Java,Практика

Java. Розробка класу, що реалізує алгоритм сортування вибором




Java. Розробка класу, що реалізує алгоритм сортування вибором

У даній темі описується покроковий процес створення узагальненого класу, що реалізує алгоритм сортування вибором. Тема буде корисна початківцям при вивченні основ об’єктно-орієнтованого програмування. Принцип роботи алгоритму сортування вибором детально описується в темі:

Зміст

Пошук на інших ресурсах:

1. Умова задачі

Розробити узагальнений клас SortSelection, який містить засоби, що реалізують алгоритм сортування вибором. Продемонструвати роботу методів класу.

  ⇑

2. Виконання
2.1. Створення проекту. Класи SortSelection та TestSortSelection

Першим кроком створюється модуль TestSortSelection.java, в якому оголошується два класи:

  • клас SortSelection<T> – реалізує алгоритм сортування вибором. Параметр T типу в класі є обмежений типом Number (T extends Number). Це означає, що клас призначений для обробки числових даних, наприклад, даних типів Integer, Long, Short, Double та інших;
  • клас TestSortSelectin – призначений для тестування (використання) роботи класу SortSelection.

На даний момент, текст модуля TestSortSelection.java наступний.

 

// Узагальнений клас, що реалізує алгоритм сортування вибором.
// Клас обробляє числові типи (Integer, Double, ...) - обмежений типом Number
class SortSelection<T extends Number> {

}

public class TestSortSelection {
  // У методі main() тестується робота класу SortSelection
  public static void main(String[] args) {

  }
}

  ⇑

2.2. Ввід внутрішніх змінних класу

У класі SotrSelection<T> в розділі private вводиться внутрішня змінна A – масив оброблюваних чисел.

// Узагальнений клас, що реалізує алгоритм сортування вибором.
// Клас обробляє числові типи (Integer, Double, ...) - обмежений типом Number
class SortSelection<T extends Number> {
  private T[] A; // масив, який сортується
}

...

  ⇑

2.3. Конструктори класу

Ініціалізацію даних класу виконують конструктори. У класі SortSelection релізовано три конструктори:

  • конструктор без параметрів – встановлює значення null для посилання A;
  • конструктор, що отримує вхідним параметром зовнішній масив типу T[]. З допомогою методу clone() у конструкторі формується повна копія зовнішнього масиву;
  • конструктор, що отримує вхідним параметром інший екземпляр класу SortSelection<T>.
// Конструктори класу
// Конструктор без параметрів
SortSelection() {
  A = null;
}

// Конструктор, що отримує параметром масив _A типу T[]
SortSelection(T[] _A) {
  A = _A.clone(); // Зробити повну копію з _A
}

// Конструктор, що отримує параметром інший екземпляр класу SortSelection<T>
SortSelection(SortSelection<T> obj) {
  A = obj.A.clone();
}

  ⇑

2.4. Методи Get(), Set(). Доступ до внутрішнього масиву

Для доступу до внутрішнього масиву A використовуються методи Get(), Set() які мають наступну реалізацію

// Методи доступу до внутрішніх даних у класі
// Отримати повну копію внутрішнього масиву A
T[] Get() {
  return A.clone();
}

// Встановити нове значення в масиві A
void Set(T[] _A) {
  A = _A.clone(); // зробити глубоку копію з _A
}

  ⇑

2.5. Метод Sort(). Сортування всього масиву

Головний метод класу, який реалізує сортування в масиві A, є метод Sort().

// Метод, що реалізує алгоритм сортування вибором.
// Параметр order задає порядок сортування:
// - якщо order=true, то посортувати в порядку зростання;
// - якщо order=false, то посортувати в порядку спадання.
void Sort(boolean order) {

  int i, j, k;
  T t;

  for (i=0; i<A.length; i++) // i - номер кроку
  {
    k = i;
    t = A[i];

    // Цикл пошуку найменшого (найбільшого) елементу
    for (j=i+1; j<A.length; j++)
      if (order) {
        // Пошук найменшого елементу
        if (A[j].doubleValue()<t.doubleValue())
        {
          k = j;
          t = A[j];
        }
      }
      else {
        // Пошук найбільшого елементу)
        if (A[j].doubleValue()>t.doubleValue())
        {
          k = j;
          t = A[j];
        }
      }

      A[k] = A[i];
      A[i] = t;
  }
}

  ⇑

2.6. Метод SortRange(). Сортування масиву в заданих межах

Бувають випадки, коли потрібно посортувати елементи в заданому діапазоні. Для цього в класі реалізовано метод SortRange(). Метод отримує три параметри: порядок сортування (за зростанням або спаданням), нижню та верхню межі діапазону.

// Метод, що реалізує алгоритм сортування вибором в заданому діапазоні [pos1, pos2-1]
// Параметри:
// - order - порядок сортування (true-за зростанням, false-за спаданням);
// - pos1 - нижня межа індексу в масиві включно;
// - pos2 - верхня межа індексу - виключно.
// Якщо сортування відбулось успішно, функція повертає true, інакше - false.
boolean SortRange(boolean order, int pos1, int pos2) {

  // Перевірка, чи значення pos1, pos2 адекватні
  if (pos1>=pos2) return false;
  if ((pos1<0) || (pos1>=A.length)) return false;
  if ((pos2<0) || (pos2>A.length)) return false;

  // Якщо все в порядку, то посортувати масив
  int i, j, k;
  T t;

  for (i=pos1; i<pos2; i++) // i - номер кроку
  {
    k = i;
    t = A[i];

    // Цикл пошуку найменшого (найбільшого) елементу
    for (j=i+1; j<pos2; j++)
      if (order) {
        // Пошук найменшого елементу
        if (A[j].doubleValue()<t.doubleValue())
        {
          k = j;
          t = A[j];
        }
      }
      else {
        // Пошук найбільшого елементу
        if (A[j].doubleValue()>t.doubleValue())
        {
          k = j;
          t = A[j];
        }
    }

    A[k] = A[i];
    A[i] = t;
  }
  return true;
}

  ⇑

2.7. Метод Print(). Виведення масиву

 

// Метод, що виводить вміст масиву A - використовується при тестуванні класу
void Print(String comment) {
  System.out.println(comment);
  for (int i=0; i<A.length; i++)
    System.out.print(A[i]+" ");
  System.out.println();
}

  ⇑

3. Розробка класу TestSortSelection, метод main(). Тестування роботи класу SortSelection

У класі TestSortSelection реалізовано метод main(), в якому продемонстровано використання методів класу SortSelection.

public class TestSortSelection {

  // У методі main() тестується робота класу SortSelection
  public static void main(String[] args) {

    // 1. Використання екземпляру класу для типу Integer
    Integer[] AI = { 2, 3, 8, 1, 4, 7, 9, 5, 2 };
    SortSelection<Integer> objInt1 = new SortSelection<Integer>(AI);
    objInt1.Print("Before sorting - objInt1:"); // вивести масив перед сортуванням

    // 1.1. Посортувати масив в порядку спадання елементів
    objInt1.Sort(false);
    objInt1.Print("After sorting - objInt1:");

    // 1.2. Протестувати метод Get()
    Integer[] AI2;
    AI2 = (Integer[])objInt1.Get(); // скопіювати масив екземпляру objInt1

    // 1.3. Вивести масив AI2
    System.out.println("Array AI2: ");
    for (int i=0; i<AI2.length; i++)
      System.out.print(AI2[i]+" ");
    System.out.println();

    // 1.4. Посортувати елементи масиву objInt1 в заданих межах [2, 5]
    // Тест методу SortRange()
    int pos1 = 2;
    int pos2 = 6;
    objInt1.SortRange(true, pos1, pos2); // в порядку зростання
    objInt1.Print("objInt1.Range(true, 2, 6)");

    // 2. Використання екземпляру класу для типу Float
    Float[] AF = { 2.8f, 3.5f, 11.23f, 0.5f, 2.4f, 1.1f };
    SortSelection<Float> objFloat1 = new SortSelection<Float>(AF);
    objFloat1.Print("Array objFloat1 before sorting");

    // 2.1. Посортувати елементи в порядку зростання
    objFloat1.Sort(true);
    objFloat1.Print("Array objFloat1 after sorting");

    // 2.2. Протестувати метод Set()
    Float[] AF2 = { 0.1f, 0.5f, -0.2F, -1.3F, -100.77F };
    objFloat1.Set(AF2); // встановити новий масив в екземплярі objFloat1
    objFloat1.Print("Array objFloat1 after changing:");
  }
}

  ⇑

4. Структура всієї програми (модуля TestSortSelection.java). Скорочений варіант

 

// Узагальнений клас, що реалізує алгоритм сортування вибором.
// Клас обробляє числові типи (Integer, Double, ...) - обмежений типом Number
class SortSelection<T extends Number> {

  private T[] A; // масив, який сортується

  // Конструктори класу
  // Конструктор без параметрів
  SortSelection() {
    ...
  }

  // Конструктор, що отримує параметром масив _A типу T[]
  SortSelection(T[] _A) {
    ...
  }

  // Методи доступу до внутрішніх даних в класі
  // Отримати повну копію внутрішнього масиву A
  T[] Get() {
    ...
  }

  // Встановити нове значення в масиві A
  void Set(T[] _A) {
    ...
  }

  // Метод, що реалізує алгоритм сортування вибором.
  // Параметр order задає порядок сортування:
  // - якщо order=true, то посортувати в порядку зростання;
  // - якщо order=false, то посортувати в порядку спадання.
  void Sort(boolean order) {
    ...
  }

  // Метод, що реалізує алгоритм сортування вибором в заданому діапазоні [pos1, pos2-1]
  boolean SortRange(boolean order, int pos1, int pos2) {
    ...
  }

  // Метод, що виводить вміст масиву A - використовується при тестуванні класу
  void Print(String comment) {
    ...
  }
}

public class TestSortSelection {
  ...
}

  ⇑

5. Результат виконання програми
Before sorting - objInt1:
2 3 8 1 4 7 9 5 2
After sorting - objInt1:
9 8 7 5 4 3 2 2 1
Array AI2:
9 8 7 5 4 3 2 2 1
objInt1.Range(true, 2, 6)
9 8 3 4 5 7 2 2 1
Array objFloat1 before sorting
2.8 3.5 11.23 0.5 2.4 1.1
Array objFloat1 after sorting
0.5 1.1 2.4 2.8 3.5 11.23
Array objFloat1 after changing:
0.1 0.5 -0.2 -1.3 -100.77
objFloat2:
0.1 0.5 -0.2 -1.3 -100.77

  ⇑

Зв’язані теми

  ⇑