Java: руководство для начинающих (ЛП) - Шилдт Герберт

Последовательность действий

Создайте файл iCharQ.java и введите в него следующее определение интерфейса: // Интерфейс для очереди символов. public interface ICharQ { // поместить символ в очередь void put(char ch); // извлечь символ из очереди char get (); }

Как видите, этот интерфейс чрезвычайно прост: в нем объявлены только два метода. Эти методы должны быть определены в любом классе, реализующем интерфейс ICharQ.

Создайте файл IQDemo.java.

Начните написание примера программы в файле IQDemo.java с приведенного ниже кода класса FixedQueue. // Класс, реализующий очередь фиксированного размера // для хранения символов. class FixedQueue implements ICharQ { private char q[]; // Массив для хранения элементов очереди, private int putloc, getloc; // Индексы размещения и извлечения // элементов очереди. // создать пустую очередь заданного размера public FixedQueue(int size) { q = new char[size+1]; // выделить память для очереди putloc = getloc = 0; } // поместить символ в очередь public void put(char ch) { if(putloc==q.length-1) { System.out.println(" - Queue is full."); return; } putloc++; q[putloc] = ch; } // извлечь символ из очереди public char get() { if(getloc == putloc) { System.out.println(" - Queue is empty."); return (char) 0; } getloc++; return q[getloc]; } }

Эта реализация интерфейса ICharQ выполнена на основе уже знакомого вам класса Queue, разработанного в главе 5.

Добавьте в файл IQDemo. j ava приведенный ниже класс CircularQueue. Он реализует кольцевую очередь для хранения символов. // Кольцевая очередь. class CircularQueue implements ICharQ { private char q[]; // Массив для хранения элементов очереди, private int putloc, getloc; // Индексы размещения и извлечения // элементов очереди. // создать пустую очередь заданного размера public CircularQueue (int size) { q = new char[size+1]; // выделить память для очереди putloc = getloc = 0; } // поместить символ в очередь public void put(char ch) { /* Очередь считается полной, если индекс putloc на единицу меньше индекса getloc или если индекс putloc указывает на конец массива, а индекс getloc - на его начало. */ if(putloc+l==getloc | ((putloc==q.length-1) & (getloc==0))) { System.out.println(" - Queue is full."); return; } putloc++; if(putloc==q.length) putloc = 0; // перейти в начало массива q[putloc] = ch; } // извлечь символ из очереди public char get() { if(getloc == putloc) { System.out.println(" - Queue is empty."); return (char) 0; } getloc++; if (getloc==q. length) getloc = 0f- // вернуться в начало очереди return q[getloc]; } }

В кольцевой очереди повторно используются элементы массива, освобожденные при извлечении символов. Поэтому в нее можно поместить неограниченное число элементов (при условии, что элементы, помещенные в очередь ранее, будут вовремя удалены). Отслеживание границ массива производится очень просто (достаточно обнулить индекс по достижении верхней границы), хотя условие достижения этих границ может, на первый взгляд, показаться не совсем понятным. Кольцевая очередь переполняется не тогда, когда достигается верхняя граница массива, а тогда, когда число элементов, ожидающих извлечения из очереди, становится слишком большим. Поэтому в методе put () проверяется ряд условий с целью определить момент переполнения очереди. Как следует из комментариев к коду, очередь считается заполненной, если индекс putloc оказывается на единицу меньше индекса getloc или если индекс putloc указывает на конец массива, а индекс getloc — на его начало. Как и прежде, очередь считается пустой, если индексы getloc и putloc равны.

Введите в файл IQDemo.java приведенный ниже код класса DynQueue. Этот код реализует динамическую, или “растущую”, очередь, т.е. такую очередь, размеры которой увеличиваются, когда в ней не хватает места для символов. // Динамическая очередь. class DynQueue implements ICharQ { private char q[]; // Массив для хранения элементов очереди, private int putloc, getloc; // Индексы размещения и извлечения // элементов очереди. // создать пустую очередь заданного размера public DynQueue(int size) { q = new char[size+1]; // выделить память для очереди putloc = getloc = 0; } // поместить символ в очередь public void put(char ch) { if(putloc==q.length-1)-{ // увеличить размер очереди char t[] = new ch^r[q.length * 2]; // скопировать элементы в новую очередь for(int i=0; i < q.length; i++) t[i] = q[i]; q = t; } putloc++; q[putloc] = ch; } // извлечь символ из очереди ' public char get() { if(getloc == putloc) { System.out.println(" - Queue is empty."); return (char) 0; } getloc++; return q[getloc]; } }

В данной реализации при попытке поместить в заполненную очередь еще один элемент создается новый массив, размеры которого в два раза превышают размеры исходного, текущее содержимое очереди копируется в новый массив, а ссылка на него помещается в переменную q.

Для того чтобы продемонстрировать все три реализации интерфейса ICharQ, добавьте в файл IQDemo.java приведенный ниже класс, в котором для доступа ко всем трем очередям используется переменная ссылки на интерфейс ICharQ. // Демонстрация трех реализаций интерфейса ICharQ. class IQDemo { public static void main(String args[]) { FixedQueue ql = new FixedQueue(10); DynQueue q2 = new DynQueue(5); CircularQueue q3 = new CircularQueue(10); ICharQ iQ; char ch; int i; iQ = q1; // поместить ряд символов в очередь фиксированного размера for(i=0; i < 10; i++) iQ.put((char) ('A1 + i) ) ; // отобразить содержимое очереди System.out.print("Contents of fixed queue: "); for(i=0; i < 10; i++) { ch = iQ. get () ; System.out.print(ch); } System.out.println (); iQ = q2; // поместить ряд символов в динамическую очередь for (i=0; i < 10; i++) iQ.put((char) ('Z1 - i)); // отобразить содержимое очереди System.out.print("Contents of dynamic queue: "); for(i=0; i < 10; i++) { ch = iQ.get (); System.out.print(ch); } System.out.println (); iQ = q3; // поместить ряд символов в кольцевую очередь for (i=0; i < 10; i++) iQ.put((char) ('A1 + i)); // отобразить содержимое очереди System.out.print("Contents of circular queue: "); for(i=0; i < 10; i++) { ch = iQ.get(); System.out.print(ch); } System.out.println(); // поместить больше символов в кольцевую очередь for(i=10; i < 20; i++) - iQ.put((char) (’A' + i)); // отобразить содержимое очереди System.out.print("Contents of circular queue: "); for(i=0; i < 10; i++) { ch = iQ.get(); System.out.print(ch); } System.out.println("nStore and consume from" + " circular queue."); // поместить символы в кольцевую очередь и извлечь их оттуда for(i=0; i < 20; i++) { iQ.put((char) ('A1 + i)); ch = iQ.get(); System.out.print(ch); } } }

Выполнение этой программы дает следующий результат: Contents of fixed queue: ABCDEFGHIJ Contents of dynamic queue: ZYXWVUTSRQ Contents of circular queue: ABCDEFGHIJ Contents of circular queue: KLMNOPQRST Store and consume from circular queue. ABCDEFGHIJKLMNOPQRST

А теперь попробуйте самостоятельно поупражняться в организации очередей. Создайте кольцевой вариант очереди DynQueue. Добавьте в интерфейс ICharQ метод reset (), устанавливающий очередь в исходное состояние. Создайте статический метод для копирования содержимого одной очереди в другую.Переменные в интерфейсах

Как упоминалось выше, в интерфейсах могут объявляться переменные, но они неявно считаются как public, static и final. На первый взгляд, такие переменные находят лишь ограниченное применение, но это не совсем так. В крупных программах часто используются константы, описывающие размеры массивов, граничные и специальные значения и т.п. Для крупных программ обычно создается несколько исходных файлов, а следовательно, требуется удобный способ доступа к константам из любого файла. В Java решить эту задачу помогают интерфейсы.

Для того чтобы определить набор общедоступных констант, достаточно создать интерфейс, в котором объявлялись бы не методы, а только нужные константы. Каждый класс, которому требуются эти константы, должен просто “реализовать” интерфейс, чтобы сделать константы доступными. Ниже приведен несложный пример, демонстрирующий такой подход.// Интерфейс, содержащий только константы,interface IConst { // Константы, int MIN = 0; int MAX = 10; String ERRORMSG = "Boundary Error";}class IGonstD implements IConst { public static void main(String args[]) { int nums[] = new int[MAX]; for(int i=MIN; i < 11; i++) { if(i >= MAX) System.out.println(ERRORMSG); else { nums[i] = i; System.out.print(nums[i] + " "); } } }}Наследование интерфейсов