CSI 1502Principes fondamentaux de conception de logiciels

Chapitre 6: Tableaux de données

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Objectifs d'apprentissage:Tableaux de données

Comprendre comment faire les activités suivantes: Declarer et utiliser des tableaux de données Passer des tableaux de données et des éléments

de tableaux de données comme paramètres Declarer et utiliser des tableaux d'objets Trier les éléments dans un tableau: Tri par

sélection et tri par insertion

Partie B: Après la semaine d'étude Tableaux à plusieurs dimensions La classe ArrayList Polygones et polylignes; types de bouton

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Tableaux de données: Liste ordonnée de valeurs

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

79 87 94 82 67 98 87 81 74 91

Un tableau de taille N est indexé de zéro à N-1Un tableau de taille N est indexé de zéro à N-1

notes

Le tableau Le tableau en entieren entiera un noma un nom

Chaque valeur a un Chaque valeur a un indexindex numérique numérique

Ce tableau contient 10 valeurs qui sont indexées de 0 à 9Ce tableau contient 10 valeurs qui sont indexées de 0 à 9

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Tableaux de données (suite)

On réfère à une valeur particulière dans le tableau à l'aide du nom du tableau suivi par l'index entre paranthèses carrées

Par exemple, the expression

notes[2]

réfère à la valeur 94 (qui est la 3ieme valeur dans le tableau)

Dans Java, le tableau est un objet Alors le nom du tableau est une variable

référence à un objet, et le tableau doit être instancier

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Exemples de tableaux

notes[2] = 89;

int premier = 5;

notes[premier] = notes[premier] + 2;

moyenne = (notes[0] + notes[9])/2;

System.out.println ("Max = " + notes[5]);

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Tableaux de données (suite)

Un tableau contient plusieurs valeurs du même type

Ce type peut être un type primitif ou une référence à object

Alors, on peut créer un tableau d'entiers, ou un tableau de caractères, ou un tableau d'objets String, etc.

Le tableau notes peut être déclaré comme suit int[] notes = new int[10];

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Declarer des tableaux: Exemples

float[] prix = new float[500];

boolean[] drapeaux;

drapeaux = new boolean[20];

char[] codes = new char[1750];

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Vérification de bornes:Vérification d'erreurs

Lorsqu'un tableau est créé, il est de taille fixe

Un index utilisé dans une référence de tableau doit spécifier un élément valide

Voulant dire, l'index doit être dans les bornes (0 à N-1)

L'interpréteur Java déclenche l'exception ArrayIndexOutOfBoundsException si l'index du tableau est hors des bornes

Ceci est la vérification de bornes automatisée

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Vérification de bornes:Un exemple

Par exemple, si un tableau codes contient 100 valeurs, il peut seulement être indexé de 0 à 99

Si compteur a la valeur 100, alors la référence qui suit va déclencher une exception:

System.out.println (codes[compteur]);

Il est commun d'introduire des erreurs off-by-one quand on utilise des tableaux

for (int index=0; index <= 100; index++)codes[index] = index*50 + epsilon;

problême

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Vérification de bornes :Utiliser length

Chaque objet tableau a une constante publique appelée length qui stocke la taille du tableau

Elle est référencée utilisant le nom du tableau (comme tout autre objet):

notes.length

Notez que length contient le nombre d'éléments, et non pas le plus grand index, i.e., la valeur de length est plus grand index

+ 1

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Vérification de bornes: Extrait de ReverseOrder.java (p.325)

{ double[] numbers = new double[10];

System.out.println(“Size :” + numbers.length);

for (int index = 0; index < numbers.length; index++){ System.out.println(“Enter number “ + (index + 1) + “ : “); numbers[index] = Keyboard.readDouble());}// print in reverse orderfor (int index = numbers.length-1; index >= 0; index--)

{ System.out.println(numbers[index] + “ “);}

}

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Syntaxe alternative pour la déclaration de tableau:Pas nécessaire!

Les paranthèses carrées du type de tableau peuvent être associé au type d'élément ou au nom du tableau

Alors les deux déclarations suivantes sont équivalentes:

float[] prix;

float prix[];

Le premier format est généralement plus lisible!!!

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Listes d'initialisation:Affecter des valeurs

Notez que lorsqu'on utilise une liste d'initialisation:

l'opérateur new n'est pas utilisé

la taille n'est pas spécifié

La taille du tableau est déterminée par le nombre de valeurs dans la liste d'initialisation

Une liste d'initialisation peut seulement être utilisé lors de la déclaration d'un tableau

char[] letterGrades = {‘A’, ‘B’, ‘C’, ‘D’, ‘E’, ‘F’};

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Listes d'initialisation : Extrait de Primes.java (p.330)

…

int[] primeNums = {2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19};

System.out.println(“Array length :” + primeNums.length);

System.out.println(“The first prime numbers”);

for (int scan = 0; scan < primeNums.length; scan++)

System.out.println(primeNums[scan] + “ “);

…

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Utiliser les tableaux comme paramètres

Un tableau en entier peut être passé comme paramètre à une méthode

Comme tout autre objet, la référence au tableau est passée, qui a comme effet que les paramètres formels et actuels sont des alias Changer un élément dans le tableau à l'intérieur de

la méthode va changer l'original

Un élément de tableau peut être passé à une méthode aussi, mais suit les règles de passage de paramètres qui applique au type de cet élément

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Utiliser les tableaux d'objets

La déclaration suivante réserve de l'espace pour 25 références à des objets de type String

String[] words = new String[25];

Mais ne crée pas les objets String comme tel

Chaque objet stocké dans un tableau doit être instancié séparément

Voir GradeRange.java (page 332)

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Tableaux d'objets :Extrait de GradeRange.java (pp.332)

…

int[] cutoff = {95, 90, 87, 83, 80};

String[] grades = (‘A+’, ‘A’, ‘A-’, ‘B+’, ‘B’);

for (int level = 0; level < cutoff.length; level++)

System.out.println(grades[level] + “ “ + cutoff[level]);

…OutputA+ 95A 90A- 87B+ 83B 80

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Arguments de ligne de commande:A propos Main (finalement!)

La signature de la méthode main indique qu'elle prend un tableau d'objets String comme paramètre

Ces valeurs parviennent des arguments de ligne de commande qui sont fournit lorsque l'interpréteur est invoqué

Par exemple, l'exécution de la commande suivante passe un tableau de trois objets String à main:

> java DoIt pennsylvania texas california

Ces chaînes de caractères sont stockées dans le paramètre aux indexes 0-2

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A propos Main (String[] args):NameTag.java (p.334)

public class NameTag

{

public static void main (String[] args)

{

System.out.println();

System.out.println(“ “ + args[0]);

System.out.println(“My name is “ + args[1]);

}

}> java NameTag Hello Sue

HelloMy name is Sue> java NameTag Hello James

HelloMy name is James

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Utiliser les tableaux d'objets

Des objets peuvent avoir des tableaux comme variables d'instance

Alors, plusieurs structures utiles peuvent être créé avec des tableaux et des objets

Le concepteur de logiciel doit déterminer soigneusement une organisation des données et des objets qui est applicable à la situation

Voir CD Collection example, p.335, 337-338

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Programme CD Collection:diagramme UML

Tunes

+ main (args : String[]) : void

+ addCD (title: String, artist: String, cost: double, tracks:int): void+ toString( ): String- increaseSize(): void

1

n

CDCollection

- collection : CD[]- count: int- totalCost: double

+ toString() : String

- title : String- artist : String- cost : String- tracks : int

CD

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Exemple CD Collection: Tunes.java (Programme pilote)

public class Tunes{ public static void main (String[] args){

CDCollection music = new CDCollection();

music.addCD("So far so good", "Bryan Adams", 14.96, 14);music.addCD("Enrique", "Enrique Iglesias", 15.96, 13);

System.out.println(music);}

}

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Exemple CD Collection: CDCollection.java

public class CDCollection{ private CD[] collection;

private int count;private double totalCost;

public CDCollection() // the constructor{

collection = new CD[100];count = 0;totalCost = 0.0;

}//Adds a CD to the collectionpublic void addCD(String title, String artist, double cost, int tracks){

if (count == collection.length)increaseSize();

collection[count] = new CD(title, artist, cost, tracks);totalCost += cost;count++;

} Suite..

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Exemple CD Collection: CDCollection.java (suite)// double the size of the collection private void increaseSize(){

CD[] temp = new CD[collection.length * 2];

for (int cd = 0; cd < collection.length; cd++)temp[cd] = collection[cd];

collection = temp;}

public String toString(){

String report = " ";

for (int cd = 0; cd < count; cd++)report += collection[cd].toString() + "\

n";

return report;} }

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Exemple CDCollection:CD.java

public class CD{

private String title, artist;private double cost;private int tracks;

// The constructorpublic CD (String name, String singer, double price, int numTracks){

title = name;artist = singer;cost = price;tracks = numTracks;

}

// the toString for printingpublic String toString(){

String description;

description = title + "\t" + artist;

return description;} }

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Tri de tableaux Le triage est le processus d'ordonner une liste

d'éléments Il y a plusieurs algorithmes pour trier une liste

d'élements Ces algorithmes peuvent varier en performance

Nous allons examiner deux algorithmes spécifiques: Tri par sélection Tri par insertion

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Tri par sélection: En général

L'approche pour le tri par sélection: Choisissez un item et placez-le dans sa position

finale dans le tableau trié Répétez pour tous les autres items

En plus de détailles: Trouvez le plus petit item dans la liste Échangez-le avec l'item dans la 1ere position Trouvez le prochain plus petit item dans la liste Échangez-le avec l'item dans la 2e position Répétez jusqu'à ce que tous les items soient dans la

bonne ordre

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Tri par sélection:La méthode Selection Sort

Un exemple:

original: 3 9 6 1 2

smallest is 1: 1 9 6 3 2

smallest is 2: 1 2 6 3 9

smallest is 3: 1 2 3 6 9

smallest is 6: 1 2 3 6 9

Voir SortGrades.java (page 342) Voir Sorts.java (page 343) -- la méthode selectionSort

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Tri par sélection:La méthode selectionSort

public static void selectionSort (int[] numbers){

int min, temp;

for (int index = 0; index < numbers.length – 1; index++){

min = index;for (int scan = index+1; scan < numbers.length; scan++)

if (numbers[scan] < numbers[min])min =scan;

// Swap the valuestemp = numbers[min];numbers[min] = numbers[index];numbers[index] = temp;

}}

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Tri par insertion: En général

L'approche pour le tri par insertion: Choisissez un item et insérez-le dans la sous-liste triée dans

la bonne ordre Répétez jusqu'à ce que tous les items soient insérés

En plus de détailles: Considérez le 1er item comme étant la sous-liste triée (avec

un item) Insérez le 2e item dans la sous-liste triée, en faisant décaler

le 1er item si nécessaire pour pouvoir insérer le nouvel item Insérez le 3e item dans la sous-liste triée (de deux items),

en faisant décaler les items comme nécessaire Répétez jusqu'à ce que tous les items soient insérés dans la

bonne ordre

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Tri de tableaux:Tri par insertion

Un exemple:

original: 3 9 6 1 2

insert 9: 3 9 6 1 2

insert 6: 3 6 9 1 2

insert 1: 1 3 6 9 2

insert 2: 1 2 3 6 9

Voir Sorts.java (page 343) -- la méthode insertionSort

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Tri par insertion:La méthode insertionSort

public static void insertionSort (int[] numbers){

for (int index = 1; index < numbers.length; index++){

int key = numbers[index];int position = index;

while (position > 0 && numbers[position – 1] > key){

numbers[position] = numbers[position – 1];position --;

}numbers[position] = key;

}}

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Comparaison de tri:Sélection et insertion

Les tris par sélection and par insertion sont similaires en performance

Ces deux tris ont une boucle extérieure qui fait l'analyse de tous les éléments et une boucle intérieure qui compare la valeur de la boucle extérieure avec presque toutes les valeurs de la liste

Alors, il faut environ n2 comparaisons pour obtenir une liste triée de taille n Nous disons donc que ces tris sont d'ordre n2

Il y a autres tris qui sont plus efficaces: order n log2 n

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Tri d'objets: Un exemple

L'ordre d'une collection d'objets doit être défini par la personne qui définie la classe

Rappelez-vous qu'une interface Java peut être utilisé pour guarantir qu'une classe particulière implémentera des méthodes particulières

On peut utiliser l'interface Comparable et la méthode CompareTo pour développer un tri générique pour un ensemble d'objets

Voir SortPhoneList.java et Contact.java (page 347-348)