C# для чайников

p q . E n q u e u e ( p a c k ) ;

}

C o n s o l e . W r i t e L i n e ( " Ч т о п о л у ч и л о с ь : " ) ; i n t n T o t a l = p q . C o u n t ;

C o n s o l e . W r i t e L i n e ( " П о л у ч е н о п а к е т о в : { о } " , n T o t a l ) ; C o n s o l e . W r i t e L i n e ( " И з в л е к а е м с л у ч а й н о е к о л и ч е с т в о " +

C o n s o l e . W r i t e L i n e ( " Н а ж м и т е < E n t e r > д л я " +

" з а в е р ш е н и я п р о г р а м м ы . . . ") ;

} C o n s o l e . R e a d ( ) ;

}

/ / P r i o r i t y - в м е с т о ч и с л о в ы х п р и о р и т е т о в н а п о д о б и е 1, 2,

}

/ / I P r i o r i t i z a b l e - о п р е д е л я е м п о л ь з о в а т е л ь с к и й и н т е р ф е й с :

/ / E n q u e u e - Д о б а в л я е т T в о ч е р е д ь в с о о т в е т с т в и и с

//п р и о р и т е т о м

p u b l i c v o i d E n q u e u e ( Т i t e m )

{

}1

/ / D e q u e u e - и з в л е ч е н и е T из о ч е р е д и с наивысшим

//п р и о р и т е т о м

/ / I s E m p t y - П р о в е р к а , п у с т а ли о ч е р е д ь

p u b l i c b o o l I s E m p t y ( )

{ ,

/ / t r u e , е с л и в с е о ч е р е д и п у с т ы

r e t u r n ( q u e u e H i g h . C o u n t = = 0 ) &

( q u e u e M e d i u m . C o u n t = = 0 ) & ( q u e u e L o w . C o u n t = = 0 ) ;

}

}

}

/ / P r i o r i t y - в о з в р а щ а е т п р и о р и т е т п а к е т а ; т о л ь к о д л я / / ч т е н и я

/ / п р и л а г а е м о м к о м п а к т - д и с к е

}

Демонстрационная программа P r i o r i t y Q u e u e несколько длиннее прочих демон­

страционных программ в книге, поэтому внимательно рассмотрите каждую ее часть.

Распаковка пакета

Класс P a c k a g e преднамеренно очень прост и написан исключительно для данной демонстрационной программы. Основное в нем — часть с приоритетом, хотя реаль ный класс P a c k a g e , несомненно, должен содержать массу других членов. Все, что требуется классу P a c k a g e для участия в данном пакете — это член-данные для хра­ нения приоритета, конструктор для создания пакета с определенным приоритетом и метод (реализованный здесь как свойство только для чтения) для возврата значения приоритета.

Требуют пояснения два аспекта класса P a c k a g e : тип приоритета и интерфейс

I P r i o r i t i z a b l e , реализуемый данным классом.

Оп р еделение возможных приоритетов

Приоритеты представляют собой перечислимый тип (enum) под названием Prior­ i t y . Он выглядит следующим образом:

" (0 - 20) случайных п а к е т о в " +

f o r ( i n t i = 0; i < n u m T o C r e a t e ; i + + )

{

C o n s o l e . W r i t e ( " \ t \ t T e H e p a u H H и д о б а в л е н и е " + " с л у ч а й н о г о п а к е т а { о } " , i ) ;

p a c k = f a c t . C r e a t e P a c k a g e ( ) ;

C o n s o l e . W r i t e L i n e ( " с п р и о р и т е т о м { о } " , p a c k . P r i o r i t y ) ;

p q . E n q u e u e ( p a c k ) ;

}

C o n s o l e . W r i t e L i n e ( " Ч т о п о л у ч и л о с ь : ") ; i n t n T o t a l = p q . C o u n t ;

C o n s o l e . W r i t e L i n e ( " П о л у ч е н о п а к е т о в : { о } " , n T o t a l ) ; C o n s o l e . W r i t e L i n e ( " И з в л е к а е м с л у ч а й н о е к о л и ч е с т в о " +

C o n s o l e . W r i t e L i n e ( " Н а ж м и т е < E n t e r > д л я " +

" з а в е р ш е н и я п р о г р а м м ы . . . " ) ;

C o n s o l e . R e a d ( ) ;

Итак, что же происходит в функции Main () ?

1. Инстанцируется объект P r i o r i t y Q u e u e для типа P a c k a g e .

2.Создается объект P a c k a g e F a c t o r y , работа которого состоит в формировании новых пакетов со случайно выбранными приоритетами. (Фабрика— это класс или метод, который создает для вас объекты.)

Обобщенная очередь с приоритетами

Теперь пришло время разобраться с основным классом, из-за которого все и затева лось — с обобщенным классом P r i o r i t y Q u e u e .

Внутренние очереди

Класс P r i o r i t y Q u e u e — оболочка, за которой скрываются три обычных объекта Queue<T>, по одному для каждого уровня приоритета. Вот первая часть исходного тек ста P r i o r i t y Q u e u e , в которой показаны эти три внутренние очереди:

/ / р е а л и з о в ы в а т ь и н т е р ф е й с I P r i o r i t i z a b l e c l a s s P r i o r i t y Q u e u e < T >

w h e r e T : I P r i o r i t i z a b l e

{

/ / Q u e u e s - т р и в н у т р е н н и е ( о б о б щ е н н ы е ! ) о ч е р е д и

В данных строках объявляются три закрытых члена-данных типа Queue<Т>, ини­ циализируемые путем создания соответствующих объектов Queue<T>.

Метод Enqueue()

E n q u e u e О добавляет элемент типа Т в P r i o r i t y Q u e u e . Работа состоит в том, чтобы выяснить приоритет элемента и поместить его в соответствующую приоритету очередь. В первой строке метод получает приоритет элемента и использует конструкцию s w i t c h для определения целевой очереди исходя из полученного значения. -Например, получив элемент с приоритетом P r i o r i t y . H i g h , метод E n q u e u e () помещает его в очередь q u e u e H i g h . Вот исходный текст метода P r i o r i t y Q u e u e . E n q u e u e ():

q u e u e H i g h . E n q u e u e ( i t e m ) ; b r e a k ;

c a s e P r i o r i t y . L o w :

q u e u e L o w . E n q u e u e ( i t e m ) ; b r e a k ;

c a s e P r i o r i t y . M e d i u m :

q u e u e M e d i u m . E n q u e u e ( i t e m ) ; b r e a k ;

d e f a u l t :

t h r o w new

A r g u m e n t O u t O f R a n g e E x c e p t i o n ( i t e m . P r i o r i t y . T o S t r i n g ( ) ,

" Н е в е р н ый п р и о р и т е т в P r i o r i t y Q u e u e . E n q u e u e " ) ;

Метод Dequeue()

Работа метода Dequeue () немного более хитрая. Он должен найти непустую оче­

редь элементов с наивысшим приоритетом и выбрать из нее первый элемент. Первую часть своей работы — поиск непустой очереди элементов с наивысшим приоритетом — Dequeue () делегирует закрытому методу TopQueue ( ) , который будет описан ниже. Затем метод D e q u e u e () вызывает метод D e q u e u e () найденной очереди для извлече­ ния из нее объекта, который и возвращает. Вот исходный текст метода D e q u e u e ( ) :

r e t u r n d e f a u l t ( Т ) ;

}

Единственная сложность состоит в том, как поступить, если все внутренние очереди пусты, т.е. по сути пуста очередь P r i o r i t y Q u e u e в целом? Что следует вернуть в этом

значение n u l l ? В d e f a u l t (Т), в конце исходного текста метода. О выражении de­ fault (Т) речь пойдет чуть позже.

Вспомогательный метод TopQueue()

Метод D e q u e u e () использует вспомогательный метод T o p Q u e u e () для того, чтобы найти непустую внутреннюю очередь с наивысшим приоритетом. Метод TopQueue () начинает с очереди q u e u e H i g h и проверяет ее свойство C o u n t . Если оно больше 0, очередь содержит элементы, так что метод TopQueue () возвращает ссылку на эту внутреннюю очередь (тип возвращаемого значения метода TopQueue () — Queue<T>). Если же очередь q u e u e H i g h пуста, метод TopQueue () повторяет свои действия с очередями q u e u e M e d i u m и queueLow.

Что происходит, если все внутренние очереди пусты? В этом случае метод TopQueue () мог бы вернуть значение n u l l , но более полезным будет возврат од­ ной из пустых очередей. Когда после этого метод D e q u e u e () вызовет метод De­ queue () возвращенной очереди, тот вернет значение n u l l . Вот как выглядит ис­ ходный текст метода T o p Q u e u e ( ) :

Остальные члены PriorityQueue

Полезно знать, пуста ли очередь P r i o r i t y Q u e u e или нет, и если нет, то сколько элементов в ней содержится (каждый объект отвечает сам за себя!). Вернитесь к листингу демонстрационной программы и рассмотрите исходный текст метода Is Empty () и свой ства Count класса P r i o r i t y Q u e u e .

Незавершенные дела

P r i o r i t y Q u e u e все еще нуждается в небольшой доработке.

Сам по себе класс P r i o r i t y Q u e u e не защищен от попыток инстанцирования для типов, например, i n t , s t r i n g или S t u d e n t , т.е. типов, не имеющих приоритетов, Вы должны наложить ограничения на класс с тем, чтобы он мог быть инстанцирован только для типов, реализующих интер­ фейс I P r i o r i t i z a b l e . Попытки инстанцировать P r i o r i t y Q u e u e да классов, не реализующих I P r i o r i t i z a b l e , должны приводить к ошибк времени компиляции.

Метод D e q u e u e () класса P r i o r i t y Q u e u e возвращает значение null вместо реального объекта. Однако обобщенные типы наподобие <Т> не имеют естественного значения n u l l по умолчанию, как, например, int или s t r i n g . Эта часть метода D e q u e u e () также требует обобщения.

Добавление ограничений

Класс P r i o r i t y Q u e u e должен быть способен запросить у помещаемого в очередь объекта о его приоритете. Для этого все классы, объекты которых могут быть размеще­ ны в P r i o r i t y Q u e u e , должны реализовывать интерфейс I P r i o r i t i z a b l e , как это делает класс P a c k a g e . Класс P a c k a g e указывает интерфейс I P r i o r i t i z a b l e в за­ головке своего объявления:

c l a s s P a c k a g e : I P r i o r i t i z a b l e

после чего реализует свойство P r i o r i t y интерфейса I P r i o r i t i z a b l e .

Компилятор в любом случае сообщит об ошибке, если один из методов обобщенно­ го класса вызовет метод, отсутствующий у типа, для которого инстанцируется обобщенный класс. Однако лучше использовать явные ограничения. Поскольку вы можете инстанцировать обобщенный класс буквально для любого типа, должен быть способ указать компилятору, какие типы допустимы, а какие — нет.

Вы добавляете ограничение путем указания интерфейса I P r i o r i t i z a b l e в заголовке P r i o r i t y Q u e u e :

c l a s s P r i o r i t y Q u e u e < T > where T: IPrioritizable

Обратите внимание на выделенную полужирным шрифтом конструкцию, начинаю­ щуюся со слова w h e r e . Это принудителъ (enforcer), который указывает, что тип Т обя­ зан реализовывать интерфейс I P r i o r i t i z a b l e , т.е. как бы говорит компилятору: "Убедись, подставляя конкретный тип вместо Т, что он реализует интерфейс I P r i o r i ­ tizable, а иначе просто сообщи об ошибке".

Вы указываете ограничения, перечисляя в конструкции w h e r e одно или не­ сколько имен:

имя базового класса, от которого должен быть порожден класс Т (или должен быть этим классом);

имя интерфейса, который должен быть реализован классом Т, как было показано в предыдущем примере.

Дополнительные варианты ограничений включают ключевые слова s t r u c t , c l a s s inew(). С new () вы встретитесь чуть позже в этой главе, а об ограничениях s t r u c t и class можно прочесть в разделе "Generics, constraints" справочной системы.

Эти варианты ограничений повышают гибкость в описании поведения обобщенного иасса. Вот пример гипотетического обобщенного класса, объявленного с несколькими ограничениями на Т:

class MyClass<T> : w h e r e Т: c l a s s , I P r i o r i t i z a b l e , new ()

}

Здесь тип T должен быть классом, а не типом-значением; он должен реализовать интерфейс I P r i o r i t i z a b l e и содержать конструктор без параметров. Достаточно

А если у вас есть два обобщенных параметра и оба должны иметь ограниче­ ния? (Да, да — вы можете использовать несколько обобщенных параметров одновременно!) Вот как можно записать две конструкции w h e r e :

c l a s s MyClass<T, U> : w h e r e T: I P r i o r i t i z a b l e , w h e r e U: new()

Определение значения null д л я типа T

Как уже упоминалось ранее, у каждого типа есть свое значение по умолчанию, озна­

панцирован практически для любого типа данных, С# не в состоянии предсказать, каким должно быть правильное значение n u l l в исходном тексте обобщенного класса. Напри­ мер, в методе Dequeue () класса P r i o r i t y Q u e u e вы можете оказаться именно в такой ситуации: вы вызываете Dequeu e ( ) , но очередь пуста и пакетов нет. Что вы должны вер­ нуть, что бы могло означать "ничего"? Поскольку P a c k a g e — класс, следует вернуть зна­ чение n u l l . Это сообщит вызывающей функции, что ничего вернуть не удалось (вызывающая функция, само собой, должна проверять, не вернулось ли значение n u l l ) .