Тема 2.22 Нумерованные типы

В простейшем виде механизм нумерованных типов сводится к поддержке списка именованных констант, определяющих новый тип данных. Объект нумерованного типа может принимать лишь значения, содержащиеся в списке. Таким образом, нумерованные типы предоставляют возможность создавать новый тип данных, содержащий лишь фиксированный набор допустимых значений.

В повседневной жизни нумерованные типы встречается довольно часто. Например, к ним можно отнести набор денежный единиц, использующихся в стране. Месяцы в году идентифицируются именами. Так же обстоит дело с днями недели.

С точки зрения программирования нумерация полезна в любом случае, когда надо определить фиксированный набор значений. Например, нумерацию можно использовать для представления набора кодов состояния (успешное завершение, ошибка, необходимость повторной попытки). Конечно, такие значения можно определить с помощью констант, но использование нумерации – более структурированный подход.

Для создания нумерованного типа используется ключевое слово enema. Ниже приведен пример простого нумерованного типа, в котором перечисляются различные транспортные средства.

Листинг 2.39

public enema Transport {

CAR, TRUCK, AIRPLANE, TRAIN, BOAT

}

Идентификаторы CAR, TRUCK и т.д. называются нумерованными константами. Каждый из них автоматически объявляется как член Transport, причем при объявлении предполагаются модификаторы public и static. Тип этих констант соответствует типу выражения enema; в данном случае это Transport. В терминах Java подобные константы называются самотипизированными (приставка "само" означает, что в качестве типа константы принимается тип нумерованного выражения).

Определив нумерацию, можно создать переменную данного типа. Однако, несмотря на то, что для поддержки нумерации используется класс, сформировать экземпляр enum с помощью оператора new невозможно. Переменная нумерованного типа создается подобно переменной одного из простых типов. Например, чтобы объявить переменную tp рассмотренного выше типа Transport, надо использовать выражение

Transport tp;

Поскольку переменная tp принадлежит типу Transport, ей можно присваивать только те значения, которые определены в составе нумерации. Например, в следующей строке кода данной переменной: присваивается значение AIRPLANE.

tp = Transport.AIRPLANE;

Обратите внимание на то, что имя AIRPLANE соответствует типу Transport.

Для проверки равенства нумерованных констант служит оператор сравнения ==. Например, приведенное ниже выражение сравнивает содержимое переменной tp с константой TRAIN.

if(tp == Transport.TRAIN) // ...

Нумерованное значение также можно использовать в выражении switch. Очевидно, что при этом в выражениях case могут присутствовать только константы из того же выражения enum, которому принадлежит константа, указанная в выражении switch. Например, следующий фрагмент кода составлен корректно:

// Использование нумерованного типа в выражении

switch(tp) {

case CAR:

System.out.println("A car carries people.");

break;

case TRUCK:

System.out.println("A truck carries freight.");

break;

case AIRPLANE:

System.out.println("An airplane flies.");

break;

case TRAIN:

System.out.println("A train runs on rails.");

break;

case BOAT:

System.out.println("A boat sails on water.");

break;

}

Заметьте, что в выражениях case используются константы без указания имени типа. Например, вместо Transport.TRUCK указано просто TRUCK. Это допустимо потому, что нумерованный тип в выражении switch неявно определяет тип констант. Более того, если вы попытаетесь явно указать тип константы, возникнет ошибка компиляции.

При отображении нумерованной константы с помощью, например, метода println() выводится ее имя. Например, в результате выполнения следующего выражения отобразится имя BOAT:

System.out.println(Transport.BOAT);

Ниже приведен пример программы, которая демонстрирует все особенности использования нумерованного типа Transport.

Листинг 2.40

enum Transport {

CAR, TRUCK, AIRPLANE, TRAIN, BOAT

}

public class DemoEnum {

public static void main(String args[]) {

// Объявление ссылки на переменную Transport

Transport tp;

// Присвоение переменной tp константы AIRPLANE

tp = Transport.AIRPLANE;

// Вывод нумерованного значения

System.out.println("Value of tp: " + tp);

System.out.println();

tp = Transport.TRAIN;

// Проверка равенства двух объектов Transport

if (tp == Transport.TRAIN) {

System.out.println("tp contains TRAIN.\n");

}

// Использование нумерованного типа в выражении switch

switch (tp) {

case CAR:

System.out.println("A car carries people.");

break;

case TRUCK:

System.out.println("A truck carries freight.");

break;

case AIRPLANE:

System.out.println("An airplane flies.");

break;

case TRAIN:

System.out.println("A train runs on rails.");

break;

case BOAT:

System.out.println("A boat sails on water.");

break;

}

}

}

Перед тем как переходить к изучению дальнейшего материала, необходимо сделать одно замечание. Имена констант, принадлежащих типу Transport, составлены из прописных букв (например, одна из них называется CAR, а не car).

Однако это не является обязательным требованием. Не существует правила, ограничивающего регистр символов в именах нумерованных констант. Тем не менее, поскольку нумерованные константы, как правило, предназначены для замены переменных, объявленных как final, имена которых по традиции записываются символами верхнего регистра, в именах нумерованных констант также в большинстве случаев используются прописные буквы. Но некоторые специалисты не разделяют это мнение.

Предыдущий пример демонстрирует создание и использование нумерованных типов, однако он не дает представления обо всех их возможностях. В отличие от других языков в Java нумерованные типы реализованы в виде классов. Несмотря на то что создать экземпляр enum с помощью оператора new невозможно, во всем остальном нумерованные типы неотличимы от классов. Такой подход предоставляет нумерованным типам богатые возможности, принципиально недостижимые в других языках. Так, например, вы можете определять конструкторы нумерованных типов, добавлять к ним переменные экземпляра и методы и даже создавать нумерованные типы, реализующие интерфейсы.

всех нумерованных типах доступны два предопределенных метода values() и valueOf(). Их заголовки имеют следующий вид:

public static нумерованный_тип[] values( )

public static нумерованный_тип valueOf(String str)

Метод values() возвращает массив, содержащий нумерованные константа. Метод valueOf() возвращает константу, значение которой соответствует строке, переданной в качестве параметра. Тип обоих методов соответствует нумерованному типу. Например, если мы используем рассмотренный выше тип Transport, метод Transport.valueOf("TRAIN") вернет значение TRAIN типа Transport.

Листинг 2.41

enum Transport2 {

CAR, TRUCK, AIRPLANE, TRAIN, BOAT

}

public class EnumDemo2 {

public static void main(String args[]) {

Transport2 tp;

System.out.println("Here are all Transport constants");

// Использование метода values()

// Получение массива констант типа Transport

Transport2 allTransports[] = Transport2.values();

for (Transport2 t : allTransports) {

System.out.println(t);

}

System.out.println();

// Использование метода valueOf()

// Получение константы AIRPLANE

tp = Transport2.valueOf("AIRPLANE");

System.out.println("tp contains " + tp);

}

}

Обратите внимание на то, что в данной программе для перебора массива констант, полученного с помощью метода values(), используется вариант for-each цикла for. Для того чтобы код примера был понятнее, в нем создается переменная allTransports, которой присваивается ссылка на массив нумерованных констант. На самом деле это не обязательно; цикл for можно записать так, как показано ниже. При этом необходимость в дополнительной переменной отпадает.

for(Transport t : Transport.values())

System.out.println(t);

Обратите также внимание на то, что значение, соответствующее имени AIRPLANE, было получено путем вызова метода valueOf( ). tp = Transport.valueOf("AIRPLANE");

Как было сказано ранее, метод valueOf( ) возвращает нумерованное значение, соответствующее имени константы, которое было передано в виде строки при вызове метода.

Важно четко представлять себе, что каждая нумерованная константа – это объект соответствующего типа, который может содержать конструкторы, методы и переменные экземпляра. Если вы определите конструктор для enum, то он будет вызываться при создании каждой нумерованной константы. Каждая нумерованная константа может быть использована для вызова любого метода, определенного в нумерованном типе. С ее же помощью можно обращаться к переменным экземпляра. Ниже приведен вариант нумерованного типа Transport, иллюстрирующий использование конструктора, переменной экземпляра и метода. Благодаря ним появляется возможность определить приблизительную скорость перемещения.

Листинг 2.42

enum Transport {

// Использование инициализационных значений

CAR(65), TRUCK(55), AIRPLANE(600), TRAIN(70), BOAT(22);

private int speed;

// Приблизительная скорость каждого

// транспортного средства

// Конструктор

private Transport(int s) {

speed = s;

}

// определение метода

public int getSpeed() {

return speed;

}

}

public class EnumDemo {

public static void main(String args[]) {

Transport tp;

// Отображение скорости самолета

// Скорость определяется посредством метода getSpeed()

System.out.println("Typical speed for an airplane is "

+ Transport.AIRPLANE.getSpeed()

+ " miles per hour.\n");

// Отображение констант типа Transport

// и скорости каждого транспортного средства

System.out.println("All Transport speeds: ");

for (Transport t : Transport.values()) {

System.out.println(t + " typical speed is "

+ t.getSpeed()

+ " miles per hour.");

}

}

}

Данной версии Transport сделаны некоторые дополнения. Во-первых, переменная экземпляра speed, используемая для хранения скорости типа транспортного средства. Во-вторых, к нумерованному типу Transport добавлен конструктор, которому передается значение скорости. И в-третьих, к данному типу добавлен метод getSpeed( ), возвращающий значение переменной speed.

Koгдa пepeмeннaя tp oбъявляeтcя в мeтoдe main(), конструктор Transport() вызывается для каждой константы. Параметр, который должен быть передан конструктору, указывается в скобках после имени константы.

CAR(100), TRUCK(80), AIRPLANE(1200), TRAIN(140), BOAT(40);

Переданное число становится значением параметра конструктора Transport() и при выполнении конструктора присваивается переменной speed. Заметьте также, что список нумерованных констант завершается точкой с запятой. Последней в списке указана константа BOAT. Точка с запятой нужна в том случае, если помимо констант в нумерованном типе присутствуют и другие элементы.

Поскольку каждая нумерованная константа содержит собственную копию переменной speed, вы можете выяснить скорость соответствующего транспортного средства, вызвав метод getSpeed(). Например, в методе main() скорость самолета определяется с помощью следующего выражения:

Transport.AIRPLANE.getSpeed()

Скорость каждого транспортного средства определяется путем перебора нумерованных констант в цикле for. Поскольку каждая константа содержит свою копию speed, значения, связанные с разными константами, различаются между собой. Подобный подход позволяет достаточно просто обеспечить выполнение сложных функций, однако он возможен только в том случае, когда нумерован типы реализованы посредством классов, как это имеет место в языке Java.

В предыдущем примере использовался только один конструктор, но нумерованные типы, как и обычные классы, допускажот любое число конструкторов.

Задание:

Создайте список цветов. В конструктор передаются их номера. Метод выводящий все цвета. Метод, который по введенному с кансоли номеру будет печатать какой цвет выбран.

Выводы к главе:

• Любая Java программа это один класс или несколько классов.

• Класс является шаблоном для создания объектов класса.

• Класс – это ваш собственный тип данных.

• В классе содержатся поля и методы.

• Поля – это переменные, которые хранят какие-то характеристики объектов.

• Методы – это функции, которые выполняет объект.

• При создании объекта класса вызывается конструктор.

• Конструктор – это специальный метод класса.

• Имя конструктора совпадает с именем класса.

• У конструктора нет возвращаемого типа.

• В конструктор можно передавать параметры.

• В классе может быть несколько конструкторов (перегрузка конструктора), они должны отличаться количеством или типами параметров.

• Если ни один конструктор не описан, то используется конструктор по умолчанию.

• Если хоть один конструктор описан, то конструктор по умолчанию нет.

• Перегружать можно не только конструктор, но и другие методы. Они должны отличаться типом или количеством параметров.

• Обращение к полям осуществляется через имя объекта.

• Вызов метода осуществляется через имя объекта.

• Если поле или метод объявить как static, то его можно вызвать без создания объекта(через имя класса).

• Если поле объявить как final , то значение этого поля изменить нельзя.

Задания к главе:

1). Создать классы, спецификации которых приведены ниже. Определить конструкторы и методы setТип(), getТип(), toString(). Определить дополнительно методы в классе, создающем массив объектов. Задать критерий выбора данных и вывести эти данные на консоль.

1.1). Student: id, Фамилия, Имя, Отчество, Дата рождения, Адрес, Телефон, Факультет, Курс, Группа.

Создать массив объектов. Вывести:

1. список студентов заданного факультета;

2. списки студентов для каждого факультета и курса;

3. список студентов, родившихся после заданного года;

4. список учебной группы.

1.2). Patient: id, Фамилия, Имя, Отчество, Адрес, Телефон, Номер медицинской карты, Диагноз.

Создать массив объектов. Вывести:

1. список пациентов, имеющих данный диагноз;

2. список пациентов, номер медицинской карты у которых находится в заданном интервале.

1.3). Abiturient: id, Фамилия, Имя, Отчество, Адрес, Телефон, Оценки.

Создать массив объектов. Вывести:

1. список абитуриентов, имеющих неудовлетворительные оценки;

2. список абитуриентов, средний балл у которых выше заданного;

3. выбрать заданное число n абитуриентов, имеющих самый высокий средний балл (вывести также полный список абитуриентов, имеющих полупроходной балл).

1.4). House: id, Номер квартиры, Площадь, Этаж, Количество комнат, Улица, Тип здания, Срок эксплуатации.

Создать массив объектов. Вывести:

1. список квартир, имеющих заданное число комнат;

2. список квартир, имеющих заданное число комнат и расположенных на этаже, который находится в заданном промежутке;

3. список квартир, имеющих площадь, превосходящую заданную.

1.5). Car: id, Марка, Модель, Год выпуска, Цвет, Цена, Регистрационный номер.

Создать массив объектов. Вывести:

1. список автомобилей заданной марки;

2. список автомобилей заданной модели, которые эксплуатируются больше n лет;

3. список автомобилей заданного года выпуска, цена которых больше указанной.

2). Разработать класс Круг, имеющий три поля. Одно поле будет хранить значение радиуса. Два других координаты центра. Конструктор без параметров, конструктор с 1 параметром – радиус, конструктор с двумя параметрами – координаты центра, конструктор с 3 параметрами – все три поля. Написать метод выводящий все характеристики круга. Написать метод изменяющий координаты центра(передаются параметры указывающие на сколько нужно изменить координаты центра). Написать метод для изменения радиуса круга. Написать метод для расчета площади круга и метод для расчета длины окружности.

3). Разработать класс Склад. Два поля: количество единиц товара и стоимость 1 единицы. Конструктор пустой и конструктор с двумя параметрами. Написать метод позволяющий изменять количество товара. Написать метод позволяющий изменять стоимость товара. Написать метод позволяющий рассчитывать стоимость товара. Написать метод для сравнения стоимости товаров. Написать метод с переменным числом параметров определяющий общее количество товаров.

4). Разработать класс Книга. Поля – автор, название, год выпуска, количество страниц. Конструктор пустой и конструктор с 4 параметрами. Написать методы, позволяющие менять каждое из полей. Метод, который по названию книги, будет выводить всю информацию о книге. Перегрузить методы по изменению полей, так чтобы новое значение поля можно было вводить с клавиатуры.

5). Определить класс Дробь в виде пары (m,n). Класс должен содержать несколько конструкторов. Реализовать методы для сложения, вычи­тания, умножения, деления и сокращения дробей. Методы сумма и произведение сделать с переменным числом параметров. Объявить массив из k дробей, ввести/вы­вести значения для массива дробей. Создать массив объектов и передать его в метод, который изменяет каждый элемент массива с четным индексом путем добавления следующего за ним элемента массива.

6). Определить класс Вектор размерности n. Реализовать методы сложения, вычитания, умножения, инкремента, декремента, индексирования. Определить массив из m объектов. Каждую из пар векторов передать в методы, возвращающие их скалярное произведение и длины. Вычислить и вывести углы между векторами.

7). Определить класс Множество символов мощности n. Написать несколько конструкторов. Реализовать методы для определения принадлежности заданного элемента множеству; пересечения, объединения, разности двух множеств. Создать методы сложения, вычитания, умножения (пересечения), индексирования, присваивания. Создать массив объектов и передавать пары объектов в метод другого класса, который строит множество, состоящее из элементов, входящих только в одно из заданных множеств.

8). Определить класс Квадратное уравнение. Класс должен содержать несколько конструкторов. Реализовать методы для поиска корней, экстремумов, а также интервалов убывания/возрастания. Создать массив объектов и определить наибольшие и наименьшие по значению корни.