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第 7 單元

第 7 單元. 7-1 物件 ( 抽象 ) 的資料型態及相關類別 (Abstract Data Types) 7-2 內部類別 (Inner Class). 7-1 物件 ( 抽象 ) 的資料型態 Object Data Types/ADT-Abstract Data Type. 抽象與封裝是設計物件的基本觀念，物件的使用者不需要知道物件內部的長相 ( 這是所謂的抽象 ) ，也不被允許直接接觸物件內部的資料 ( 這是所謂的封裝 ) 。以此觀念設計的物件稱為抽象的資料型態，簡稱 ADT 。

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第 7 單元

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  1. 第7單元 7-1 物件(抽象)的資料型態及相關類別(Abstract Data Types) 7-2 內部類別(Inner Class)

  2. 7-1物件(抽象)的資料型態Object Data Types/ADT-Abstract Data Type • 抽象與封裝是設計物件的基本觀念，物件的使用者不需要知道物件內部的長相(這是所謂的抽象)，也不被允許直接接觸物件內部的資料(這是所謂的封裝)。以此觀念設計的物件稱為抽象的資料型態，簡稱ADT。 • 由於物件的使用者不被允許直接接觸物件內部的資料，物件乃提供了許多函數，讓使用者可以透過函數處理物件內部的資料，以保持物件資料的完整。

  3. 7-1物件(抽象)的資料型態 • 7-1-1陣列Array物件 • 陣列是資料結構的一種，它是由固定數目且資料型態相同的數值或物件Object所組成，而以一個共同的名字來存取。 • 如下列的anArray是個陣列，陣列長度是8，也就是陣列有8個元素elements，索引用來表示元素位置，anArray[0]是陣列中第一個元素，anArray[6]是陣列中第七個元素，最後一個元素是anArray[陣列長度-1]：

  4. 7-1物件(抽象)的資料型態 • 陣列的產生 • 陣列的宣告Declaration • 宣告一個變數名稱，準備存放陣列的位址 type variable-name[]; 或 type [] variable-name; 如： int month_days[]; 或 int[] month_days;

  5. 7-1物件(抽象)的資料型態 • 陣列位置的產生Allocation array-variable = new type[size]; // 中括號內指定所要配置記憶體空間的大小 如： month_days = new int[12]; 以上陣列的宣告與產生可同時進行： type variable= new type[size]; 如：int month_days = new int[12];

  6. 7-1物件(抽象)的資料型態 • 陣列的使用 • 設定陣列元素的值 如設定一月份有31天：month_days[0] = 31; 或取十二月份的天數：int days=month_days[11] ; • 設定陣列各元素的初值 • 在陣列的宣告同時可以設定陣列各元素的初值 • type variable[]={data_list}; • 如：int month_days []={31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31}; • 這種設定初值的方式不能用在宣告後的元素值設定，如 int month_days = new int[12]; month_days ={31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31}; 則不被許可

  7. 7-1物件(抽象)的資料型態 • 取得陣列的長度 • 任何時候在存取陣列元素的資料時，其索引值必須在有效的範圍內，否則會發生系統的錯誤。索引值的有效的範圍是大於等於0，小於陣列長度。所以我們在處理陣列元素時有需要知道陣列的長度如何取得： variable-name.length; • 如：int month_days = new int[12]; int months=month_days.length; // 其值為12

  8. 7-1物件(抽象)的資料型態 • 字串的陣列Arrays of String Objects • 陣列元素的資料型態不限於基本資料型態Primitive data type，也可以是物件Object的資料型態，如String就是最常用的一種。 • 如：String[] anArray4 = { "January", "February", "March",”April” };

  9. 7-1物件(抽象)的資料型態 • 陣列的複製Copying Arrays • 基本型態的資料可以用指定運算元(=號)來複製，但對於參考型態的資料必須使用特定的函數來執行： • System.arrayCopy(from, fromStart, to, toStart, count); • from: 被複製的陣列 • fromStart: 被複製陣列的起始位置 • to: 複製的陣列 • toStart: 複製陣列的起始位置 count: 複製的元素個數 • 如：System.arraycopy(copyFrom, 5, copyTo, 0, 8);

  10. 7-1物件(抽象)的資料型態 • 如果參考型態的資料用指定運算元(=號)來複製，複製的是資料的記憶體位址，而不是資料本身。如宣告另一個陣列叫 char[] copy;然後執行 copy=copyFrom; 則copy陣列變數與copyFrom陣列變數指向同一份陣列資料： • Arrays類別新增了copyOf()函數，可以直接傳回一個新的陣列物件，語法是： int[] arr2 = Arrays.copyOf(arr1, arr1.length);

  11. 7-1物件(抽象)的資料型態 • 陣列參數的傳遞 • 參考型資料如陣列、字串或其他的物件，傳遞的是實際數值所在的位址，也就是說函數所”看”到的資料和呼叫者所”看”到的資料是同一份資料，如下圖所示： • double[] adata= {1.1, 2.3, 4.2, 5.0, 6.9}; • double average_no = average(adata); • public static double average(double[] data) {// 被呼叫的函數

  12. 7-1物件(抽象)的資料型態 • 如果不想讓函數更改到”同一份資料”，就要在函數參數的變數前面加個final的保留字 public static double average(final double[] data) {

  13. 7-1物件(抽象)的資料型態 • 函數的陣列回應值Return Values • 函數產生5個小於10的亂數， 5個亂數以陣列方式回應給呼叫程式 public static int[] randomData(int length, int n) { // 被呼叫的函數Random generator = new Random(); int[] data = new int[length]; for (int i=0; i<length; i++) data[i] = generator.nextInt(n); returndata; } • 函數回應陣列給呼叫者是傳回陣列的位址

  14. 7-1物件(抽象)的資料型態 • 二維陣列 2D Arrays • 陣列的宣告 int[][] locker = new int[3][4]; • 二維陣列的實際結構先是矩陣變數指向一個一維陣列，這個一維陣列各元素再指向存放實際資料的地方。

  15. 7-1物件(抽象)的資料型態 • 二維陣列的實際結構先是矩陣變數指向一個一維陣列，這個一維陣列各元素再指向存放實際資料的地方。 雖然二維陣列是一維陣列的一種，但為了思考方便，我們將二維陣列視為一個矩陣Matrix，

  16. 7-1物件(抽象)的資料型態 • 二維陣列的初始化 locker[][]={{2,8,3,4},{9,1,2,-6},{-2,-4,5,6}}; • 二維陣列元素值的存取 locker[i][j] 指的是第i行第j列的格子，例中的locker有12個格子，各格子名稱表示如下： locker[0][0] locker[0][1] locker[0][2] locker[0][3] locker[1][0] locker[1][1] locker[1][2] locker[1][3] locker[2][0] locker[2][1] locker[2][2] locker[2][3]

  17. 7-1物件(抽象)的資料型態 • 取二維陣列的行數 • int nrows=locker.length; // = 3 • 取二維陣列的列數 • int ncols=locker[0].length; // = 4

  18. 7-1物件(抽象)的資料型態 • 陣列類別Array Class sort() // 對指定的陣列排序 binarySearch() // 對已排序的陣列進行搜尋，傳回該值所在的索引，如果沒找到就傳回負值 int[] arr = {23, 15, 13, 5, 37, 4, 12 , 7, 24, 25}; Arrays.sort(arr); int find = Arrays.binarySearch(arr, 13); 得到的find值為4

  19. 7-1物件(抽象)的資料型態 7-1-2 向量Vector 物件 • 向量(Vector)物件有與陣列同樣的功能卻沒有陣列的限制。使用陣列在宣告時必須指明陣列的元素個數，而向量物件的元素個數可以”自動成長”，無需在宣告時指明。向量可以儲存任何型態的物件，而陣列只能儲存一般數值及字串物件。 • 向量物件的使用 使用向量物件必須在程式前面引述 "import java.util.*;" 或"import java.util.Vector;" 指令。

  20. 7-1物件(抽象)的資料型態 • 向量物件的宣告 • Vector products = new Vector(); • 增加向量物件的元素 • products.add(element); • 改變向量物件的元素 • products.set(n, element);// n為元素位置，element為要置換的新元素 • 讀取向量物件的元素 • element =(objectClass)products.get(n); // objectClass為物件的資料類別 • 或element =(objectClass)products.elementAt(n); • 移除向量物件的元素 • products.remove(n);// n為元素位置

  21. 7-1物件(抽象)的資料型態 • 將數字存到向量物件 • 存入 Double d = new Double(26.89); data.add(d); • 取出 Double d=(Double)data.get(0); double x=d.doubleValue(); • 字串存到向量物件 • 存入 String s = “Danny”; data.add(s); • 取出 String s=(String)data.get(0);

  22. 7-1物件(抽象)的資料型態 • 取得向量物件的長度 • variable-name.size(); 如：int no= products.size();

  23. 7-1物件(抽象)的資料型態 7-1-3 字串String類別 • 字串String物件的產生 • 以字元陣列為參數產生字串物件 • char[] helloArray = { ‘H', 'e', 'l', 'l', 'o' }; • String Hello = new String(helloArray); • 以字串值為參數產生字串物件 • String Hello = new String(“Hello World!”;); • 直接宣告字串變數 • String Hello = “Hello World!”;

  24. 7-1物件(抽象)的資料型態 • 字串的函數 假設String data = “Hello Java! ”; (注意句尾有個空格) • 取得字串的長度 int len = data.length(); // 12 • 取得字串某個位置的字元 char aChar = data.charAt(0); // H • 取得字串中某一段字串 String data1 = data.substring(6, 10);//from [6] to [9], not include [10] String data2=data.substring(6);// from [6] to the end • 比較兩字串是否相等 boolean equ = data.eauals(“Hello Java!"); • 刪除字串頭尾的空白 String data2 = data.trim();

  25. Byte.parseByte(字串) 將字串轉為位元 Short.parseShort(字串) 將字串轉為short整數 Integer.parseInt(字串) 將字串轉為integer整數 Long.parseLong(字串) 將字串轉為long整數 Float.parseFloat(字串) 將字串轉為float浮點數 Double.parseDouble(字串) 將字串轉為double浮點數 7-1物件(抽象)的資料型態 • 字串轉為數字型態的函數

  26. char charAt(int index) 傳回指定索引處的字元 int indexOf(char ch) 傳回指定字元第一個找到的索引位置 int indexOf(String str) 傳回指定字串第一個找到的索引位置 int lastIndexOf(int ch) 傳回指定字元最後一個找到的索引位置 String substring(int beginIndex) 取出指定索引處至字串尾端的子字串 String substring(int beginIndex, int endIndex) 取出指定索引範圍子字串 char[] toCharArray() 將字串轉換為字元Array 7-1物件(抽象)的資料型態 • 與索引相關的函數

  27. 7-1物件(抽象)的資料型態 7-1-4. 字串的串接Concatenation • 字串的串接直接使用 + 運算子，+ 本來是加法運算子，而它被重新定義Override為可以直接用於字串的串接，如： String hot = “Hot”; System.out.println(“Drink “ + hot + “Java!”); 數值變數也可以+號和字串連續起來。如： System.out.println(“The total is ” + total); int a=10, b=20; System.out.print(“a+b=”+a+b); 結果顯示a+b=1020而不是我們所期望的a+b=30

  28. 7-1物件(抽象)的資料型態 7-1-5 StringBuffer類別 • String 的值不能更改， StringBuffer的值可以更改。 • StringBuffer 物件的產生 • StringBuffer buf1 = new StringBuffer("Hello Java!"); • StringBuffer buf2 = new StringBuffer( 10 ); • StringBuffer buf3 = new StringBuffer(); • StringBuffer物件的函數 • buf1.setLength(10); // 改變字串長度為10，hello Java • buf1.append(“!!”); // buf1內容變為hello Java!! • buf1.insert(0, “Hi! “); // buf1內容變為Hi! hello Java!!

  29. 7-1物件(抽象)的資料型態 7-1-6 字串的分離Split • 使用StringTokenizer類別必須引進java.util 套件 - import java.util.*; • StringTokenizer物件的產生 • StringTokenizer tokens = new StringTokenizer("I love my country"); • StringTokenizer物件的函數 int tokens.countTokens(); // 讀取Token的數目，本例為4 String tokens.nextToken(); // 讀取指標之後的Token資料， //讀完指標移至下一個 boolean tokentokens.hasMoreTokens(); // 判斷指標之後是否還有Token資料

  30. 7-1物件(抽象)的資料型態 • 使用split函數 Tokenizer函數的用法稍閒麻煩，需要用loop指令去分離字串，split是字串物件的函數，直接引用即可，而以參數指定分隔的符號(delimiter)。 stringToSplit= "I love my country"; String[] tokens = stringToSplit.split(" "); split函數執行的結果是以陣列型態回應。

  31. 7-1物件(抽象)的資料型態 7-1-7資料格式化Data Formatting • 資料格式化是將資料根據提供的樣版(pattern)加以套版，產生新的顯示樣子，方便不同場合的閱讀。 • 數字格式化- DecimalFormat double value=123456.88; String pattern="$###,###.### "; // 設定格式化樣版 DecimalFormat myFormatter = new DecimalFormat(pattern); // 以指定的樣版pattern實作格式化物件myFormatter String output = myFormatter.format(value); // 引用格式化物件的format函數 System.out.println(output); // 將格式化後的字串顯示出來

  32. 7-1物件(抽象)的資料型態 • 日期、時間的格式化- DateFormat的使用： Date now = new Date(); // 取得當天的日期物件 System.out.println(now.toString()); 顯示樣式Sun Mar 04 20:14:11 PDT 2007 如果要顯示其他的樣式，要使用DateFormat 物件中的三種函數： DateFormat.getInstance().format(日期物件) // 顯示最簡短的日期時間 DateFormat.getTimeInstance().format(日期物件) // 格式化時間 DateFormat.getDateTimeInstance().format(日期物件) // 格式化日期時間

  33. 7-1物件(抽象)的資料型態 • 文字訊息格式化- MessageFormat的使用： • 文字訊息格式化容許許多日期、時間以及文字片段插入一段文句中間的任何位置。 At 12:30 PM on Jul 3, 2053, there was a disturbance in the Force on planet 7. 寫法是先將每個變動資料以物件型態置於一個物件陣列中。然後引用MessageFormat類別的format函數MessageFormat.format(String, Object);產生字串結果。 函數的第一個參數是固定文句和插入點的插入索引與樣版(如下面的句子陰影部份)，索引是變動資料在物件陣列中的位址。

  34. 7-1物件(抽象)的資料型態 At 12:30 PM on Jul 3, 2053, there was a disturbance in the Force on planet 7. Object[] arguments = { new Integer(7), // 索引值為0 new Date(System.currentTimeMillis()), // 索引值為1 "a disturbance in the Force" // 索引值為2 }; String result = MessageFormat.format( "At {1,time} on {1,date}, there was {2} on planet {0,number,integer}.", arguments); System.out.print(result);

  35. 7-1物件(抽象)的資料型態 7-1-8 定型表示式 Regular expression • 上節說明資料顯示時可以有一定的式樣，反過來輸入的資料也可以規定必須有一定的式樣，如輸入電話號碼必須是02-29172345式樣，這種輸入資料式樣的規定就叫定型表示式。 • 定型表示式可以用下表的定型碼來規定字串字元的式樣，準備好定型表示式後引用Pattern類別的matches()函數來比對所要檢查的字串。

  36. 7-1物件(抽象)的資料型態 • 如檢查字串首三字必須是非數字，後三字必須是數字： String REGEXP = “\\D\\D\\D\\d\\d\\d”; // 定義定型表示式 if (INPUT1.matches(REGEXP)) // 比對字串是否符合定型表示式規定 System.out.println(“INPUT1 Match”); • 如果同一定型碼出現許多，可以下表所列方式定義定型表示式：(X表示定型碼)

  37. 7-1物件(抽象)的資料型態 String REGEXP = “\\D\\D\\D\\d\\d\\d”; 可改寫為 REGEXP = “\\D{3}\\d{3}” 或REGEXP = “[^0-9]{3}[0-9]{3}” 如檢查身分證號碼A123456789格式是否正確的定型表示式為\\w\\d{9}。w是第一個字元必須是字母，d{9}表示要有九位數字。 • 也可以使用字元類別做一組一組的比對，如：

  38. 7-1物件(抽象)的資料型態 例如檢查電子郵件格式是否正確？ 電子郵件定型表示式為 [a-z0-9._%-]+@[a-z0-9.-]+([.][a-z]{2,4}) String REGEXP ="[a-z0-9._%-]+@[a-z0-9.-]+([.][a-z]{2,4})"; if(INPUT1.matches(REGEXP)) System.out.println("INPUT1 format correct"); else System.out.println("INPUT1 format error");

  39. 7-1物件(抽象)的資料型態 • 其他的函數： replaceAll()函數 將字串abcdebcaddbc內的bc改為大寫BC String INPUT = "abcdebcaddbc"; System.out.print(INPUT.replaceAll(REGEXP, "BC")); replaceFirst()函數 將字串abcdebcaddbc內的第一個bc改為大寫BC String INPUT = "abcdebcaddbc"; System.out.print(INPUT.replaceFirst(REGEXP, "BC")); split()函數 將字串the darwinian devonian explodian chicken以ian為分割點加以分段： String REGEXP ="ian"; String INPUT="the darwinian devonian explodian chicken"; Pattern p = Pattern.compile(REGEXP); String[] x = p.split(INPUT);

  40. 7-1物件(抽象)的資料型態 7-1-9 數字類別NumbersClasses • 數字類別有許多的子類別： • 整數的子類別： 建構函數： Integer intObj=new Integer(100); // 以整數型式宣告整數物件 Integer intObj=new Integer(“100”); // 以字串型式宣告整數物件 Integer intObj = 100;

  41. 7-1物件(抽象)的資料型態 成員函數： intObj.intValue(); // 將整數物件轉成整數數值 intObj.doubleValue(); // 將整數物件轉成小數數值 intObj.toString(); // 將整數物件轉成字串 intObj.byteValue(); // 整數物件轉成字元 intObj1.compareTo(intObj2); // 比較兩個整數物件，小於時回-1、等於時回0、大於時回1 intObj1.equals(intObj2); // 比較兩個整數物件是否相等，並回應true 或false的邏輯值 整數與字串的轉換 int i = Integer.parseInt(s.trim()); // 將字串轉成整數 String s = Integer.toString(int i); //將整數轉成字串

  42. 7-1物件(抽象)的資料型態 7-1-10 數學函數 • java.lang.Math中常用的數學函數有： (type of a) Math.abs(a); // 取a的絕對值 (type of a) Math.max(a,b); // 取a, b最大值 (type of a) Math.min(a,b); // 取a, b最小值 double Math.pow(double a, double b); // 取a的b次方值(即ab) float Math.random(); // 傳回大於等於0.0，小於1.0的隨機亂數 int Math.round(float a); // 取a的整數值 double Math.sqrt(double a); // 取a的平方根值(a>=0) double Math.sin(double a); // 取a的sin三角函數值(a以弳度radian為單位)

  43. 7-1物件(抽象)的資料型態 7-1-11 亂數類別Random Class • 亂數值的產生除了引用數學函數外，還可使用亂數類別： Random generator = new Random(); nextInt(n); //傳回大於等於0，小於n的隨機亂數(整數) nextDouble(); // 傳回大於等於0.0，小於1.0的隨機亂數(小數) • 如：產生擲骰子1到6的隨機亂數 Dice_no = 1 + generator.nextInt(6); 或 Dice_no = (int)Math.random()*6 + 1; // 使用數學函數

  44. 7-2 內部類別Inner Class 7-2-1何謂內部類別？ • 類別中還可以再定義類別，稱之為內部類別Inner class或巢狀類別Nested class。 • 內部類別可以是繼承某個類別或是實作某個介面或是獨立的類別，它可以直接存取外部類別的變數與函數(包括私用private的)，而不必透過參數的傳遞。 • 內部類別可以分為三種： • 成員內部類別（Member inner class） • 區域內部類別（Local inner class） • 匿名內部類別（Anonymous inner class）

  45. 7-2 內部類別Inner Class • 成員內部類別（Member inner class） 成員內部類別是直接在外部類別內宣告類別為成員，如同宣告成員變數與成員函數一樣。 public class OuterClass { ： public void MyMethod() { }private class InnerClass { // 成員內部類別：} InnerClass inner=new InnerClass(); }

  46. 7-2 內部類別Inner Class • 區域內部類別（Local inner class） 區域內部類別是定義於外部類別的函數中，類別的物件生成僅止於該函數中有效 。 public class OuterClass { ： public void MyMethod() { class InnerClass { // 區域內部類別 ： } InnerClass inner=new InnerClass(); } }

  47. 7-2 內部類別Inner Class • 匿名內部類別（Anonymous inner class） 匿名內部類別是沒有宣告名稱的內部類別，使用時直接以new產生物件。 public class OuterClass extends Applet { ： public void MyMethod() { new ActionListener { // 匿名內部類別 ： } } }

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