1 / 46

בתרגול הקודם

בתרגול הקודם. הורשה: ניתן להרחיב רק מחלקה אחת כל מה שלא private – עובר בהורשה המילה השמורה super יצירת היררכיה Object היא שורש ההיררכיה דריסה אופרטור instanceof המחלקה Object השיטות toString , equals פולימורפיזם חד כיווניות. תרגול 11. המשך תכנות מונחה עצמים. היום בתרגול.

brie
Download Presentation

בתרגול הקודם

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. בתרגול הקודם • הורשה: • ניתן להרחיב רק מחלקה אחת • כל מה שלא private – עובר בהורשה • המילה השמורה super • יצירת היררכיה • Object היא שורש ההיררכיה • דריסה • אופרטור instanceof • המחלקה Object • השיטות toString, equals • פולימורפיזם • חד כיווניות

  2. תרגול 11 המשך תכנות מונחה עצמים

  3. היום בתרגול • כללי הרשאות בהורשה • חריגות • מחלקות אבסטרקטיות

  4. כללי הרשאות (visibility modifiers) בהורשה public– שדות ושיטות המוגדרים כ-public ניתנים לגישה מתוך ומחוץ למחלקה. protected– שדות ושיטות המוגדרים כ-protectedניתנים לגישה מתוך המחלקה וממחלקות היורשות מהמחלקה, אך אינם ניתן לגישה ממחלקות אחרות *. (* ממחלקות אחרות הנמצאות ב package אחר. protected מתנהג כמו public באותו package) private – שדות ושיטות המוגדרים כ-private אינם ניתנים לגישה מחוץ למחלקה.ניסיון לגשת לשדה או שיטה כזו מחוץ למחלקה יעורר שגיאת קומפילציה.

  5. כללי הרשאות (visibility modifiers) בהורשה • שיטות לא יכולות להידרס ע"י שיטה מרמת שיתוף נמוכה יותר, זו שגיאת קומפילציה. כלומר: • לא ניתן לדרוס שיטה public עם protected או private • לא ניתן לדרוס שיטה protected עם שיטה private public classBook { public String getName() { … } } public classDictionary extends Book { protected String getName() { … } } Compilation Error שאלה: מה ההיגיון מאחורי שגיאה זו? בלעדיה הייתה מתקבלת סתירה לעקרון הפולימורפיזם Book b = new Dictionary(); System.out.println (b.getName() );

  6. כללי הרשאות (visibility modifiers) בהורשה • משתנים אינם עוברים דריסה בהורשה. • שיטות שאינן private עוברות בהורשה. • שיטות פרטיות נועדו למימוש פנימי של מחלקת האב, ואינן ניתנות לשימוש ע"י תת מחלקה. • תת-המחלקה לא מכירה את המשתנים והשיטות הפרטיים של המחלקת האב, ממנה היא יורשת, ולכן עשויה גם להכריז על משתנים ושיטות פרטיים בעלי אותו שם וחתימה. • דוגמה: • חנות היא סוג של עסק • עסק: דמי שכירות, עובדים, הוצאות חודשיות • חנות: פריטי סחורה, הוצאות חודשיות הכוללות אחזקת מלאי. • כל מחלקה מומשה ע"י מתכנתת אחרת • בכל מחלקה מימוש שונה לשיטה פרטית - calcSum()

  7. publicclass Business { protected Employee[] employees; protecteddoublemonthlyRent; ...... // calculates total monthly expenses publicdoublemonthlyExpenses() { double salaries = calcSum(); returnthis.monthlyRent + salaries; } // calculates monthly salaries privatedoublecalcSum() { double sum = 0; for (inti=0; i<this.employees.length; i=i+1) { sum = sum + this.employees[i].getSalary(); } return sum; } ...... }  קריאה לשיטה פרטית

  8. public class Shop extends Business { protected Item[] items; ...... // override: calculates total monthly expenses publicdoublemonthlyExpenses() { doubleitemPrices = calcSum(); returnitemPrices + super.monthlyExpenses(); } // No override: calculates total item prices privatedoublecalcSum() { double sum=0; for (inti=0; i<this.items.length; i=i+1) { sum = sum + this.items[i].getPrice(); } return sum; } ...... }  קריאה לשיטה פרטית שאלה: אם נשנה את המאפיין של calcSum ל-protected , מה תחשב monthlyExpenses?

  9. סיכום חוקי גישה לשיטות ושדות בהורשה ב-Java: • טיפוס המשתנה (טיפוס המצביע/ reference type) קובע בזמן הידור אילו שיטות ניתן להפעיל על המשתנה ולאילו שדות של המשתנה ניתן לגשת. • בקריאה לשיטה שאינה פרטית המופיעה במחלקת-אב ובתת-מחלקה, אם ע"י קריאה ישירה או ע"י שימוש באופרטור השייכות (.), הקוד המופעל נקבע בהתאם למחלקת האובייקט בפועלinstance type) ) שעליו מופעלת השיטה (ומשם בסריקה מלמטה למעלה לפי היררכית ההורשה) - שיטת הבצל. • שיטה פרטית נגישה רק בתוך ה-scope של המחלקה בה היא מוגדרת. בקריאה לשיטה פרטית, הקוד המופעל נקבע לפי ה-scope בו ממוקמת הקריאה. • בגישה לשדה (קריאה או השמה), ע"י גישה ישירה (ללא אופרטור השייכות), הגישה לשדה נקבעת לפי ה-scope בו ממוקמת הגישה (ומשם בסריקה מלמטה למעלה לפי היררכית ההורשה). • בגישה לשדה (קריאה או השמה) שאינו פרטי, ע"י אופרטור השייכות, הגישה נקבעת בהתאם למחלקת טיפוס המשתנהreference type) ) שעליה שייך השדה (ומשם בסריקה מלמטה למעלה לפי היררכית ההורשה). • למה זה הגיוני? • לשיטה פרטית לא ניתן לקרוא ממחלקה אחרת, לכן אם מנסים להפעיל שיטה פרטית, יש רק מקום אחד שבו אפשר לחפש אותה.

  10. דוגמה להורשה (שאלה ממבחן)

  11. publicclass A { privateintx; publicinty; public A(int x) { this.x = x; this.y = 2*x; } publicintgetX() { returnx; } publicintdoubleX() { return 2 * getX(); } publicinttripleX() { return 3 * x; } privateintsubXhelper() { returnx - 1; } publicintsubX() { returnsubXhelper(); } } publicclass B extends A { privateintx; publicinty; public B(intxA, intxB) { super(xA); this.x = xB; this.y = xA + xB; } publicintgetX() { returnx; } publicintsuperX() { returnsuper.getX(); } publicinttenTimesX() { return 10*x; } privateintsubXhelper() { returnx-2; } } A a = new A (1); A b = new B (2, 22); Output / Notes System.out.println(a.getX()); System.out.println(b.getX()); System.out.println(b.superX()); 1 22 Compilation Error !!(The method superX() is undefined for the type A) if (b instanceof B) System.out.println(b.superX()); Compilation Error !!

  12. publicclass A { privateintx; publicinty; public A(int x) { this.x = x; this.y = 2*x; } publicintgetX() { returnx; } publicintdoubleX() { return 2 * getX(); } publicinttripleX() { return 3 * x; } privateintsubXhelper() { returnx - 1; } publicintsubX() { returnsubXhelper(); } } publicclass B extends A { privateintx; publicinty; public B(intxA, intxB) { super(xA); this.x = xB; this.y = xA + xB; } publicintgetX() { returnx; } publicintsuperX() { returnsuper.getX(); } publicinttenTimesX() { return 10*x; } privateintsubXhelper() { returnx-2; } } A a = new A (1); A b = new B (2, 22); Output / Notes B bb = (B)b; System.out.println(bb.superX()); 2 System.out.println(((B)b).superX()); 2 System.out.println(a.tripleX()); System.out.println(b.tripleX()); 3 6

  13. publicclass A { privateintx; publicinty; public A(int x) { this.x = x; this.y = 2*x; } publicintgetX() { returnx; } publicintdoubleX() { return 2 * getX(); } publicinttripleX() { return 3 * x; } privateintsubXhelper() { returnx - 1; } publicintsubX() { returnsubXhelper(); } } publicclass B extends A { privateintx; publicinty; public B(intxA, intxB) { super(xA); this.x = xB; this.y = xA + xB; } publicintgetX() { returnx; } publicintsuperX() { returnsuper.getX(); } publicinttenTimesX() { return 10*x; } privateintsubXhelper() { returnx-2; } } A a = new A (1); A b = new B (2, 22); Output / Notes Run-time Error: ClassCastException: A cannot be cast to B System.out.println(((B)a).tenTimesX()); System.out.println(((B)b).tenTimesX()); System.out.println(b.doubleX()); 220 44 System.out.println(b.subX()); 1

  14. publicclass A { privateintx; publicinty; public A(int x) { this.x = x; this.y = 2*x; } publicintgetX() { returnx; } publicintdoubleX() { return 2 * getX(); } publicinttripleX() { return 3 * x; } privateintsubXhelper() { returnx - 1; } publicintsubX() { returnsubXhelper(); } } publicclass B extends A { privateintx; publicinty; public B(intxA, intxB) { super(xA); this.x = xB; this.y = xA + xB; } publicintgetX() { returnx; } publicintsuperX() { returnsuper.getX(); } publicinttenTimesX() { return 10*x; } privateintsubXhelper() { returnx-2; } } A a = new A (1); A b = new B (2, 22); Output / Notes System.out.println(a.y); System.out.println(b.y); System.out.println(((B)b).y); B bb= (B)b; System.out.println(bb.y); System.out.println(((A)bb).y); 2 4 24 24 4

  15. חריגות (Exceptions) חריגה היא אירוע המתרחש במהלך תוכנית המפר את תהליך הריצה הנורמאלי של פקודות התוכנית. לעיתים חריגות מתרחשות בגלל תקלות בלתי צפויות, כגון בעיה בקובץ אליו כותבים (למשל אין הרשאות כתיבה), ולעיתים בגלל תקלות תוכנה, כגון שליחת פרמטר לא מתאים לפונקציה.

  16. כבר נתקלנו ב-RuntimeExceptions וראינו כי ניתן לזרוקRuntimeException באמצעות throw ArithmeticException: ניסיון חלוקה באפס IndexOutOfBoundsException: חריגה ממערך NullPointerException: ניסיון לפעול על משתנה שאינו פרימיטיבי בעל ערך null

  17. Throw RuntimeException publicclass Car { privatefinalint MAX_SPEED = 210; privatefinalint MIN_SPEED = -20; privateint speed; … publicvoidsetSpeed(int speed){ if ((speed >= MIN_SPEED) && (speed <= MAX_SPEED)) this.speed= speed; else thrownewRuntimeException(“Illegal speed”); } } publicstaticvoid main(String[] args) { Car car = new Car(); car.setSpeed(300); } Output: Exception in thread "main" java.lang.RuntimeException: Illegal Speed at Car.setSpeed(Car.java:11) at Car.main(Car.java:17)

  18. סוגי Exceptions Object Exception IOException RuntimeException NullPointerException

  19. Exception • ניתן לייצר חריגהע"י פקודת throwהמייצרת את אירוע החריגה. • ישנן שתי דרכים לטפל בחריגה: • לתפוס את ה- Exception על ידי שימוש במילים השמורות tryו-catch • להעביר את ה- Exception הלאה על ידי שימוש במילה השמורה throwsבכותרת הפונקציה שאנו כותבים. (טיפול בחריגות לא הכרחי עבור (RuntimeExceptions

  20. Throw and Catch Exceptions publicclass Car { privatefinalint MAX_SPEED = 210; privatefinalint MIN_SPEED = -20; privateint speed; … publicvoidsetSpeed(int speed) throws Exception { if ((speed >= MIN_SPEED) && (speed <= MAX_SPEED)) this.speed = speed; else thrownew Exception(“Illegal speed”); } } publicstaticvoid main(String[] args) { Car car = new Car(); car.setSpeed(100); } Compilation Error

  21. Throw and Catch Exceptions publicclass Car { privatefinalint MAX_SPEED = 210; privatefinalint MIN_SPEED = -20; privateint speed; … publicvoidsetSpeed(int speed) throws Exception { if ((speed >= MIN_SPEED) && (speed <= MAX_SPEED)) this.speed = speed; else thrownew Exception(“Illegal speed”); } } publicstaticvoid main(String[] args) { Car car = new Car(); try{ car.setSpeed(300); System.out.println("Broke the speed limit !"); } catch(Exception e){ System.err.println("Caught Exception: "+e.getMessage()); } System.out.println("Current speed is "+car.getSpeed()+” km/h); } Output: Caught Exception: Illegal Speed Current speed is 0 km/h

  22. מחלקות אבסטרקטיות • כאשר רוצים לחלוק קוד משותף בין מספר מחלקות למרות שאין רצון לאפשר יצירת אובייקטים ממחלקת האב. • מחלקת האב: • מכילה קוד משותף. • קובעת אילו שיטות אבסטרקטית על תתי המחלקות לממש. • תת-מחלקה קונקרטית מממשת שיטות אבסטרקטיות.

  23. מחלקות אבסטרקטיות public abstractclass<name> { public abstractvoid <method name> ( ... ); … } • במחלקה אבסטרקטית יכולות להיות שיטות רגילות, כמו בכל מחלקה. • בנוסף יכולות להיות לה שיטות אבסטרקטיות: שיטות שההגדרה שלהן קיימת אבל אין להן מימוש. • אנו מכריזים על מחלקה או על שיטה כאבסטרקטית בעזרת המילה השמורה abstract.

  24. מחלקות אבסטרקטיות • מחלקה אבסטרקטית - לא ניתן ליצור ממנה מופעים. publicabstractclass Game { public Game() { … } … } Game g = new Game(); // Compilation error! • מחלקה שמרחיבה מחלקה אבסטרקטית ולא מממשת את כל השיטות האבסטרקטיות, חייבת להיות אבסטרקטית בעצמה.

  25. Spy Robot • Spy Robot (רובוט מעקב) הינו רובוט הנשלט מרחוק ומאפשר צילום תמונות ושליחתן. • רובוט מעקב יכול לבצע את הפעולות הבאות: • לצלם תמונות ולשדר אותן • לזוז קדימה / אחורה • להסתובב ימינה / שמאלה

  26. Spy Robot • נסתכל על 2 רובוטי מעקב • שניהם יכולים לצלם תמונות ולשדר באותה דרך אך הם זזים בדרכים שונות.

  27. Spy Robot publicabstractclass SpyRobot { private String model; public SpyRobot(String model) { this.model=model; } public String getModel() { returnthis.model; } publicabstractvoid moveForward(); publicabstractvoid moveBackward(); publicabstractvoid turnLeft(); publicabstractvoid turnRight(); publicvoid takePicture() { ... } publicvoid chargeBattery() { ... } }

  28. Roboquad – Spy Robot publicclassLegsSpyRobotextendsSpyRobot { publicLegsSpyRobot() { super("Roboquad"); } publicvoidmoveForward() { for(inti=0; i<4; i++) this.moveLeg(i, 1); } publicvoidmoveBackward() { for(inti=0; i<4; i++) this.moveLeg(i, -1); } publicvoidturnLeft() { this.moveLeg(0,-1); this.moveLeg(1,-1); this.moveLeg(2,1); this.moveLeg(3,1); } // direction {1=forward, -1=backward} privatevoidmoveLeg(intlegId, intdir) { ... }; } 3 1 2 0 publicvoid turnRight() { this.moveLeg(0,1); this.moveLeg(1,1); this.moveLeg(2,-1); this.moveLeg(3,-1); }

  29. Spyke – Spy Robot publicclassWheelsSpyRobotextendsSpyRobot { publicWheelsSpyRobot() { super("Spyke"); } publicvoidmoveForward() { this.turnWheels(1,1); } publicvoidmoveBackward() { this.turnWheels(-1,-1); } publicvoidturnLeft() { this.turnWheels(0,-1); } publicvoidturnRight() { this.turnWheels(-1,0); } // direction {1=forward, 0=stop, -1=backward} privatevoidturnWheels(intrightDir,intleftDir) { ... }; // move features publicvoidwaveHands() { ... } }

  30. Fly – Spy Robot האם את זה אתם כבר יכולים לממש לבד ?

  31. דוגמא נוספת • נממש משחקים מתורת המשחקים ע"י הורשה: • משחק מוגדר על ידי מערכת של פעולות אפשריות ושיטת ניקוד. • במשחק משחקים שני שחקנים כאשר שני השחקנים בוחרים פעולה בו-זמנית. • בהינתן שתי הבחירות של השחקנים יקבלו השחקנים ניקוד ע"פ בחירתם.

  32. דוגמה: אבן נייר ומספריים • בחירה מבין שלוש הפעולות האפשריות (אבן, נייר או מספריים). • אבן שוברת מספריים. • מספריים גוזרים נייר. • נייר עוטף אבן. • http://www.youtube.com/watch?v=_PUEoDYpUyQ

  33. דוגמה: דילמת האסיר • המשטרה עוצרת שני עבריינים שביצעו פשע משותף, ומפרידה ביניהם לצורך חקירה. • המשטרה מציעה לכל אחד מהם להעיד נגד רעהו, וכפרס מובטח לעד עונש מופחת. • בחירה מבין הפעולות האפשריות: להעיד או לשתוק. • ניקוד: • אם שניהם יעידו, ייכנס כל אחד מהם לכלא לחמש שנים. • אם רק אחד מהם יעיד ורעהו ישתוק, העד יצא מיד לחופשי וחברו ייכלא ל-15 שנה. • אם שניהם ישתקו, יכנס כל אחד מהם לשנה בכלא.

  34. המחלקות שעלינו לממש • פעולה Action • שם הפעולה ("אבן") • שחקן Player • שם השחקן (" Andrea Farina ") • מספר נקודות • בחירת פעולה (מהלך) מתוך קבוצת פעולות אפשריות. • משחק Game • קבוצת פעולות אפשריות • שיטת ניקוד • 2 שחקנים • שם המשחק

  35. מימוש המחלקה של פעולה כללית publicclass Action { private String name; public Action(String name) { this.name = name; } public String getName(){ returnthis.name; } publicboolean equals(Object other) { booleanans = false; if(other instanceof Action) ans = this.name.equals(((Action)other).name); returnans; } }

  36. מימוש המחלקה של שחקן כללי publicabstractclass Player { private String name; privateintscore; public Player(String name){ this.name = name; this.score = 0; } publicabstract Action selectAction(Action[] actions); publicbooleanisWinner(Player p){ return (this.score > p.getScore()); } publicvoidupdateScore(int score){ this.score = this.score + score; } publicintgetScore(){ returnthis.score; } }

  37. מימוש שחקן אקראי publicclass RandomPlayer extends Player{ public RandomPlayer(String name) { super(name); } public Action selectAction(Action[] actions){ int randIdx = (int)(Math.random()*actions.length); return actions[randIdx]; } }

  38. מימוש שחקן עיקבי publicclass ConsecutivePlayer extends Player { privateintlastIdx; public ConsecutivePlayer(String name) { super(name); this.lastIdx = 0; } public Action selectAction(Action[] actions) { this.lastIdx = (this.lastIdx + 1) % actions.length; return actions[this.lastIdx]; } }

  39. מימוש משחק כללי publicabstractclass Game { private Player p1, p2; private String name; //game name protected Action[] actions; // the set of actions public Game(Player p1, Player p2, String name){ this.p1 = p1; this.p2 = p2; this.name = name; this.initActions(); } // There is no real list of actions in a general game protectedabstractvoid initActions(); …

  40. מימוש משחק כללי (המשך) publicabstractclass Game { … publicvoid play(intturnCount) { for (inti=0; i<turnCount; i=i+1) this.playSingleTurn(); } privatevoidplaySingleTurn() { /* the selection order is not important * as each player does not * know the choice of the other player */ Action a1 = this.p1.selectAction(actions); Action a2 = this.p2.selectAction(actions); this.rewardPlayers(a1, a2); } // There is no real scoring strategy in a general game protectedabstractvoidrewardPlayers(Action a1, Action a2); …

  41. מימוש משחק כללי (המשך) publicabstractclass Game { … public Player getWinner () { if (this.p1.isWinner(this.p2)) returnthis.p1; else returnthis.p2; } protected Player getFirstPlayer() { returnthis.p1; } protected Player getSecondPlayer() { returnthis.p2; } }

  42. מימוש המשחק אבן נייר ומספריים publicclass RockPaperScissors extends Game{ public RockPaperScissors(Player p1, Player p2) { super(p1, p2, "Rock Paper Scissors"); } protectedvoid initActions(){ this.actions = new Action[3]; this.actions[0] = new Action("rock"); this.actions[1] = new Action("paper"); this.actions[2] = new Action("scissors"); } ...

  43. protectedvoidrewardPlayers(Action a1, Action a2) { int p1score = 0; if (!(a1.equals(a2))) {// Different actions if((a1.getName().equals("rock") && a2.getName().equals("scissors")) || (a1.getName().equals("paper") && a2.getName().equals("rock")) || (a1.getName().equals("scissors") && a2.getName().equals("paper"))) { p1score = 1; } else { p1score = -1; } } this.getFirstPlayer().updateScore(p1score); this.getSecondPlayer().updateScore(-p1score); } }

  44. מימוש המשחק דילמת האסיר publicclass PrisonerDilemmas extends Game{ public PrisonerDilemmas(Player p1, Player p2) { super(p1, p2, "Prisoner's Dilemma"); } protectedvoid initActions(){ this.actions = new Action[2]; this.actions[0] = new Action("silent"); this.actions[1] = new Action("blame"); } ...

  45. protectedvoidrewardPlayers(Action a1, Action a2) { if (a1.equals(a2)) { // Same actions if (a1.getName().equals("blame") {// blame & blame this.getFirstPlayer().updateScore(-5); this.getSecondPlayer().updateScore(-5); } else { // silent & silent this.getFirstPlayer().updateScore(-1); this.getSecondPlayer().updateScore(-1); } } else { // Different actions if (a1.getName().equals("blame") { // blame & silent this.getFirstPlayer().updateScore(0); this.getSecondPlayer().updateScore(-15); } else { // silent & blame this.getFirstPlayer().updateScore(-15); this.getSecondPlayer().updateScore(0); } } } }

More Related