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

Bộ môn Công nghệ Phần mềm

Viện CNTT & TT

Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

IT3100

LẬP TRÌNH HƯỚNG ĐỐI TƯỢNG

Bài 09. Lập trình tổng quát

Mục tiêu

◼ Giới thiệu về lập trình tổng quát và cách thực

hiện trong các ngôn ngữ lập trình

◼ Giới thiệu về collection framework với các

cấu trúc tổng quát: List, HashMap, Tree, Set,

Vector,…

◼ Định nghĩa và sử dụng Template và ký tự đại

diện (wildcard)

◼ Ví dụ và bài tập về các vấn đề trên với ngôn

ngữ lập trình Java

2

Nội dung

1. Giới thiệu về lập trình tổng quát

2. Lập trình tổng quát trong Java

◼

Giới thiệu về collection framework

◼

Giới thiệu về các cấu trúc tổng quát List,

HashMap, Tree, Set, Vector

3. Định nghĩa và sử dụng Template

4. Ký tự đại diện (Wildcard)

5. Ví dụ và bài tập

3

1. Giới thiệu về lập trình tổng quát

(Generic programming)

4

1. Giới thiệu về lập trình tổng quát

◼ 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

Tổng quát hoá

chương trình

◼

Thuật toán đã xác định

• Số nguyên int

• Xâu ký tự String

• Đối tượng số phức

Complex object

• ...

◼ Ví dụ:

Thuật toán giống nhau,

chỉ khác về kiểu dữ liệu

Phương thức sort()

• Lớp IntegerStack → đối

tượng Integer

• Lớp StringStack → đối

tượng String

• Lớp AnimalStack → đối

tượng animal,…

Các lớp có cấu

trúc tương tự,

khác nhau về

kiểu đối tượng

xử lý

Lớp lưu trữ kiểu

ngăn xếp (Stack)

5

1. Giới thiệu về lập trình tổng quát

◼ Lập trình Genericcó nghĩa là lập trình mà có thể

tái sử dụng cho nhiều kiểu dữ liệu

◼

Cho phép trừu tượng hóa kiểu dữ liệu

◼ Giải pháp trong các ngôn ngữ lập trình:

◼

C: dùng con trỏ không định kiểu (con trỏ void)

C++: dùng template

Java 1.5 trở về trước: lợi dụng upcasting và kiểu tổng

quát object

◼

Java 1.5: đưa ra khái niệm về template

6

1. Giới thiệu về lập trình tổng quát

◼ Ví dụ C: hàm memcpy() trong thư viện string.h

void* memcpy(void* region1, const void* region2, size_t n);

◼

Hàm memcpy() bên trên được khai báo tổng

quát bằng cách sử dụng các con trỏ void*

◼

Điều này giúp cho hàm có thể sử dụng với nhiều

kiểu dữ liệu khác nhau

◼

Dữ liệu được truyền vào một cách tổng quát thông

qua địa chỉ và kích thước kiểu dữ liệu

◼

Hay nói cách khác, để sao chép dữ liệu, ta chỉ cần địa

chỉ và kích cỡ của chúng

7

1. Giới thiệu về lập trình tổng quát

◼ Ví dụ: Lập trình Generic từ trước Java 1.5

public class ArrayList {

public Object get(int i) { . . . }

public void add(Object o) { . . . }

. . .

private Object[] elementData;

}

◼ Lớp Object là lớp cha tổng quát nhất → có thể chấp nhận

các đối tượng thuộc lớp con của nó

List myList = new ArrayList();

myList.add("Fred");

myList.add(new Dog());

myList.add(new Integer(42));

Các đối tượng

trong một danh

sách khác hẳn

nhau

◼ Hạn chế: Phải ép kiểu ➔ có thể ép sai kiểu (run-time error)

String name = (String) myList.get(1); //Dog!!!

8

1. Giới thiệu về lập trình tổng quát

◼ Ví dụ: Lập trình Generic từ Java 1.5

◼

Java 1.5 Template

Danh sách chỉ chấp nhận

các đối tượng có kiểu là

Integer

List<Integer> myList =

new LinkedList<Integer>();

myList.add(new Integer(0));

Integer x = myList.iterator().next(); //Không cần ép kiểu

myList.add(new String("Hello")); //Compile Error

9

2. Lập trình tổng quát trong Java

(Collection framework)

10

2. Lập trình tổng quát trong Java

◼ Collection – tập hợp: Nhóm các đối tượng lại thành

một đơn vị duy nhất

◼ Java Collections Framework:

◼

Biểu diễn các tập hợp

◼

Cung cấp giao diện tiêu chuẩn cho hầu hết các tập hợp

cơ bản

◼

Xây dựng dựa trên

◼

Interface: thể hiện tính chất của các kiểu tập hợp khác nhau như

List, Set, Map

◼

Class: các lớp cụ thể thực thi các giao diện

Thuật toán: cài đặt một số thao tác đơn giản, là các phương thức

tĩnh để xử lý trên collection như tìm kiếm, sắp xếp…

11

2. Lập trình tổng quát trong Java

◼ Java Collections Framework:

◼

List: Tập các đối tượng tuần tự, kế tiếp nhau, có

thể lặp lại

◼

Set: Tập các đối tượng không lặp lại

Map: Tập các cặp khóa-giá trị (key-value) và

không cho phép khóa lặp lại

◼

Liên kết các đối tượng trong tập này với đối các đối

tượng trong tập khác như tra từ điển/danh bạ điện

thoại.

12

2. Lập trình tổng quát trong Java

◼ Cây cấu trúc giao diện Collection

<< interface>>

Map

<< interface>>

Collection

HashMap

<< interface>>

Sorted Map

HashTable

<< interface>>

Set

List

Tree Map

HashSet

<< interface>>

Sorted Set

Array List

Vector

LinkedList

Tree Set

13

2. Lập trình tổng quát trong Java

◼ So sánh Tập hợp và mảng

Tập hơp

Mảng

Tập hợp (có thể) truy xuất theo Mảng truy xuất 1 cách tuần tự

dạng ngẫu nhiên

Tập hợp có thể chứa nhiều loại Mảng chứa 1 loại đối tượng/dữ

đối tượng/dữ liệu khác nhau liệu nhất định

Dùng theo kiểu tập hợp xây

Dùng tổ chức dữ liệu theo

dựng sẵn của Java chỉ khai báo mảng phải lập trình hoàn toàn

và gọi những phương thức đã

được định nghĩa

Duyệt các phần tử tập hợp

thông qua Iterator

Duyệt các phần tử mảng tuần

tự thông qua chỉ số mảng

14

2. Lập trình tổng quát trong Java

◼ Các giao diện và lớp thực thi trong Collection

framework của Java đều được xây dựng theo

template

◼

→ cho phép xác định tập hợp các phần tử cùng kiểu nào

đó bất kỳ

◼

Cho phép chỉ định kiểu dữ liệu của các Collection ➔ hạn

chế việc thao tác sai kiểu dữ liệu

15

2. Lập trình tổng quát trong Java

◼ Ví dụ

public interface List<E> {

void add(E x);

Iterator<E> iterator();

}

◼ Ví dụ

List<String> myList = new ArrayList<String>();

myList.add("Fred"); // OK

myList.add(new Dog()); //Compile error!

String s = myList.get(0);

16

Giao diện Collection

◼ Xác định giao diện cơ bản cho

các thao tác với một tập các đối

tượng

◼

Thêm vào tập hợp

Xóa khỏi tập hợp

Kiểm tra có 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

Bài giảng Lập trình hướng đối tượng - Bài 9: Lập trình tổng quát - Nguyễn Thị Thu Trang