Coleções em Java

Coleções em Java (Parte 1)
Flávia Falcão
Agenda
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





Introdução
Coleções
Listas
Conjuntos
Mapas
Performance
Como escolher uma coleção
Introdução -Problema

É possível criar array, de tamanhos fixo, em
Java , tanto de tipos primitivos como de
Objetos
// declaração de array
int[] x, y;
int z[];
// criação de 10 posições
x = new int[10];
Problema


Depois de criado, o array não pode ser
redimensionado.
O que podemos fazer é copiar os elementos
de um array para outro.
int[] x = {1,2,3};
int[] y = new int[5];
System.arraycopy(x, 0, y, 0, 3);
for (int i = 0; i < y.length; i++) {
System.out.println(y[i]);
} // será impresso 1,2,3,0 e 0
Problema

Não conseguimos saber quantas posições do
array já foram populadas sem criar, para isso,
métodos auxiliares.
Coleções

Desde a versão 1.2 a plataforma J2SE
inclui um framework de coleções.


Coleção é um objeto que representa um grupo de
objetos.
Um framework de coleções é uma arquitetura unificada
para representação e manipulação de coleções,
permitindo
que
elas
sejam
manipuladas
independentemente
dos
detalhes
de
sua
implementação.
Coleções



Uma coleção representa um grupo de
objetos armazenados em uma estrutura de
dados.
Utilizadas para armazenar, recuperar e
manipular elementos.
Ex: Vector, HashTable
Collections Framework


Conjunto de interfaces, implementações e
algoritmos
Vantagens






Reduz esforço de programação
Aumenta velocidade e qualidade na programação
Permite interoperabilidade entre API´s
Reduz esforço para aprender uma nova API
Reduz esforço para criar uma nova API
Promove reuso
Collections Framework

Consistem em :
 Interfaces de coleções
 Implementações de uso geral
 Implementações abstratas
 Algoritmos
Coleções Java -Interfaces
Interfaces

São utilizadas sempre que possível
como:



Parâmetros de métodos
Retorno dos métodos
 Lembrar sempre posso utilizar uma
interface onde poderia se usar uma
implementação.
Permite polimorfismo
Collection



Raiz da hierarquia
Grupo mais genérico de elementos
Não garante nas implementações




Duplicatas
Ordenação
Não possui nenhuma implementação direta
Iterator, estrutura de navegação

next, hasNext, remove(opcional)
Coleções

Define as operaçoes básicas para as
coleções de objetos:





Adição de elementos;
Remoção de elementos;
Acesso aos elementos;
Pesquisa de elementos;
Metadados da coleção.
Coleções Java

A tabela abaixo mostra os principais
métodos da interface Collection.
Tipo do método
Nome do método
Adição
add(Object elemento)
Remoção
remove(Object elemento)
clear()
Acesso
iterator()
Pesquisa
contains (Object elemento)
Atributos
size()
Collection
public interface Collection {
// Basic Operations
int size();
boolean isEmpty();
boolean contains(Object element);
boolean add(Object element);
// Optional
boolean remove(Object element); // Optional
Iterator iterator();
// Bulk Operations
boolean containsAll(Collection c);
boolean addAll(Collection c);
// Optional
boolean removeAll(Collection c); // Optional
boolean retainAll(Collection c); // Optional
void clear();
// Optional
// Array Operations
Object[] toArray();
Object[] toArray(Object a[]);
}

Existem vários tipos de coleções, sendo
que a utilização de cada um depende
da necessidade da aplicação.
Coleções

Existem três grandes tipos de coleções:




Listas (List)
Conjuntos (Set)
Mapas (Map)
A seguir veremos em detalhes cada
tipo.
Coleções - listas



Uma lista é uma coleção de objetos
armazenados linearmente. Cada elemento
tem o seu sucessor (menos o último) e o
seu antecessor (menos o primeiro).
Listas podem ser mantidas ordenadas ou
sem ordem.
Pode haver duplicatas
Coleções - Listas


Controle na posição de inserção ou
remoção
Acesso aos elementos pelo índice
Coleções - listas

As operações mais importantes em listas são:
 Adicionar um objeto em qualquer lugar da lista;
 Remover um objeto de qualquer lugar da lista;
 Obter o elemento de qualquer lugar da lista;




Percorrer os elementos da lista;
Verificar se um elemento está na lista;
Descobrir o índice de um elemento na lista;
Obter o número de elementos da coleção.
List
public interface List extends Collection {
// Positional Access
Object get(int index);
Object set(int index, Object element);
void add(int index, Object element);
Object remove(int index);
abstract boolean addAll(int index, Collection c);
// Search
int indexOf(Object o);
int lastIndexOf(Object o);
// Iteration
ListIterator listIterator();
ListIterator listIterator(int index);
// Range-view
List subList(int from, int to);
}
//
//
//
//
Optional
Optional
Optional
Optional
Coleções - conjuntos


Um conjunto é uma coleção que não tem
elementos duplicados.
Da mesma forma que as listas, os
conjuntos podem ser mantidos ordenados
ou não.
Coleções - conjuntos

As operações mais importantes em
conjuntos são:





Adicionar um objeto no conjunto (descartando
os repetidos);
Remover um objeto do conjunto;
Percorrer os elementos do conjunto;
Verificar se um elemento está no conjunto;
Obter o número de elementos do conjunto.
Coleções - mapas




Um mapa armazena pares (chave, valor)
chamados de itens.
Chaves e valores podem ser de qualquer
tipo.
A chave é utilizada para achar o elemento
de forma rápida, utilizando estruturas
especiais.
As chaves armazenadas nos mapas podem
estar ordenadas ou não.
Coleções - mapas

As operações mais importantes em mapas
são:





Adicionar um item no mapa, fornecendo chave
e valor;
Remover um item baseado em uma chave;
Percorrer os itens da coleção;
Verificar se um item está na coleção,
fornecendo a chave;
Obter o número de elementos da coleção.
Coleções Java

A tabela abaixo mostra os principais
métodos de listas (Vector,
ArrayList e LinkedList).
Tipo do método
Nome do método
Adição
add(int index, Object elemento)
Remoção
remove(int index)
Acesso
get(int index)
listIterator()
Pesquisa
indexOf (Object elemento)
Iterator


O método iterator retorna uma estrutura
que permite percorrer os elementos
armazenados.
A interface Iterator possui dois métodos:


hasNext() – verifica se ainda existem
elementos;
next() – retorna o próximo elemento.
Coleções Java


Para conjuntos, os métodos principais
são os mesmos mostrados em
Collection.
As duas implementações principais para
conjuntos são o HashSet e o TreeSet.
Coleções Java

A tabela abaixo mostra os principais métodos
de mapas (HashMap, TreeMap,
Hashtable).
Tipo do método
Nome do método
Adição
put(Object chave, Object elemento)
Remoção
remove(Object chave)
Acesso
get(Object chave)
set entrySet()
set keySet()
Pesquisa
get(Object chave)
Atributos
size()
Performance



Para testar a performance das coleções
podemos criar um arquivo texto contendo
um conjunto de dados.
Cada elemento desse conjunto será inserido
na coleção e depois pesquisado.
No final teremos o tempo que cada uma
das estruturas levou para executar as
operações.
Performance



O arquivo tem 20000 linhas e cada linha
é composta de valor1:valor2.
Quando a coleção for um mapa o
primeiro valor será a chave e o segundo
é o valor.
Caso a coleção for uma lista ou
conjunto será inserida a linha inteira.
Performance
Os tempos podem ser vistos na tabela
abaixo:
Coleção
Carga
Pesquisa
Total
ArrayList
0,21
66,58
66,79
LinkedList
0,35
85,66
86,01
Vector
0,42
66,45
66,87
HashSet
0,46
0,18
0,64
TreeSet
0,61
0,27
0,88
HashMap
0,62
0,22
0,84
TreeMap
0,83
0,34
1,17
Hashtable
0,60
0,23
0,83
Escolha da coleção

A aplicação é quem indica o tipo de
coleção que deve ser usada:




Se a aplicação requer duplicatas use lista;
Se requer muita pesquisa de dados não
use lista;
Se não requer duplicatas e não utiliza
chaves, use conjunto;
Se não requer duplicatas e utiliza chaves,
use mapa.
Exemplo de lista
import java.util.*;
public class AppLinkedList {
public static void main(String[] args) {
LinkedList v = new LinkedList();
for (int i = 0; i < 5; i++) {
Integer valor = new Integer(i);
v.add(valor);
}
v.add(new Integer(3));
v.add(new Integer(5));
Iterator it = v.iterator();
while (it.hasNext()) {
Integer valores = (Integer)it.next();
System.out.println(valores.intValue());
} // vai imprimir 0,1,2,3,4,3,5
}
}
Exemplo de conjunto
import java.util.*;
public class AppTreeSet {
public static void main(String[] args) {
TreeSet v = new TreeSet();
for (int i = 0; i < 5; i++) {
Integer valor = new Integer(i);
v.add(valor);
}
v.add(new Integer(3)); // elemento repetido
v.add(new Integer(5));
Iterator it = v.iterator();
while (it.hasNext()) {
Integer valores = (Integer)it.next();
System.out.println(valores.intValue());
} // vai imprimir 0,1,2,3,4,5
}
}
Exemplo de conjunto
• No exemplo a seguir foi redefinido o
método compareTo() para permitir que o
elemento seja inserido no conjunto.
import java.util.*;
public class Empregado implements Comparable {
public String nome;
public float salario;
public Empregado (String nome, float salario) {
this.nome = nome;
this.salario = salario;
}
public int compareTo(Object obj) {
Empregado e = (Empregado) obj;
return this.nome.compareTo(e.nome);
}
}
Exemplo de conjunto
import java.util.*;
public class AppEmp {
public static void main(String[] args) {
Empregado e1 = new Empregado("Andrés", 240);
Empregado e2 = new Empregado("Andrés", 240);
TreeSet t = new TreeSet();
t.add(e1);
t.add(e2);
Iterator it = t.iterator();
while (it.hasNext()) {
Empregado e = (Empregado)it.next();
e.imprimir();
}
}
}
Exemplo de conjunto

Se a inserção for em uma tabela hash,
os métodos equals() e hashCode()
devem ser redefinidos de forma que
objetos iguais tenham o mesmo
hashCode.
Exemplo de conjunto
import java.util.*;
public class Empregado {
...
public boolean equals(Object obj) {
if (obj != null) {
Empregado e = (Empregado) obj;
if (this.nome.equalsIgnoreCase(e.nome) )
return true;
}
return false;
}
public int hashCode() {
return this.nome.hashCode();
}
...
}
Exemplo de conjunto
import java.util.*;
public class AppHashSet {
public static void main(String[] args) {
HashSet v = new HashSet();
Empregado e1 = new Empregado("Andrés", 240);
Empregado e2 = new Empregado("Andrés", 240);
Empregado e3 = new Empregado("Danielle", 540);
v.add(e1);
v.add(e2);
v.add(e3);
Iterator it = v.iterator();
while (it.hasNext()) {
Empregado emp = (Empregado) it.next();
emp.imprimir();
}
}
}
Exemplo de mapa
import java.util.*;
public class AppTreeMap {
public static void main(String[] args) {
TreeMap v = new TreeMap();
for (int i = 0; i < 5; i++) {
Integer valor = new Integer(i);
v.put(valor, valor.toString());
}
// obter os valores como coleção
Collection c = v.values();
Iterator it = c.iterator();
while (it.hasNext()) {
String valores = (String)it.next();
System.out.println(valores);
} // vai imprimir 0,1,2,3,4
}
}
Exemplo de mapa
import java.util.*;
public class AppHashMap {
public static void main(String[] args) {
TreeMap v = new TreeMap();
Empregado e1 = new Empregado("Andrés", 240);
Empregado e2 = new Empregado("Andrés", 240);
Empregado e3 = new Empregado("Danielle", 540);
v.put(new Integer(1), e1);
v.put(new Integer(2), e2);
v.put(new Integer(3), e3);
Collection c = v.values();
Iterator it = c.iterator();
while (it.hasNext()) {
Empregado emp = (Empregado) it.next();
emp.imprimir();
}
}
Classe Vector

A seguir temos um trecho de código
que preenche um Vector.
import java.util.Vector;
public class AppVector {
public static void main(String[] args) {
Vector v = new Vector();
for (int i = 0; i < 20; i++) {
Integer valor = new Integer(i);
v.add(valor);
}
}
}
Vector

No próximo exemplo veremos como
fazer para remover e recuperar
elementos de uma estrutura do tipo
Vector.
import java.util.*;
public class AppVector2 {
public static void main(String[] arg) {
Vector v = new Vector();
for (int i = 0; i < 10; i++) {
Integer valor = new Integer(i);
v.add(valor);
}
// recuperar um elemento
Integer recuperado = (Integer)v.get(5);
System.out.println(recuperado.intValue());
v.remove(3); // remover um elemento
// percorrer os elementos
Iterator it = v.iterator();
while (it.hasNext()) {
Integer valores =
(Integer)it.next();
System.out.println(valores.intValue());
}
}
}


O método get(int i) recupera o
elemento que está na posição i do
Vector.
O método remove(int i) remove o
elemento na posição i;
Exercício

A crie uma classe conta e uma classe
VetorConta que armazene quantas
contas desejar e imprima o saldo de
cada uma, use iterator.