Programación Orientada a Objetos Curso 2015/2016. Ejercicios sobre colecciones y Java 8

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1 Programación Orientada a Objetos Curso 2015/2016 Ejercicios sobre colecciones y Java 8 Previo Descárgate de la sección de prácticas de la página web de la asignatura (dis.um.es/docencia/poo) el proyecto Colecciones-Java8 e impórtalo en Eclipse. Este proyecto contiene la implementación del problema de la subasta. El enunciado de este problema también lo puedes encontrar en la web. A la clase Usuario se le han añadido dos atributos que no se contemplan en el problema de la subasta (fecha de nacimiento y correo electrónico) para favorecer la definición de los ejercicios relacionados con las nuevas propiedades de Java 8. Colecciones ordenadas Añade al paquete pruebas del proyecto que te has descargado, la clase PruebaColeccionesOrdenadas e incluye el método main para realizar los siguientes ejercicios. Conjuntos ordenados: - Declara y construye un conjunto ordenado (TreeSet) que almacene cadenas (String). - Introduce varias cadenas en el conjunto. - Realiza un recorrido (for each) del conjunto y comprueba que el iterador retorna los elementos ordenados según el orden lexicográfico de las cadenas (orden alfabético). Este comportamiento se debe a que las cadenas implementan la interfaz Comparable<T>, es decir, tienen un orden natural. - Implementa el orden natural de la clase Usuario. El orden natural debe basarse en el orden alfabético del nombre de usuario. Utiliza el método compareto de la clase String para comparar los nombres de los usuarios. - Declara y construye un conjunto ordenado de usuarios. - Construye varios usuarios y añádelos al conjunto. Observa que si introducimos varios usuarios con el mismo nombre sólo el primero que se inserte permanece en el conjunto. Un conjunto ordenado determina que un elemento es repetido si en la comparación obtiene el valor 0. Por tanto, es recomendable que la implementación del orden natural sea consistente con la igualdad (equals). - Recorre el conjunto y muestra los usuarios. Observa que el iterador retorna los elementos según el orden natural. - Implementa un comparador de usuarios (interfaz java.util.comparator<t>) que ordene los usuarios según el orden alfabético inverso de sus nombres. - Declara y construye un conjunto ordenado de usuarios que aplique el orden implementado por el comparador anterior. Añade usuarios a la colección (método addall) y realiza un recorrido para comprobar que el orden es el correcto. - Utiliza los métodos sort de la clase Collections para ordenar la lista, según el orden natural y con el comparador de orden inverso. Muestra el contenido de la lista tras ambas ordenaciones. 1/8

2 Mapas con claves ordenadas: - Declara y construye un mapa ordenado (TreeMap) que asocie cadenas (String) con objetos usuario. - Recorre el último conjunto ordenado e inserta en el mapa los objetos del conjunto. Utiliza el nombre del usuario como clave en el mapa. - Recorre las claves del mapa ordenado (método keyset) y muestra por la consola las claves. Observa que el mapa retorna las entradas ordenadas por clave. Por defecto, utiliza el orden natural de la clase que actúa de clave (String). - Implementa un comparador de cadenas que implemente el orden alfabético inverso. Para ello utiliza el orden natural de las cadenas (método compareto). - Declara y construye un mapa ordenado que utilice el comparador. Introduce las entradas del mapa anterior al nuevo mapa. - Recorre y muestra por la consola las claves del mapa. Observa que las claves están ordenadas aplicando el orden del comparador. Ejercicios colecciones: Crea un paquete colecciones y añade una clase Utilidades que contenga los siguientes métodos de clase (static). 1. Implementa un método que tenga como parámetro un argumento de tamaño variable de tipo String y que retorne un mapa ordenado que asocie cadenas con el número de repeticiones en el parámetro del método. Por ejemplo, si es llamado con metodo("hola", "examen", "hola") retornará un mapa ordenado que asociaría a la cadena examen el valor 1 y a la cadena hola el valor Escribe un método en Java que tenga como parámetro un mapa que asocie cadenas con enteros y que devuelva un conjunto con las cadenas que tienen asociado un número par. 3. La moda es el valor (o valores) de una serie de números que más veces se repite. Por ejemplo, la moda de la serie {2, 3, 3, 3, 4, 5, 4, 6, 4 es {3, 4. En el caso de que no se repita ningún valor la serie no tiene moda. Implementa un método que reciba como parámetro una serie de números de tamaño variable y devuelva una lista que contenga la moda de dicha serie. 4. Escribe un método genérico que reciba como parámetro una colección de elementos y retorne una nueva colección formada por los elementos de la original sin repetidos. 5. Programa un método genérico que acepte como parámetro un mapa que asocie cadenas con cualquier otro tipo de datos y retorne un conjunto con los valores almacenados en el mapa 2/8

3 Java 8 Caso de estudio Supongamos que al administrador del sistema de subastas le interesa disponer de una funcionalidad que le permita ejecutar cualquier tipo de acción (por ejemplo, enviar un correo electrónico) sobre todos los usuarios registrados que satisfagan un criterio (por ejemplo, aquellos que sea su cumpleaños). Vamos a analizar diferentes alternativas para implementar esta funcionalidad. Entre estas alternativas encontraremos primero soluciones Java 7 y posteriormente la aplicación de las nuevas características de Java 8. Enfoque 1: Definir métodos de búsqueda El enfoque más simple es implementar en una clase de utilidades (clase Utils) tantos métodos diferentes como criterios de búsqueda y acciones queramos aplicar sobre los usuarios registrados. Por ejemplo, public class Utils { public static void imprimirusuariosmayoresde(list<usuario> usuarios, int edad){ for (Usuario usuario : usuarios){ if (usuario.getedad() >= edad) CRITERIO System.out.println(usuario); ACCIÓN public static void imprimirusuariosenrangoedad(list<usuario> usuarios, int edadmin, int edadmax){ for (Usuario usuario : usuarios){ if (usuario.getedad() >= edadmin && usuario.getedad() <= edadmax) System.out.println(usuario); No obstante, este enfoque no es un buen diseño dado que implementamos métodos prácticamente iguales y las condiciones de búsqueda pueden ser muy amplias y pueden ir cambiando. Enfoque 2: Definir los criterios de búsqueda en una clase separada Una mejora al código anterior consiste en definir cada criterio de búsqueda en una clase separada. De esta manera, podemos definir un método que imprima los usuarios que cumplan el criterio que se establece como parámetro: public static void imprimirusuarios(list<usuario> usuarios, Criterio criterio){ for (Usuario usuario : usuarios) if (criterio.test(usuario)) System.out.println(usuario); 3/8

4 El método imprimirusuarios es un ejemplo de aplicación del patrón estrategia. El criterio de búsqueda (estrategia) se define en una interfaz que incluye el método test. Este método recibe como parámetro un objeto de tipo Usuario y devuelve un valor boolean que indica si el usuario cumple o no el criterio de búsqueda. public interface Criterio { boolean test(usuario usuario); De esta forma, tendremos que implementar tantas clases como criterios de búsqueda necesitemos. Por ejemplo, el criterio que seleccione los usuarios jóvenes, esto es mayores de edad y menores de 35 años. public class UsuariosJovenes implements Criterio public boolean test(usuario usuario) { return usuario.getedad() >= 18 && usuario.getedad() < 35; Para imprimir los usuarios jóvenes, tendremos que pasar como parámetro al método imprimirusuarios un objeto de la clase que implementa el criterio de búsqueda (o selección) de usuarios: public class Programa { public static void main(string[] args) { LinkedList<Usuario> usuarios = new LinkedList<Usuario>();... //Se omite la creación de Usuarios e inserción en la lista Utils.imprimirUsuarios(usuarios, new UsuariosJovenes()); Enfoque 3: Utilizar clases anónimas para definir los criterios El enfoque anterior tiene el inconveniente de que se implementan muchas clases, y algunas de ellas sólo se van a utilizar en un punto del código. En lugar de crear una clase por cada criterio, se pueden utilizar clases anónimas para especificar el criterio en el momento de hacer la llamada al método imprimirusuarios: Utils.imprimirUsuarios(usuarios, new Criterio(){ public boolean test(usuario usuario){ return usuario.getedad() >= 18 && usuario.getedad() < 35; ); 4/8

5 Enfoque 4: Utilizar expresiones lambda para especificar el criterio de búsqueda (Java 8) Dado que la interfaz Criterio que hemos definido contiene un solo método (método test), es un ejemplo de interfaz funcional, que se introduce en Java 8. Una característica útil de este tipo de interfaz es que cuando se implementa se puede omitir el nombre del método y el tipo de la interfaz. Así, en lugar de utilizar una clase anónima, cuando se llama al método imprimirusuarios, se puede pasar como parámetro una expresión lambda que especifica el comportamiento del método test de la interfaz. Utils.imprimirUsuarios(usuarios, usuario -> usuario.getedad() >= 18 && usuario.getedad() < 35); Enfoque 5: Utilizar las interfaces funcionales predefinidas (interfaz Predicate) La librería de Java proporciona varias interfaces funcionales de utilidad en el paquete java.util.function, como por ejemplo, la interfaz Predicate<T>. public interface Predicate<T> { boolean test(t elem); La definición de esta interfaz coincide con la definición de la interfaz Criterio que hemos implementado previamente (Enfoque 2), con la diferencia de que el predicado se define de forma genérica. Puesto que el lenguaje proporciona ya este tipo de datos, no merece la pena implementar un tipo tan sencillo en nuestra aplicación y podemos reutilizar el que nos ofrece la librería de Java. Así, la versión del método imprimirusuario quedaría como sigue: public static void imprimirusuariospredicado(list<usuario> usuarios, Predicate<Usuario> criterio){ for (Usuario usuario : usuarios) if (criterio.test(usuario)) System.out.println(usuario); La forma de invocar a esta versión de imprimirusuarios es igual a la utilizada en el enfoque 4, en el que hacíamos uso de las expresiones lambda. Utils.imprimirUsuariosPredicado(usuarios, usuario -> usuario.getedad() >= 18 && usuario.getedad() < 35); Enfoque 6: Utilizar expresiones lambda para especificar la acción (interfaz Consumer) La funcionalidad planteada en el caso de estudio requería que se pudiera aplicar cualquier acción sobre los usuarios que cumplieran un determinado criterio. En el código implementado hasta el momento, se puede especificar el criterio de selección de los 5/8

6 usuarios, pero la acción a realizar es fija, imprimir el usuario. Podemos generalizar el método de manera que la acción que se va a aplicar, sobre los usuarios que cumplen el criterio de selección, también pueda ser establecida en el método. Para especificar la acción a realizar sobre los objetos seleccionados se puede utilizar otra de las interfaces funcionales predefinidas, la interfaz java.util.function.consumer<t>. Esta interfaz contiene el método void accept(t t), que acepta un objeto y aplica alguna acción sobre él, sin retornar nada, por ejemplo, imprimir en la consola. Utilizando esta interfaz el método imprimirusuarios se puede generalizar como sigue: public static void procesarusuarios(list<usuario> usuarios, Predicate<Usuario> criterio, Consumer<Usuario> accion){ for (Usuario usuario : usuarios){ if (criterio.test(usuario)) accion.accept(usuario); La forma de invocar a este método, utilizando expresiones lambda, para imprimir todos los usuarios jóvenes registrados sería: Utils.procesarUsuarios(usuarios, usuario -> usuario.getedad() >= 18 && usuario.getedad() < 35, usuario -> System.out.println(usuario)); De forma alternativa, cuando el parámetro es una interfaz funcional, en lugar de una expresión lambda, también es posible pasar como parámetro una referencia a un método. Así, la llamada también podría hacerse de la siguiente forma: Utils.procesarUsuarios(usuarios, usuario -> usuario.getedad() >= 18 && usuario.getedad() < 35, System.out::println); La invocación al método procesarusuarios realiza las siguientes acciones: 1) Obtiene un usuario de la colección de usuarios. 2) Comprueba si cumple la condición establecida en el predicado (Predicate). 3) Ejecuta una acción sobre el objeto que cumple el predicado (Consumer), en este caso mostrarlo en la consola. Enfoque 7: Utilizar streams para procesar los objetos de una colección En lugar de definir un método que se encargue de procesar los objetos de la colección utilizando un iterador, se puede utilizar un stream (java.util.stream) de la colección (secuencia de objetos que contiene) y las operaciones que proporciona. Estas operaciones incluyen, entre otras, las funcionalidades para filtrar objetos (filter) y para aplicar una misma acción sobre todos los objetos de la secuencia (foreach). Así, no necesitaríamos la clase Utils y la funcionalidad para imprimir todos los usuarios jóvenes quedaría como sigue: 6/8

7 usuarios.stream().filter(usuario -> usuario.getedad() >= 18 && usuario.getedad() < 35).forEach(usuario -> System.out.println (usuario)); Los streams también proporcionan, entre otras, una operación para obtener un nuevo stream con el resultado de la correspondencia del objeto original con otro (map). Así, la funcionalidad para imprimir el de todos los usuarios jóvenes sería: usuarios.stream().filter(usuario -> usuario.getedad() >= 18 && usuario.getedad() < 35).map(usuario -> usuario.get ()).foreach( -> System.out.println ( )); Ejercicios sobre streams NOTA: En la sección anterior no se utilizan todas las operaciones soportadas por los streams (filter, sorted, map, foreach, anymatch, nomatch, allmatch, count). Revisa las transparencias del Tema 6 de teoría para completar la información que aquí aparece y poder implementar los ejercicios propuestos. Crea la clase PruebaStreams en el paquete pruebas con un método main en el que implementaremos la siguiente funcionalidad utilizando los streams y las expresiones lambda. Previo: Copia en el método main de la clase PruebaStreams, el código del programa de la clase PruebaSubasta hasta la creación, e inserción de elementos, en la lista de usuarios. Crea e inserta las subastas en otra colección. 1) Cuenta los usuarios que tienen cuenta de correo en Gmail. Muestra el resultado en la consola. 2) Mostrar por la consola los nombres de usuarios que sean propietarios de subastas ordenados por orden alfabético inverso. 3) Mostrar por la consola los nombres de los productos cuyas subastas hayan recibido alguna puja ordenados alfabéticamente. 4) Mostrar por la consola el nombre de los productos de aquellas subastas que hayan recibido pujas superiores a 50 euros. 5) Consultar si hay usuarios que hayan ganado alguna subasta y que sean propietarios de subastas. 6) Crea un conjunto vacío de pujas, añade a ese conjunto todas las pujas que se hayan realizado en las subastas. 7/8

8 Ejercicios de exámenes anteriores relacionados con Java 8 (Febrero 2015) Utilizando el modelo de procesamiento basado en streams, y supuesta una variable List<Integer> datos; muestra por la consola el número de elementos de la colección que estén comprendidos entre 0 y 10, ambos inclusive. (Junio 2015) Declara un método que pueda aceptar como parámetro un constructor sin argumentos de cualquier colección de cadenas. El método retornará una colección obtenida a partir del constructor con un solo elemento, la cadena vacía. Escribe un ejemplo que muestre el uso de este método. (Julio 2015) Ejercicios: a) Define una variable de tipo predicado que evalúe si un entero es par. b) Utilizando el modelo de procesamiento basado en streams, y el predicado anterior, obtén una lista que contenga sólo los números pares, ordenados de menor a mayor, de una lista de enteros. 8/8