vi. Colecciones

1

• vi. Colecciones
• - interfaz Collection
• - clases ArrayList, LinkedList, HashSet,
  TreeSet
• - interfaz Map
• - clases TreeMap, HashMap
• - Iteratores interfaz Iterator
• vii. Clases anidadas e internas

2
Colecciones en Java

• Permite almacenar y organizar objetos de manera
  útil para un acceso eficiente.
• Se encuentran en el paquete java.util
• Núcleo de abstracciones de colecciones de
  utilidad (interfaces) e implementaciones
  ampliamente útiles.
• Las interfaces proporcionan métodos para todas
  las operaciones comunes y las implementaciones
  concretas especifican la decisión de las
  operaciones no permitidas.
• (java.lang.UnsupportedOperationException)
• Sobre los elementos se puede iterar (Iterator)

3
Jerarquía de colecciones
devuelve
devuelve
Collection
Iterator
Map
devuelve
ListIterator
AbstractMap
SortedMap
Set
List
TreeMap
HashMap
SortedSet
AbstractCollection
AbstractSet
AbstractList
extends
HashSet
TreeSet
implements
interface
AbstractSequentialList
ArrayList
class
LinkedList
4
Interfaz Collection (1/2)

• Collection
• int size()
• boolean empty()
• boolean contains(Object elem)
• Iterator iterator()
• Object toArray(), Object toArray(Object
  dest)
• boolean add(Object elem),
• boolean remove(Object elem)
• void clear()
• List Una colección cuyos elementos permanecen
  en un orden particular a menos que se modifique
  la lista (no significa lista enlazada aunque es
  una posible implementación).
• void add(int index, Object element)
• Object remove(int index)
• Object get(int index)
• Object set(int index, Object element)
• int indexOf(Object o)
• int lastIndexOf(Object o)
• List subList(int min, int max)

5
Interfaz Collection (2/2)

• Set Una colección (conjunto) donde no puede
  haber elementos repetidos, y cuyos elementos no
  se almacenan necesariamente siguiendo un orden
  particular.
• Mismos métodos que Collection con otro contrato.
• SortedSet Conjunto con elementos ordenados.
• Object first()
• Object last()
• SortedSet subSet(Object fromElement, Object
  toElement)
• SortedSet headSet(Object toElement)
• SortedSet tailSet(Object fromElement)

6
Interfaz Map

• Map
• Un objeto que asocia claves con valores.
• No puede tener claves duplicadas.
• Object put(Object key, Object value)
• Object remove(Object key) Object get(Object
  key)
• containsKey, containsValue, isEmpty, size
• Proporciona tres vistas de colección colección
  de claves (keySet), colección de valores
  (values), colección de asociaciones clave-valor
  (entrySet).
• SortedMap Un mapa cuyas claves están ordenadas.
• Object firstKey(), Object lastKey(), SortedMap
  subMap(Object minKey, Object maxKey), SortedMap
  headMap(Object maxKey), SortedMap tailMap(Object
  minKey)

7
Iteración

• Collection gtgt Iterator iterator()
• interface Iterator
• boolean hasNext()
• / Devuelve true si la iteración tiene mas
  elementos /
• Object next()
• / Devuelve el siguiente elemento de la
  iteración
• Lanza excepción NoSuchElementException /
• void remove()
• / Elimina el último elemento devuelto por la
  iteración
• Está capacitado para decir que no lo implementa
• UnsupportedOperationException /
• La interfaz ListIterator extiende a Iterator y
  maneja un objeto List ordenado. Permite iterar
  hacia delante y hacia atrás.

8
Ejemplo de uso de Iteradores

• Cálculo del gasto total de un departamento
• public double gastoDpto()
• double gasto0
• Iterator itplantilla.iterator()
• while (it.hasNext())
• gasto((Empleado)it.next()).getSueldo()
• return gasto
• Siendo plantilla una colección que implemente la
  interfaz Collection

9
Implementaciones de Collection

• LinkedList Una implementación de una lista
  doblemente enlazada. La modificación es poco
  costosa para cualquier tamaño, pero el acceso
  aleatorio es lento. Útil para implementar colas y
  pilas.
• getFirst, getLast, removeFirst, removeLast,
  addFirst, addLast
• ArrayList Una lista implementada utilizando un
  array de dimensión modificable. Es costoso añadir
  o borrar un elemento cerca del principio de la
  lista si ésta es grande, pero es relativamente
  poco costoso de crear y rápido para acceso
  aleatorio.
• HashSet Un Set implementado mediante una tabla
  hash. Es una buena implementación de propósito
  general por lo que la búsqueda, la adición y
  eliminación son insensibles al tamaño de los
  contenidos.
• TreeSet Un SortedSet implementado utilizando un
  árbol binario equilibrado. Es más lento para
  buscar o modificar que un HashSet, pero mantiene
  los elementos ordenados. Asume que los elementos
  son comparables si no se le ha pasado un
  comparator en el constructor.
• Todas son Cloneable y Serializable

10
Convenciones sobre excepciones

• UnsupportedOperationException
• Métodos opcionales en la implementación de una
  interfaz
• ClassCastException
• El tipo del elemento que se desea insertar no es
  del tipo apropiado
• IllegalArgumentException
• El valor del elemento no es apropiado para la
  colección
• NoSuchElementException
• La colección de la que se quiere devolver un
  elemento está vacía
• NullPointerException
• Se pasa como argumento una referencia con valor
  null cuando la colección no admite este valor.

11
Declaración de colecciones
Clase concreta

• import java.util.
• public class ColeccionSimple
• public static void main( String args )
• List c new ArrayList()
• for( int i0 i lt 10 i )
• c.add(new Integer(i))
• Iterator it c.iterator()
• while( it.hasNext() )
• System.out.println(it.next())

interfaz
12
Implementaciones de Map

• HashMap
• Una implementación de Map con una tabla hash.
• El método hashCode de cada clave se utiliza para
  seleccionar un lugar en la tabla
• Una colección de utilidad muy general con
  tiempos relativamente cortos de búsqueda e
  inserción.
• TreeMap
• Una implementación de SortedMap utilizando un
  árbol binario equilibrado que mantiene sus
  elementos ordenados por clave.
• Útil para conjuntos de datos ordenados que
  requieren una búsqueda por clave moderadamente
  rápida.
• Asume que los elementos son comparables si no se
  le ha pasado un comparator en el constructor.

13
Ejemplo 1/2

• Generar números al azar (Math.random) y contar
  cuantas veces sale cada uno.
• HashMap Colección de pares (clave-valor)
• Clave número aleatorio generado
• Valor contador que acumula las veces que ha
  aparecido
• class Contador
• private int i
• public Contador() i1
• public void incrementar()i
• public String toString()
• return Integer.toString(i)

14
Ejemplo 2/2
class Estadistico public static void main(
String args ) HashMap tabla new
HashMap() for(int i0 i lt 10000 i)
// Generar un número entre 0 y 20
Integer num new Integer((int)(Math.ran
dom()20)) if(tabla.containsKe
y(num)) //Incrementamos el contador asociado
al número ((Contador)tabla.get(num
)).incrementar() else //Añadimos
nuevo par numero-contador
tabla.put(num, new Contador())
System.out.println(tabla)
15
Las utilidades de Collections

• public static Object min(Collection col)
• public static Object max(Collection col)
• public static Object min(Collection col,
  Comparator comp)
• public static Object max(Collection col,
  Comparator comp)
• public static void reverse(List lista)
• public static void copy(List dst, List fnt)
• public static void sort(List lista)
• public static void sort(List lista, Comparator
  comp)
• public static int binarySearch(List lista, Object
  clave)
• public static int binarySearch(List lista, Object
  clave, Comparator comp)

16
Conclusiones

• Si un método tiene que devolver (pasar como
  parámetro) una colección de objetos, el tipo será
  Iterator o cualquiera de las interfaces de
  colección.
• El tipo de la declaración de los atributos y
  variables locales será cualquiera de las
  interfaces de colección.
• List lista new ArrayList()
• Excepción LinkedList si la utilizamos como pila
  o cola.
• Utilizar SIEMPRE Iterator para el recorrido de
  cualquier colección.

17
Clases anidadas e internas

• Un clase o interfaz se puede declarar dentro de
  otras clases o interfaces.
• Un tipo anidado se considera parte del tipo que
  lo contiene.
• Cada uno puede acceder a los miembros del otro
  (incluso los privados).
• Los tipos anidados pueden declararse
• static (clases anidadas) permite una
  estructuración simple de tipos
• No estático (clases internas) define una
  relación especial entre el objeto anidado y el
  objeto de la clase que lo contiene
• Se recomienda un único nivel de anidamiento
• Toda clase interna produce un archivo .class
• ClaseExterna.class
• ClaseExternaClaseInterna.class

18
Clases anidadas estáticas

• El modificador static precede al nombre de la
  clase.
• Igual que los miembros estáticos son
  independientes de los objetos que se creen de la
  clase externa (no se puede acceder a los campos
  no estáticos).
• Sirve como mecanismo para definir tipos
  lógicamente relacionados.
• La clases anidada se comporta como cualquier otra
  clase
• Se pueden definir subclases. La clase que
  extienda a la clase anidada no hereda su
  privilegio de acceso a la clase que la contiene
• Implementar un interfaz
• Declararse como abstract o final
• Declaración de una variable
• ClaseExterna.ClaseAnidada var

19
Ejemplo Definir estructura de datos asociadas

• class Pila private Nodo cabeza
• private static class Nodo     Object valor
• Nodo siguiente
• Nodo(Object v, Nodo s)
• valor v
• siguiente s
• public void push (Object obj)
• cabeza new Nodo (obj,cabeza)
• public Object pop ()
• Object primero cabeza.valor
• cabeza cabeza.siguiente
• return primero

20
Clases internas

• Clases anidadas no estáticas.
• Un objeto de la clase interna se asocia siempre
  con un objeto de la clase que la incluye, de
  manera que ve los atributos y métodos de la clase
  externa como propios.
• Los objetos de la clase interna se crean dentro
  de los métodos de instancia de la clase que las
  incluye.
• El objeto receptor del método de instancia se
  asocia por defecto con el objeto interno.
• La declaración es igual a la de cualquier otra
  clase con la restricción de que no pueden tener
  miembros estáticos (excepto si son finales).
• Puede ocultar atributos y métodos de la clase
  envolvente.

21
Ejemplo Creación del objeto de la clase interna
dentro de un método de instancia de la clase
envolvente

• class CuentaBancaria
• private long numero
• private long saldo
• private Operacion ultimaOp
• private class Operacion
• String descripcion
• long cantidad
• ...
• public String toString()
• return numero descripcion
  cantidad
• ...
• public void reintegro(long cantidad)
• saldo -cantidad
• ultimaOp new Operacion(reintegro, cantidad)

22
Ejemplo acceso a métodos ocultos

• class Externa
• void imprimir()
• class Interna
• void imprimir() //oculta los métodos del
  mismo
• //nombre en la clase externa
• void mostrar()
• imprimir()
• Externa.this.imprimir()
• //OK.Invocación explícita al método de la clase
  Externa

23
EjemploAcceso a todos lo miembros de quien lo
contiene

• interface Iterator
• boolean hasNext()
• Object next()
• void remove()
• public class Secuencia
• private Objects contenido
• private int siguiente 0
• public Secuencia(int tamaño)
• contenido new Objecttamaño
• public void añadir(Object obj)
• if (siguienteltcontenido.length)
• contenidosiguienteobj
• siguiente

24
Ejemplo (continuación)

• //Clase interna accede al atributo contenido de
  la clase Secuencia
• private class CIterator implements Iterator
• private int pos0
• public boolean hasNext()
• return (pos lt contenido.length)
• public Object next()
• if (pos gt contenido.length)
• throw new NoSuchElementException()
• return contenidopos
• public void remove()
• throw new UnsupportedOperationException()
• //Fin de la clase Interna
• public Iterador iterador()
• return new CIterador()

25
Uso del iterador de la clase Secuencia
Secuencia s new Secuencia(10) ... Iterator
iter s.iterator() while (iter.hasNext())
System.out.println(iter.next())
26
Clases internas locales

• Pueden definirse en cualquier punto del código
  (ej. dentro de un método).
• Inaccesibles desde el exterior del bloque de
  código donde se definen.
• Pueden acceder a todas las variables que estén
  dentro del alcance de donde se define (ej.
  variables y/o parámetros de un método) si se
  declaran como final.

27
Ejemplo Iterador creado dentro de un método

• public Iterator iterator()
• class CIterador implements Iterator
• private int pos0
• public boolean hasNext()
• return (pos lt contenido.length)
• public Object next()
• if (posgt contenido.length)
• throw new NoSuchElementException()
• return contenidopos
• public void remove()
• throw new UnsupportedOperationException()
• return new CIterador()

28
Clases internas anónimas

• Se definen en el mismo momento en el que se
  instancian con new.
• No puede tener una cláusula explícita extends o
  implements.
• No puede tener constructores explícitos
  declarados.
• Permanece la necesidad de invocar a un
  constructor de la superclase.
• Ejemplo subclase anónima que invoca al
  constructor y redefine un método
• SuperClase var new SuperClase (valor)
• public void met(Object obj)
• //redefinicion de met

29
Ejemplo Iterador anónimo

• public Iterator iterator()
• return new Iterator()
• private int pos0
• public boolean hasNext()
• return (pos lt contenido.length)
• public Object next()
• if (posgt contenido.length)
• throw new NoSuchElementException()
• return contenidopos
• public void remove()
• throw new UnsupportedOperationException()

30
Ventajas de la clases anidadas e internas

• Reduce los conflictos de nombres. Proporciona una
  organización estructural adicional a los paquetes
  y clases.
• Ejemplo Lista.Nodo, Arbol.Nodo
• Implementar una clase (la clase interna) que
  necesite acceder a la estructura interna de otra
  porque necesite devolver objetos con privilegios.
• Ejemplo iterador sobre un escenario
• Callbacks-Simplifica la gestión de eventos (GUI).