Coleções em Java (Parte 1)

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1 Coleções em Java (Parte 1)
Flávia Falcão 1

2 Agenda Introdução Coleções Listas Conjuntos Mapas Performance
Como escolher uma coleção 2

3 Introdução -Problema É possível criar array, de tamanhos fixo, em Java , tanto de tipos primitivos como de Objetos // declaração de array int[] x, y; int z[]; // criação de 10 posições x = new int[10]; 3

4 Problema Depois de criado, o array não pode ser redimensionado.
O que podemos fazer é copiar os elementos de um array para outro. int[] x = {1,2,3}; int[] y = new int[5]; System.arraycopy(x, 0, y, 0, 3); for (int i = 0; i < y.length; i++) { System.out.println(y[i]); } // será impresso 1,2,3,0 e 0 4

5 Problema Não conseguimos saber quantas posições do array já foram populadas sem criar, para isso, métodos auxiliares. 5

6 Coleções Desde a versão 1.2 a plataforma J2SE inclui um framework de coleções. Coleção é um objeto que representa um grupo de objetos. Um framework de coleções é uma arquitetura unificada para representação e manipulação de coleções, permitindo que elas sejam manipuladas independentemente dos detalhes de sua implementação. 6

7 Coleções Uma coleção representa um grupo de objetos armazenados em uma estrutura de dados. Utilizadas para armazenar, recuperar e manipular elementos. Ex: Vector, HashTable 7

8 Collections Framework
Conjunto de interfaces, implementações e algoritmos Vantagens Reduz esforço de programação Aumenta velocidade e qualidade na programação Permite interoperabilidade entre API´s Reduz esforço para aprender uma nova API Reduz esforço para criar uma nova API Promove reuso 8

9 Collections Framework
Consistem em : Interfaces de coleções Implementações de uso geral Implementações abstratas Algoritmos 9

10 Coleções Java -Interfaces
10

11 Interfaces São utilizadas sempre que possível como:
Parâmetros de métodos Retorno dos métodos Lembrar sempre posso utilizar uma interface onde poderia se usar uma implementação. Permite polimorfismo 11

12 Collection Raiz da hierarquia Grupo mais genérico de elementos
Não garante nas implementações Duplicatas Ordenação Não possui nenhuma implementação direta Iterator, estrutura de navegação next, hasNext, remove(opcional) 12

13 Coleções Define as operaçoes básicas para as coleções de objetos:
Adição de elementos; Remoção de elementos; Acesso aos elementos; Pesquisa de elementos; Metadados da coleção. 13

14 Coleções Java A tabela abaixo mostra os principais métodos da interface Collection. Tipo do método Nome do método Adição add(Object elemento) Remoção remove(Object elemento) clear() Acesso iterator() Pesquisa contains (Object elemento) Atributos size() 14 14

15 Collection public interface Collection { // Basic Operations
int size(); boolean isEmpty(); boolean contains(Object element); boolean add(Object element); // Optional boolean remove(Object element); // Optional Iterator iterator(); // Bulk Operations boolean containsAll(Collection c); boolean addAll(Collection c); // Optional boolean removeAll(Collection c); // Optional boolean retainAll(Collection c); // Optional void clear(); // Optional // Array Operations Object[] toArray(); Object[] toArray(Object a[]); } 15

16 Existem vários tipos de coleções, sendo que a utilização de cada um depende da necessidade da aplicação. 16

17 Coleções Existem três grandes tipos de coleções:
Listas (List) Conjuntos (Set) Mapas (Map) A seguir veremos em detalhes cada tipo. 17

18 Coleções - listas Uma lista é uma coleção de objetos armazenados linearmente. Cada elemento tem o seu sucessor (menos o último) e o seu antecessor (menos o primeiro). Listas podem ser mantidas ordenadas ou sem ordem. Pode haver duplicatas 18

19 Coleções - Listas Controle na posição de inserção ou remoção
Acesso aos elementos pelo índice 19

20 Coleções - listas As operações mais importantes em listas são:
Adicionar um objeto em qualquer lugar da lista; Remover um objeto de qualquer lugar da lista; Obter o elemento de qualquer lugar da lista; 20

21 Percorrer os elementos da lista;
Verificar se um elemento está na lista; Descobrir o índice de um elemento na lista; Obter o número de elementos da coleção. 21

22 List public interface List extends Collection { // Positional Access
Object get(int index); Object set(int index, Object element); // Optional void add(int index, Object element); // Optional Object remove(int index); // Optional abstract boolean addAll(int index, Collection c); // Optional // Search int indexOf(Object o); int lastIndexOf(Object o); // Iteration ListIterator listIterator(); ListIterator listIterator(int index); // Range-view List subList(int from, int to); } 22

23 Coleções - conjuntos Um conjunto é uma coleção que não tem elementos duplicados. Da mesma forma que as listas, os conjuntos podem ser mantidos ordenados ou não. 23

24 Coleções - conjuntos As operações mais importantes em conjuntos são:
Adicionar um objeto no conjunto (descartando os repetidos); Remover um objeto do conjunto; Percorrer os elementos do conjunto; Verificar se um elemento está no conjunto; Obter o número de elementos do conjunto. 24

25 Coleções - mapas Um mapa armazena pares (chave, valor) chamados de itens. Chaves e valores podem ser de qualquer tipo. A chave é utilizada para achar o elemento de forma rápida, utilizando estruturas especiais. As chaves armazenadas nos mapas podem estar ordenadas ou não. 25

26 Coleções - mapas As operações mais importantes em mapas são:
Adicionar um item no mapa, fornecendo chave e valor; Remover um item baseado em uma chave; Percorrer os itens da coleção; Verificar se um item está na coleção, fornecendo a chave; Obter o número de elementos da coleção. 26

27 Coleções Java A tabela abaixo mostra os principais métodos de listas (Vector, ArrayList e LinkedList). Tipo do método Nome do método Adição add(int index, Object elemento) Remoção remove(int index) Acesso get(int index) listIterator() Pesquisa indexOf (Object elemento) 27

28 Iterator O método iterator retorna uma estrutura que permite percorrer os elementos armazenados. A interface Iterator possui dois métodos: hasNext() – verifica se ainda existem elementos; next() – retorna o próximo elemento. 28 28

29 Coleções Java Para conjuntos, os métodos principais são os mesmos mostrados em Collection. As duas implementações principais para conjuntos são o HashSet e o TreeSet. 29

30 Coleções Java A tabela abaixo mostra os principais métodos de mapas (HashMap, TreeMap, Hashtable). Tipo do método Nome do método Adição put(Object chave, Object elemento) Remoção remove(Object chave) Acesso get(Object chave) set entrySet() set keySet() Pesquisa Atributos size() 30

31 Performance Para testar a performance das coleções podemos criar um arquivo texto contendo um conjunto de dados. Cada elemento desse conjunto será inserido na coleção e depois pesquisado. No final teremos o tempo que cada uma das estruturas levou para executar as operações. 31

32 Performance O arquivo tem linhas e cada linha é composta de valor1:valor2. Quando a coleção for um mapa o primeiro valor será a chave e o segundo é o valor. Caso a coleção for uma lista ou conjunto será inserida a linha inteira. 32

33 Performance Os tempos podem ser vistos na tabela abaixo: Coleção Carga
Pesquisa Total ArrayList 0,21 66,58 66,79 LinkedList 0,35 85,66 86,01 Vector 0,42 66,45 66,87 HashSet 0,46 0,18 0,64 TreeSet 0,61 0,27 0,88 HashMap 0,62 0,22 0,84 TreeMap 0,83 0,34 1,17 Hashtable 0,60 0,23 33

34 Escolha da coleção A aplicação é quem indica o tipo de coleção que deve ser usada: Se a aplicação requer duplicatas use lista; Se requer muita pesquisa de dados não use lista; Se não requer duplicatas e não utiliza chaves, use conjunto; Se não requer duplicatas e utiliza chaves, use mapa. 34

35 Exemplo de lista import java.util.*; public class AppLinkedList {
public static void main(String[] args) { LinkedList v = new LinkedList(); for (int i = 0; i < 5; i++) { Integer valor = new Integer(i); v.add(valor); } v.add(new Integer(3)); v.add(new Integer(5)); Iterator it = v.iterator(); while (it.hasNext()) { Integer valores = (Integer)it.next(); System.out.println(valores.intValue()); } // vai imprimir 0,1,2,3,4,3,5 35

36 Exemplo de conjunto import java.util.*; public class AppTreeSet {
public static void main(String[] args) { TreeSet v = new TreeSet(); for (int i = 0; i < 5; i++) { Integer valor = new Integer(i); v.add(valor); } v.add(new Integer(3)); // elemento repetido v.add(new Integer(5)); Iterator it = v.iterator(); while (it.hasNext()) { Integer valores = (Integer)it.next(); System.out.println(valores.intValue()); } // vai imprimir 0,1,2,3,4,5 36

37 Exemplo de conjunto No exemplo a seguir foi redefinido o método compareTo() para permitir que o elemento seja inserido no conjunto. 37

38 public class Empregado implements Comparable { public String nome;
import java.util.*; public class Empregado implements Comparable { public String nome; public float salario; public Empregado (String nome, float salario) { this.nome = nome; this.salario = salario; } public int compareTo(Object obj) { Empregado e = (Empregado) obj; return this.nome.compareTo(e.nome); 38

39 Exemplo de conjunto import java.util.*; public class AppEmp {
public static void main(String[] args) { Empregado e1 = new Empregado("Andrés", 240); Empregado e2 = new Empregado("Andrés", 240); TreeSet t = new TreeSet(); t.add(e1); t.add(e2); Iterator it = t.iterator(); while (it.hasNext()) { Empregado e = (Empregado)it.next(); e.imprimir(); } 39

40 Exemplo de conjunto Se a inserção for em uma tabela hash, os métodos equals() e hashCode() devem ser redefinidos de forma que objetos iguais tenham o mesmo hashCode. 40

41 Exemplo de conjunto import java.util.*; public class Empregado { ...
public boolean equals(Object obj) { if (obj != null) { Empregado e = (Empregado) obj; if (this.nome.equalsIgnoreCase(e.nome) ) return true; } return false; public int hashCode() { return this.nome.hashCode(); 41

42 Exemplo de conjunto import java.util.*; public class AppHashSet {
public static void main(String[] args) { HashSet v = new HashSet(); Empregado e1 = new Empregado("Andrés", 240); Empregado e2 = new Empregado("Andrés", 240); Empregado e3 = new Empregado("Danielle", 540); v.add(e1); v.add(e2); v.add(e3); Iterator it = v.iterator(); while (it.hasNext()) { Empregado emp = (Empregado) it.next(); emp.imprimir(); } 42

43 Exemplo de mapa import java.util.*; public class AppTreeMap {
public static void main(String[] args) { TreeMap v = new TreeMap(); for (int i = 0; i < 5; i++) { Integer valor = new Integer(i); v.put(valor, valor.toString()); } // obter os valores como coleção Collection c = v.values(); Iterator it = c.iterator(); while (it.hasNext()) { String valores = (String)it.next(); System.out.println(valores); } // vai imprimir 0,1,2,3,4 43

44 Exemplo de mapa import java.util.*; public class AppHashMap {
public static void main(String[] args) { TreeMap v = new TreeMap(); Empregado e1 = new Empregado("Andrés", 240); Empregado e2 = new Empregado("Andrés", 240); Empregado e3 = new Empregado("Danielle", 540); v.put(new Integer(1), e1); v.put(new Integer(2), e2); v.put(new Integer(3), e3); Collection c = v.values(); Iterator it = c.iterator(); while (it.hasNext()) { Empregado emp = (Empregado) it.next(); emp.imprimir(); } 44

45 Classe Vector A seguir temos um trecho de código que preenche um Vector. import java.util.Vector; public class AppVector { public static void main(String[] args) { Vector v = new Vector(); for (int i = 0; i < 20; i++) { Integer valor = new Integer(i); v.add(valor); } 45 45

46 Vector No próximo exemplo veremos como fazer para remover e recuperar elementos de uma estrutura do tipo Vector. 46 46

47 public class AppVector2 { public static void main(String[] arg) {
import java.util.*; public class AppVector2 { public static void main(String[] arg) { Vector v = new Vector(); for (int i = 0; i < 10; i++) { Integer valor = new Integer(i); v.add(valor); } // recuperar um elemento Integer recuperado = (Integer)v.get(5); System.out.println(recuperado.intValue()); v.remove(3); // remover um elemento 47 47

48 // percorrer os elementos Iterator it = v.iterator();
while (it.hasNext()) { Integer valores = (Integer)it.next(); System.out.println(valores.intValue()); } 48 48

49 O método remove(int i) remove o elemento na posição i;
O método get(int i) recupera o elemento que está na posição i do Vector. O método remove(int i) remove o elemento na posição i; 49 49

50 Exercício A crie uma classe conta e uma classe VetorConta que armazene quantas contas desejar e imprima o saldo de cada uma, use iterator. 50