Kontejnery obecně, rozhraní Collection

Tomáš Pitner, Radek Ošlejšek, Marek Šabo
tomp@fi.muni.cz

Kontejnery (dynamické datové struktury)

Co jsou kontejnery, kolekce (collections)?

  • dynamické datové struktury vhodné k ukládání proměnného počtu objektů (přesněji odkazů na objekty)
  • jsou automaticky ukládané v operační paměti (ne na disk)

Proč je používat?

  • pro uchování proměnného počtu objektů (počet prvků se může měnit — zvyšovat, snižovat)
  • oproti polím nabízejí efektivnější algoritmy přístupu k prvkům
Kvalitní seznámení s kontejnery najdete na stránkach Oracle

Základní kategorie

Základní kategorie jsou dány tím, které rozhraní daný kontejner implementuje:

Seznam (List<E>)

lineární struktura, každý prvek má svůj číselný index (pozici)

Množina (Set<E>)

struktura bez duplicitních hodnot a (obecně) bez uspořádání

Mapa, slovník, asociativní pole (Map<K,V>)

struktura uchovávající dvojice (klíč→hodnota), rychlý přístup přes klíč

Vlastní implementace se dá vytvořit implementováním zmíněných rozhraní.

Typové parametry

  • v Javě byly dříve kontejnery koncipovány jako beztypové
  • teď mají typové parametry ve špičatých závorkách (např. Set<Person>)
  • určují, jaký typ položek se do kontejneru smí dostat
List objects; // without type, old!
List<String> strings; // with type String
Kontejnery bez typů nepoužívat! (Vždy používejte špičaté závorky.)

Hierarchie kolekcí

Třídy jsou součástí Java Core API (balík java.util).

Hierarchie kolekcí

Collection

  • Mezi třídy typu rozhraní Collection patří:

    • rozhraní List, Set,…​ (ne však Map!)
    • konkrétní implementace ArrayList, LinkedList, HashSet,…​

  • Vytvoření prázdné kolekce:
List<String> listOfStrings = new ArrayList<>();
Collection<String> collection = new HashSet<>();
List<String> listWithValues = List.of("so", "cool");

Metody Collection I

Kolekce prvků typu E (tj. Collection<E>) má následující metody:

  • boolean add(E e)

    • přidá prvek e do kolekce
    • true jestli se skutečne přidal (využití u množin)

  • int size()

    • vrátí počet prvků v kolekci

  • boolean isEmpty()

    • true jestli je kolekce prázdná (velikost je 0)

Příklad metod Collection I

Collection<String> set = new HashSet<>();
set.add("Pacman"); // true
set.add("Pacman"); // false
set.toString(); //  ["Pacman"]

set.size(); // 1
set.isEmpty(); // false

Metody Collection II

  • void clear()

    • odstraní všechny prvky z kolekce

  • boolean contains(Object o)

    • true jestli se o nachází v kolekci
    • na test rovnosti se použije equals

  • boolean remove(Object o)

    • odstraní prvek z kolekce
    • true jestli byl prvek odstraněn

Příklad metod Collection II

List<String> list = List.of("Hello", "world");
list.toString(); //  ["Hello", "world"]

list.contains("Hello"); // true
list.remove("Hello");   // true

list.toString(); //  ["world"]
list.contains("Hello"); // false

list.clear();
list.toString(); //  []

Metody Collection III

  • Iterator<E> iterator()

    • vrací něco, co se dá iterovat (procházet for-each cyklem)

  • T[] toArray(T[] a)

    • vrátí pole typu T
    • konverze kolekce na pole
    • použití:

Collection<String> c = List.of("a", "b", "c");
String[] stringArray = c.toArray(new String[0]);
// stringArray contains "a", "b", "c" elements

Metody Collection IV

  • boolean containsAll(Collection<?> c)

    • true jestli kolekce obsahuje všechny prvky z c

Metody vracející true, když byla kolekce změněna:

  • boolean addAll(Collection<E> c)

    • přidá do kolekce všechny prvky z c

  • boolean removeAll(Collection<?> c)

    • udělá rozdíl kolekcí (this - c)

  • boolean retainAll(Collection<?> c)

    • udělá průnik kolekcí

Výraz Collection<?> reprezentuje kolekci jakéhokoliv typu.

Příklad metod Collection IV

Collection<String> c1 = List.of("A", "A", "B");
Collection<String> c2 = Set.of("A", "B", "C");
c1.containsAll(c2); // false
c2.containsAll(c1); // true

c1.retainAll(c2); // true
// c1 ["A", "B"]

c1.removeAll(c2); // true
// c1 []

c1.addAll(c2); // true
// c1 ["A", "B", "C"]
← →

/