CS61B 课程笔记（Lecture 16 Encapsulation, Lists, Delegation vs Extension）

高效编程

名言：“一个工程师会以十美分的代价做任何傻瓜愿意花一美元做的事。” — 保罗·希尔芬格

效率的两种含义

编程成本：
- 开发时间：程序的开发需要多长时间？
- 可读性与可维护性：代码的阅读、修改和维护难易程度。
执行成本（将在下周讨论）：
- 执行时间：程序的执行时间。
- 内存需求：程序运行时所需的内存量。

本日重点

重点在于降低编程成本，以便快速编写代码，并减少开发过程中的挫败感。开发人员在沮丧时效率会降低。

Java中的一些有用特性

包：
- 优点：有助于组织代码、实现包私有性。
- 缺点：特定性强，限制了使用灵活性。
静态类型检查：
- 优点：早期发现错误，代码阅读更像故事。
- 缺点：灵活性不足，例如强制类型转换。
继承：
- 优点：可以重用代码，避免重复。
- 缺点：可能导致调试路径复杂，无法实例化抽象类或实现接口的所有方法。

封装

术语定义

模块：一组协作的方法，用于完成某个任务或相关任务。
封装：模块的实现完全隐藏，访问仅通过文档化的接口。

API（应用程序编程接口）

ADT的API包含构造函数和方法的列表，以及每个方法的简要描述。
API由语法和语义规范组成：
- 语法：编译器检查是否满足。
- 语义：测试确保功能实现正确。

ADT（抽象数据类型）

ADT定义为基于行为而非实现的高层次类型。
- 例如，Proj1中的双端队列（Deque）是一个ADT，具有某些行为（如addFirst、addLast），但实现可为ArrayDeque或LinkedListDeque。

练习 8.1.1

任务：使用链表实现栈类，需实现push(Item x)方法，确保类是泛型的。

三种实现方式：

扩展（Extension）：

public class ExtensionStack<Item> extends LinkedList<Item> {
    public void push(Item x) {
        add(x); // 直接使用LinkedList的方法
    }
}

这种解决方案采用了扩展，借用LinkedList的方法并将其作为自己的方法。

委托（Delegation）：

public class DelegationStack<Item> {
    private LinkedList<Item> L = new LinkedList<Item>();
    public void push(Item x) {
        L.add(x); // 调用LinkedList的方法
    }
}

委托通过创建一个LinkedList对象并调用其方法来实现目标。

适配器模式（Adapter）：

public class StackAdapter<Item> {
    private List<Item> L; // 使用List接口
    public StackAdapter(List<Item> worker) {
        L = worker; // 接收实现List接口的类
    }

    public void push(Item x) {
        L.add(x); // 调用List的方法
    }
}

此方法类似于委托，但可以使用任何实现了List接口的类（如LinkedList、ArrayList等）。

委托与扩展的区别

“是一个” vs “拥有一个”：
- 一只猫有爪子（拥有一个）。
- 一只猫是一种猫科动物（是一个）。
委托：通过传入类的方法实现功能。
扩展：通过继承父类的方法实现功能。

视图

视图是现有对象的替代表示，限制用户对底层对象的访问。通过视图的更改将影响原始对象。

示例代码：

List<String> L = new ArrayList<>();
L.add("at"); 
L.add("ax");
List<String> SL = L.subList(1, 4); // 获取索引1到4的子列表
SL.set(0, "jug"); // 修改子列表的元素

反转子列表

要反转部分列表的方法可通过创建一个通用反转函数来实现，因视图会修改其表示的底层对象。
通过子列表操作直接影响原始列表。

注意事项

subList方法返回的是列表类型，并且通过偏移量访问原始列表的元素。
使用访问方法确保子列表操作对原始列表的修改。

代码示例：

List<Item> sublist(int start, int end) {
    return new this.Sublist(start, end); // 返回子列表
}

private class Sublist extends AbstractList<Item> {
    private int start, end;
    Sublist(int start, int end) { ... }
    
    public Item get(int k) {
        return AbstractList.this.get(start + k); // 使用外部类的get方法
    }
    
    public void add(int k, Item x) {
        AbstractList.this.add(start + k, x); // 添加元素到外部类
        end += 1;
    }
}