInputStream fis = new FileInputStream(file);
            BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(fis));
            String temp = null;
            while ((temp = in.readLine()) != null) {

                Scanner linescanner = new Scanner(temp);

                linescanner.useDelimiter(" ");
                String name = linescanner.next();
                String number = linescanner.next();
                String sex = linescanner.next();
                String age = linescanner.next();
                String province = linescanner.nextLine();
                Student student = new Student();
                student.setName(name);
                student.setnumber(number);
                student.setsex(sex);
                int a = Integer.parseInt(age);
                student.setage(a);
                student.setprovince(province);
                studentlist.add(student);

            }
        } catch (FileNotFoundException e) {//新增的異常處理語句try{   }catch{   }語句
            System.out.println("所找資訊檔案找不到");
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
            System.out.println("所找資訊檔案讀取錯誤");//採取積極方法捕獲異常，並將異常返回自己所設定的列印文字
            e.printStackTrace();
        }
        boolean isTrue = true;
        while (isTrue) {
            System.out.println("選擇你的操作，輸入正確格式的選項");
            System.out.println("1按姓名字典序輸出人員資訊");
            System.out.println("2.查詢最大和最小年齡的人員資訊");

            System.out.println("3.尋找老鄉");
            System.out.println("4.尋找年齡相近的人的資訊");

            System.out.println("5.退出");
            String n = scanner.next();
            switch (n) {
            case "1":
                Collections.sort(studentlist);
                System.out.println(studentlist.toString());
                break;
            case "2":
                int max = 0, min = 100;
                int j, k1 = 0, k2 = 0;
                for (int i = 1; i < studentlist.size(); i++) {
                    j = studentlist.get(i).getage();
                    if (j > max) {
                        max = j;
                        k1 = i;
                    }
                    if (j < min) {
                        min = j;
                        k2 = i;
                    }

                }
                System.out.println("年齡最大：" + studentlist.get(k1));

                System.out.println("年齡最小：" + studentlist.get(k2));
                break;
            case "3":
                System.out.println("家鄉在哪裡？");
                String find = scanner.next();
                String place = find.substring(0, 3);
                for (int i = 0; i < studentlist.size(); i++) {
                    if (studentlist.get(i).getprovince().substring(1, 4).equals(place))
                        System.out.println("同鄉" + studentlist.get(i));
                }
                break;

            case "4":
                System.out.println("年齡：");
                int yourage = scanner.nextInt();
                int near = agenear(yourage);
                int value = yourage - studentlist.get(near).getage();
                System.out.println("" + studentlist.get(near));
                break;
            case "5":
                isTrue = false;
                System.out.println("退出程式!");
                break;
            default:
                System.out.println("輸入有誤");

            }
        }
    }

    public static int agenear(int age) {
        int j = 0, min = 53, value = 0, flag = 0;
        for (int i = 0; i < studentlist.size(); i++) {
            value = studentlist.get(i).getage() - age;
            if (value < 0)
                value = -value;
            if (value < min) {
                min = value;
                flag = i;
            }
        }
        return flag;
    }

}

xinxi

一個student類，該類實現了一個介面。

package text8;

public  class Student implements Comparable<Student> {

    private String name;
    private String number;
    private String sex;
    private String province;
    private int age;

    public void setName(String name) {
        // TODO 自動生成的方法存根
        this.name = name;

    }

    public String getName() {
        // TODO 自動生成的方法存根
        return name;
    }

    public void setnumber(String number) {
        // TODO 自動生成的方法存根
        this.number = number;
    }

    public String getNumber() {
        // TODO 自動生成的方法存根
        return number;
    }

    public void setsex(String sex) {
        // TODO 自動生成的方法存根
        this.sex = sex;
    }

    public String getsex() {
        // TODO 自動生成的方法存根
        return sex;
    }

    public void setprovince(String province) {
        // TODO 自動生成的方法存根
        this.province = province;
    }

    public String getprovince() {
        // TODO 自動生成的方法存根
        return province;
    }

    public void setage(int a) {
        // TODO 自動生成的方法存根
        this.age = age;
    }

    public int getage() {
        // TODO 自動生成的方法存根
        return age;
    }

    public int compareTo(Student o) {
        return this.name.compareTo(o.getName());
    }

    public String toString() {
        return name + "\t" + sex + "\t" + age + "\t" + number + "\t" + province + "\n";
    }
}

student

（2）在該程式中新增異常處理語句。採用積極丟擲異常的模式，處理程式中可能會出現的異常。

（3）目前程式設計存在的困難是，可以將一個模組一個模組的寫出來，但不知道該怎麼將這些模組組織起來成一個完整的程式。

還有在程式執行結果出現一些不該出現的符號時，不知道該如何準確的修改。

l 實驗九程式設計練習2結（從程式總體結構說明、模組說明，目前程式設計存在的困難與問題三個方面闡述）。

總結：（1）該程式有兩個類構成，一個主類，

package 第九周;
import java.util.Random;
import java.util.Scanner;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.PrintWriter;

    public class Demo {
        public static void main(String[] args) {
            // 使用者的答案要從鍵盤輸入，因此需要一個鍵盤輸入流
            //Scanner in = new Scanner(System.in);
            yunsuan counter = new yunsuan  ();
            PrintWriter out = null;
            
            try {
                out = new PrintWriter("D:\\text.txt");
            } catch (FileNotFoundException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }
            int sum = 0;
            // 通過迴圈生成10道題
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
            
                
                int a = (int) Math.round(Math.random() * 10);
                int b = (int) Math.round(Math.random() * 10);
                
                Scanner in1 =new Scanner(System.in);
                
                
                switch((int)(Math.random()*4))
                
                {
                
                case 1:
                System.out.println( ""+a+"+"+b+"=");
                
                int c1 = in1.nextInt();
                out.println(a+"+"+b+"="+c1);
                if (c1 == counter.add(a, b)) {
                    sum += 10;
                    System.out.println("恭喜答案正確");
                }
                else {
                    System.out.println("抱歉答案錯誤");
                }
                
                break ;
                case 2:
                System.out.println(i + ": " + a + "-" + b + "=");
                int c2 = in1.nextInt();
                out.println(a + "-" + b + "=" + c2);
                if (c2 == counter.reduce(a, b)) {
                    sum += 10;
                    System.out.println("恭喜答案正確");
                } else {
                    System.out.println("抱歉答案錯誤");
                }
                break;
                case 3:
                System.out.println(i + ": " + a + "*" + b + "=");
                int c3 = in1.nextInt();
                out.println(a + "*" + b + "=" + c3);
                if (c3 == counter.multiplication(a, b)) {
                    sum += 10;
                    System.out.println("恭喜答案正確");
                } else {
                    System.out.println("抱歉答案錯誤");
                }
                break;
                case 4:
                System.out.println(""+a+"/"+b+"=");
                while(b==0)
                {  b = (int) Math.round(Math.random() * 100);
                }
             int c4= in1.nextInt();
             out.println(a+"/"+b+"="+c4);
             if (c4 == counter.devision(a, b)) {
                 sum += 10;
                 System.out.println("恭喜答案正確");
             }
             else {
                 System.out.println("抱歉答案錯誤");
             }
             break;
             }
            }
            
                System.out.println("總分:"+sum);
                out.println(sum);
                
                out.close();
                }
                }
    

            
            

demo

 

一個使用者自定義類

 

package 第九周;

public class yunsuan {

    public int multiplication(int a, int b) {
        // TODO 自動生成的方法存根
        return a*b;
    }

    public int add(int a, int b) {
        // TODO 自動生成的方法存根
        return a+b;
    }

    public int reduce(int a, int b) {
        // TODO 自動生成的方法存根
        if((a-b)>0)
        return a-b;
        else
            return 0;
    }

    public int devision(int a, int b) {
        // TODO 自動生成的方法存根
        if(b!=0)
        return a/b;
        else
            return 0;
    }

}

yunsuan

 

（2）存在的困難是，有些運算超出小學生的計算範圍，當回答正確時，會生成10道四則運算習題，當有一個回答不正確時，生成的四則運算習題不是十道。

將生成的十道四則運算題目儲存在txt文件中。

程式設計練習2：採用泛型程式設計技術改進實驗九程式設計練習2，使之可處理實數四則運算，其他要求不變。

 

package 第九周;
import java.util.Random;
import java.util.Scanner;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.PrintWriter;

    public class Demo {
        public static void main(String[] args) {
            // 使用者的答案要從鍵盤輸入，因此需要一個鍵盤輸入流
            Scanner in = new Scanner(System.in);
            yunsuan counter = new yunsuan  ();
            PrintWriter out = null;
            
            try {
                out = new PrintWriter("D:\\text.txt");
            } catch (FileNotFoundException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }
            int sum = 0;
            // 通過迴圈生成10道題
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
            
                
                int a = (int) Math.round(Math.random() * 100);
                int b = (int) Math.round(Math.random() * 100);
                
                //Scanner in1 =new Scanner(System.in);
                
                Random rand=new Random();
                switch((int)(Math.random()*4)+1)
                
                {
                
                case 1:
                System.out.println( ""+a+"+"+b+"=");
                
                int c= in.nextInt();
                out.println(a+"+"+b+"="+c);
                if (c == counter.add(a, b)) {
                    sum += 10;
                    System.out.println("恭喜答案正確");
                }
                else {
                    System.out.println("抱歉答案錯誤");
                }
                
                break ;
                case 2:
                    while (a<b) {
                        b = (int)Math.round(Math.random() * 100); ;
                        
                    }
                System.out.println(i + ": " + a + "-" + b + "=");
                int c1 = in.nextInt();
                out.println(a + "-" + b + "=" + c1);
                if (c1 == counter.reduce(a, b)) {
                    sum += 10;
                    System.out.println("恭喜答案正確");
                } else {
                    System.out.println("抱歉答案錯誤");
                }
                break;
                case 3:
                System.out.println(i + ": " + a + "*" + b + "=");
                int c2 = in.nextInt();
                out.println(a + "*" + b + "=" + c2);
                if (c2 == counter.multiplication(a, b)) {
                    sum += 10;
                    System.out.println("恭喜答案正確");
                } else {
                    System.out.println("抱歉答案錯誤");
                }
                break;
                case 4:
                
                a = b + (int) Math.round(Math.random() * 100);
                while(b==0)
                {  b = (int) Math.round(Math.random() * 100);
                }
                while (a%b==0) {
                     a= (int) Math.round(Math.random() * 100);    
                    
                }
                System.out.println(""+a+"/"+b+"=");
             int c3= in.nextInt();
             out.println(a+"/"+b+"="+c3);
             if (c3 == counter.devision(a, b)) {
                 sum += 10;
                 System.out.println("恭喜答案正確");
             }
             else {
                 System.out.println("抱歉答案錯誤");
             }
             break;
             }
            }
            
                System.out.println("總分:"+sum);
                out.println(sum);
                
                out.close();
                }
                }
    

            
            

demo

package 第九周;

public class yunsuan<T>{
    private T a;
    private T b;
    public yunsuan() {
        a=null;
        b=null;
    }

    public int multiplication(int a, int b) {
        // TODO 自動生成的方法存根
        return a*b;
    }

    public int add(int a, int b) {
        // TODO 自動生成的方法存根
        return a+b;
    }

    public int reduce(int a, int b) {
        // TODO 自動生成的方法存根
        if((a-b)>0)//保證兩數相減不會是負數
        return a-b;
        else
            return 0;
    }
    
    public int devision(int a, int b) {
        // TODO 自動生成的方法存根
        if (b != 0 && a%b==0)//保證是整除
        return a/b;
        else
            return 0;
    }

}

yunsuan

 

 

三：實驗總結：通過本週的學習，掌握了泛型類的定義，以及泛型方法的宣告，還有泛型介面的定義，以及對泛型變數的限定。

但在用泛型類寫程式時還是有一點點的困難。在學長的指導幫助下學會了如何閱讀別人的程式，並用快捷方法進入某一個類去讀它的定義。