Opintojakso TT00AA11 Ohjelmoinnin jatko (Java): 3 op Tietorakenneluokkia 2: HashMap, TreeMap

Tietorakenneluokkia ja -rajapintoja  Java tarjoaa laajan kokoelman tietorakennerajapintoja ja - luokkia.  Aiemmin tutustuttiin ArrayList -luokkaan.  Collection -rajapinnan toteuttajat ovat tietorakenteita olioille.  Map -rajapinnan toteuttajat ovat tietorakenteita avain- /arvopareille. Vesa Ollikainen & Outi Grotenfelt

Assosiatiivinen taulukko  Assosiatiivisella taulukolla (hajautustaululla) tarkoitetaan tietorakennetta, jossa  tieto koostuu avain-arvopareista  tieto haetaan avaimen arvon perusteella  Tieto voidaan hakea nopeasti avaimen arvon perusteella.  avaimen arvosta lasketaan ns. hajautusarvo, jonka perusteella tieto löytyy oikeasta muistipaikasta nopeasti.  vrt. tavallinen (indeksoitu) taulukko, jossa tieto löytyy nopeasti indeksin arvon perusteella. Vesa Ollikainen & Outi Grotenfelt

Esimerkki  Esimerkissä on tallennettu puhelinliittymien liittymänumerot ja liittymien saldot.  avaimena liittymänumero  arvona saldo Vesa Ollikainen & Outi Grotenfelt

Määrittely ja alustus Java-kielessä  Java-kielessä on HashMap -luokka, joka toteuttaa hajautustaulurakenteen.  Alkiot tallennetaan satunnaisessa järjestyksessä.  HashMap -luokka toteuttaa Map -rajapinnan, joka on tarkoitettu avain-arvoparien tallentamiseen.  Versiosta JDK 5.0 alkaen Java-kielessä oleva geneerisyys vaatii määrittämään avainten ja arvojen tyypit luontivaiheessa.  Luotavaa HashMap -oliota suositellaan käsiteltäväksi Map - rajapinnan ilmentymänä.  Toteuttava luokka voidaan tällöin vaihtaa helposti. Vesa Ollikainen & Outi Grotenfelt Map rakenteen_nimi = new HashMap ();

Map-rajapinnan metodeja  arvon_tyyppi get(Object avain)getObject  palauttaa avainta vastaavan arvo-olion.  boolean containsKey(Object avain)containsKeyObject  palauttaa tiedon, esiintyykö avain avainten joukossa  boolean containsValue(Object arvo)containsValueObject  palauttaa tiedon, esiintyykö arvo arvojen joukossa.  arvon_tyyppi remove(Object avain)removeObject  poistaa avaimen määräämän avain-arvoparin.  void clear()clear  tyhjentää hajautustaulukon. Vesa Ollikainen & Outi Grotenfelt

Map-rakenteen iterointi  Iterointi onnistuu for / each -rakenteella (yllä).  Map-rajapinnan metodi entrySet() palauttaa Set - rajapinnan edustajan, jonka alkiot ovat Map.Entry - rajapinnan mukaisia avain-arvo pareja.  Set -rajapinta on iteroitavissa for/each -rakenteella.  Map.Entry -rajapinta määrittelee metodit  avaimen_tyyppi getKey()getKey  palauttaa avaimen  arvon_tyyppi getValue()getValue  palauttaa arvon Vesa Ollikainen & Outi Grotenfelt for (Map.Entry alkion_nimi : rakenteen_nimi.entrySet()) { // … }

Esimerkki  Esimerkissä tallennetaan neljän puhelinliittymän saldotiedot, haetaan kaksi arvoa avaimen perusteella ja iteroidaan avaimet ja arvot.  Huomaa toistuva autoboxing/autounboxing -ominaisuuden soveltaminen.  muunnos alkeistietotyypistä kääreluokan edustajaksi ja toisin päin. Vesa Ollikainen & Outi Grotenfelt import java.util.*; public class Puhelinliittymat { public static void main(String[] args) { Map liittymat = new HashMap (); liittymat.put(" ", ); // autoboxing double -> Double liittymat.put(" ", 17.15); liittymat.put(" ", 0.00); liittymat.put(" ", ); System.out.println(liittymat.get(" ")); System.out.println(liittymat.get(" ")); for (Map.Entry liittyma: liittymat.entrySet()){ System.out.println("Liittymän "+liittyma.getKey()+" saldo on "+ liittyma.getValue()); } run: null Liittymän saldo on Liittymän saldo on 0.0 Liittymän saldo on Liittymän saldo on BUILD SUCCESSFUL (total time: 1 second)

TreeMap  TreeMap -tietorakenne tallentaa alkiot avainarvojen mukaisessa järjestyksessä.  Rakenne on käytännössä hitaampi kuin HashMap.  Jos hajautusraketta käsitellään Map -rajapinnan edustajana, voidaan HashMap vaihtaa TreeMap - rakenteeksi (ja kääntäen) muuttamalla luotavan rakenteen todellinen tyyppi yhdessä lauseessa: Vesa Ollikainen & Outi Grotenfelt

Iterator- rajapinta  Edellä todettiin, että Set -rajapinta on iteroitavissa.  For/each -rakenne on yksinkertaisempi ratkaisu iterointiin.  Set-rajapinta toteuttaa myös Collection -rajapinnan vaatiman iterator() -metodin, joka palauttaa Iterator - iterointirajapinnan edustajan.  Iterator -rajapinta sisältää mm. metodit :  boolean hasNext()hasNext  alkion_tyyppi next()next Vesa Ollikainen & Outi Grotenfelt import java.util.*; public class Puhelinliittymat { public static void main(String[] args) { …. Iterator > i=liittymat.entrySet().iterator(); while (i.hasNext()){ Map.Entry liittyma = i.next(); System.out.println("Liittymän "+liittyma.getKey()+" saldo on "+ liittyma.getValue()); } } Täsmälleen sama tulostus kuin sivulla 8

Esimerkki  Luodaan videovuokraamolle tietorakenne, jossa videovuokraamossa pidetään kirjaa  elokuvista  niiden tallenteista  Videovuokraamo tuntee tallenteensa.  Tallennetaan ne HashMap -rakenteeseen.  Saavutetaan nopea haku tallennenumeron perusteella. Vesa Ollikainen & Outi Grotenfelt

Vesa Ollikainen & Outi Grotenfelt Esimerkki: Luokka Leffa public class Leffa { private String nimi; private int hinta; public Leffa(String nimi, int hinta){ this.nimi = nimi; this.hinta = hinta; } public String toString(){ return nimi + " " + hinta; }

Vesa Ollikainen & Outi Grotenfelt Esimerkki: Luokka Tallenne public class Tallenne { private int tallenneKoodi; private Leffa elokuva; public Tallenne(int tallenneKoodi, Leffa elokuva){ this.tallenneKoodi = tallenneKoodi; this.elokuva = elokuva; } public String toString(){ return tallenneKoodi + " " + elokuva.toString(); }

Vesa Ollikainen & Outi Grotenfelt import java.util.*; public class Videovuokraamo { private Leffa movie1, movie2; private Map dvdt = new HashMap (); private void rekisteroi(Leffa movie, int lkm, int ekakoodi){ for (int i=ekakoodi; i<ekakoodi+lkm; i++){ Tallenne dvd = new Tallenne(i, movie); dvdt.put(new Integer(i), dvd); } private void operoi(){ movie1 = new Leffa("James Bond 5", 2); movie2 = new Leffa("Transformers", 5); rekisteroi(movie1, 2, 12648); rekisteroi(movie2, 1, 1836); rekisteroi(movie2, 4, 13000); // hae tallenne System.out.print(dvdt.get(12648)); // hae kaikki tallenteet for (Map.Entry dvd : dvdt.entrySet()){ System.out.println(dvd.getValue()); } public static void main(String[] args){ Videovuokraamo munMaku = new Videovuokraamo(); munMaku.operoi(); } Esimerkki: Luokka Videovuokraamo run: James Bond Transformers Transformers Transformers Transformers Transformers James Bond James Bond 5 2BUILD SUCCESSFUL (total time: 1 second)

Uutta ja vanhaa Javaa  Ennen JDK 5.0 -versiota tietorakenneluokkien käsittely oli hankalampaa:  Ei geneerisyyttä.  Rakenteisiin voitiin tallentaa mitä tahansa olioita.  Tyypinmuunnoksista oli huolehdittava itse.  Ei automaattista käärimistä alkeistyypeille ja takaisin (autoboxing/autounboxing).  Ei for/each -rakennetta.  Luotava Iterator -rajapinnan ilmentymä. Kalvosarjan tekijän nimi15

THANK YOU!