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Inhaltsverzeichnis
Vorwort
1 Java ist auch eine Sprache
2 Imperative Sprachkonzepte
3 Klassen und Objekte
4 Der Umgang mit Zeichenketten
5 Eigene Klassen schreiben
6 Exceptions
7 Äußere.innere Klassen
8 Besondere Klassen der Java SE
9 Generics<T>
10 Architektur, Design und angewandte Objektorientierung
11 Die Klassenbibliothek
12 Einführung in die nebenläufige Programmierung
13 Einführung in Datenstrukturen und Algorithmen
14 Einführung in grafische Oberflächen
15 Einführung in Dateien und Datenströme
16 Einführung in die <XML>-Verarbeitung mit Java
17 Einführung ins Datenbankmanagement mit JDBC
18 Bits und Bytes und Mathematisches
19 Die Werkzeuge des JDK
A Die Klassenbibliothek
Stichwort

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Java ist auch eine Insel von Christian Ullenboom
Das umfassende Handbuch
Buch: Java ist auch eine Insel

Java ist auch eine Insel
Galileo Computing
1308 S., 10., aktualisierte Auflage, geb., mit DVD
ca. 49,90 Euro, ISBN 978-3-8362-1802-3
Pfeil13 Einführung in Datenstrukturen und Algorithmen
Pfeil13.1 Datenstrukturen und die Collection-API
Pfeil13.1.1 Designprinzip mit Schnittstellen, abstrakten und konkreten Klassen
Pfeil13.1.2 Die Basis-Schnittstellen Collection und Map
Pfeil13.1.3 Die Utility-Klassen Collections und Arrays
Pfeil13.1.4 Das erste Programm mit Container-Klassen
Pfeil13.1.5 Die Schnittstelle Collection und Kernkonzepte
Pfeil13.1.6 Schnittstellen, die Collection erweitern und Map
Pfeil13.1.7 Konkrete Container-Klassen
Pfeil13.1.8 Generische Datentypen in der Collection-API
Pfeil13.1.9 Die Schnittstelle Iterable und das erweiterte for
Pfeil13.2 Listen
Pfeil13.2.1 Erstes Listen-Beispiel
Pfeil13.3 Mengen (Sets)
Pfeil13.3.1 Ein erstes Mengen-Beispiel
Pfeil13.3.2 Methoden der Schnittstelle Set
Pfeil13.4 Assoziative Speicher
Pfeil13.4.1 Die Klassen HashMap und TreeMap
Pfeil13.4.2 Einfügen und Abfragen der Datenstruktur
Pfeil13.4.3 Über die Bedeutung von equals() und hashCode()
Pfeil13.5 Mit einem Iterator durch die Daten wandern
Pfeil13.5.1 Die Schnittstelle Iterator
Pfeil13.5.2 Der Iterator kann (eventuell auch) löschen
Pfeil13.6 Algorithmen in Collections
Pfeil13.6.1 Die Bedeutung von Ordnung mit Comparator und Comparable
Pfeil13.6.2 Sortieren
Pfeil13.6.3 Den größten und kleinsten Wert einer Collection finden
Pfeil13.7 Zum Weiterlesen

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13.3 Mengen (Sets)Zur nächsten Überschrift

Eine Menge ist eine (erst einmal) ungeordnete Sammlung von Elementen. Jedes Element darf nur einmal vorkommen. Für Mengen sieht die Java-Bibliothek die Schnittstelle java.util.Set vor. Beliebte implementierende Klassen sind:

  • HashSet: Schnelle Mengenimplementierung durch Hashing-Verfahren (dahinter steckt die HashMap)
  • TreeSet: Mengen werden durch balancierte Binärbäume realisiert, die eine Sortierung ermöglichen.
  • LinkedHashSet: Schnelle Mengenimplementierung unter Beibehaltung der Einfügereihenfolge
  • EnumSet: Eine spezielle Menge ausschließlich für Enum-Objekte
  • CopyOnWriteArraySet: Schnelle Datenstruktur für viele lesende Operationen
Abbildung

Abbildung 13.3: UML-Diagramm der Schnittstelle List


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13.3.1 Ein erstes Mengen-BeispielZur nächsten ÜberschriftZur vorigen Überschrift

Das folgende Programm analysiert einen Text und erkennt Städte, die vorher in eine Datenstruktur eingetragen wurden. Alle Städte, die im Text vorkommen, werden gesammelt und später ausgegeben.

Listing 13.3: com/tutego/insel/util/set/WhereHaveYouBeen

package com.tutego.insel.util.set;

import java.text.BreakIterator;
import java.util.*;

public class WhereHaveYouBeen
{
public static String join( Iterable<?> iterable )
{
StringBuilder result = new StringBuilder();
for ( Object o : iterable )
{
if ( result.length() != 0 )
result.append( ", " );
result.append( o.toString() );
}
return result.toString();
}

public static void main( String[] args )
{
// Menge mit Städten aufbauen

Set<String> allCities = new HashSet<String>();
allCities.add( "Sonsbeck" );
allCities.add( "Düsseldorf" );
allCities.add( "Manila" );
allCities.add( "Seol" );
allCities.add( "Siquijor" );

// Menge für besuchte Städte aufbauen

Set<String> visitedCities = new TreeSet<String>();

// Satz parsen und in Wörter zerlegen. Alle gefundenen Städte
// in neue Datenstruktur aufnehmen

String sentence = "Von Sonsbeck fahre ich nach Düsseldorf und fliege nach Manila.";
BreakIterator iter = BreakIterator.getWordInstance();
iter.setText( sentence );

for ( int first = iter.first(), last = iter.next();
last != BreakIterator.DONE;
first = last, last = iter.next() )
{
String word = sentence.subSequence( first, last ).toString();
if ( allCities.contains( word ) )
visitedCities.add( word );
}

// Kleine Statistik

System.out.println( "Anzahl besuchter Städte: " + visitedCities.size() );
System.out.println( "Anzahl nicht besuchter Städte: " +
(allCities.size() visitedCities.size()) );
System.out.println( "Besuchte Städte: " + join( visitedCities ) );
Set<String> unvisitedCities = new TreeSet<String>( allCities );
unvisitedCities.removeAll( visitedCities );
System.out.println( "Unbesuchte Städte: " + join( unvisitedCities ) );
}
}

Insgesamt kommen drei Mengen im Programm vor:

  • allCities speichert alle möglichen Städte. Die Wahl fällt auf den Typ HashSet, da die Menge nicht sortiert sein muss, Nebenläufigkeit kein Thema ist und HashSet eine gute Zugriffszeit bietet.
  • Ein TreeSet visiteCities merkt sich die besuchten Städte. Auch dieses Set ist schnell, aber hat den Vorteil, dass es die Elemente sortiert hält. Das ist später hübsch in der Ausgabe.
  • Um alle nicht besuchten Städte herauszufinden, berechnet das Programm die Differenzmenge zwischen allen Städte und besuchten Städten. Es gibt in der Schnittstelle Set keine Methode, die das direkt macht, genau genommen gibt es keine Operation in Set, die den Rückgabetyp Set oder Collection hat. Also können wir nur mit einer Methode wie removeAll() arbeiten, die aus der Menge aller Städte die besuchten entfernt, um zu denen zu kommen, die noch nicht besucht wurden. Das »Problem« der removeAll()-Methode ist aber ihre zerstörerische Art – die Elemente werden genau aus der Menge gelöscht. Da die Originalmenge jedoch nicht verändert werden soll, kopieren wir alle Städte in einen Zwischenspeicher (unvisitedCities) und löschen aus diesem Zwischenspeicher, was die Originalmenge unangetastet lässt.

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13.3.2 Methoden der Schnittstelle SetZur vorigen Überschrift

Eine Mengenklasse deklariert neben Operationen für die Anfrage und das Einfügen von Elementen auch Methoden für Schnitt und Vereinigung von Mengen.

interface java.util.Set<E>
extends Collection<E>
  • boolean add(E o)
    Setzt o in die Menge, falls es dort noch nicht vorliegt. Liefert true bei erfolgreichem Einfügen.
  • boolean addAll(Collection<? extends E> c)
    Fügt alle Elemente von c in das Set ein und liefert true bei erfolgreichem Einfügen. Ist c ein anderes Set, so steht addAll() für die Mengenvereinigung.
  • void clear()
    Löscht das Set.
  • boolean contains(Object o)
    Ist das Element o in der Menge?
  • boolean containsAll(Collection<?> c)
    Ist c eine Teilmenge von Set?
  • boolean isEmpty()
    Ist das Set leer?
  • Iterator<E> iterator()
    Gibt einen Iterator für das Set zurück.
  • boolean remove(Object o)
    Löscht o aus dem Set, liefert true bei erfolgreichem Löschen.
  • boolean removeAll(Collection<?> c)
    Löscht alle Elemente der Collection aus dem Set und liefert true bei erfolgreichem Löschen.
  • boolean retainAll(Collection<?> c)
    Bildet die Schnittmenge mit c.
  • int size()
    Gibt die Anzahl der Elemente in der Menge zurück.
  • Object[] toArray()
    Erzeugt zunächst ein neues Feld, in dem alle Elemente der Menge Platz finden, und kopiert anschließend die Elemente in das Feld.
  • <T> T[] toArray(T[] a)
    Ist das übergebene Feld groß genug, dann werden alle Elemente der Menge in das Feld kopiert. Ist das Feld zu klein, wird ein neues Feld vom Typ T angelegt, und alle Elemente werden vom Set in das Array kopiert und zurückgegeben.

In der Schnittstelle Set werden die aus Object stammenden Methoden equals() und hashCode() mit ihrer Funktionalität bei Mengen in der API-Dokumentation präzisiert.

Hinweis

In einem Set gespeicherte Elemente müssen immutable bleiben. Einerseits sind sie nach einer Änderung vielleicht nicht wiederzufinden, und andererseits können Elemente auf diese Weise doppelt in der Menge vorkommen, was der Philosophie der Schnittstelle widerspricht.



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