CSI 1502 Principes fondamentaux de conception de logiciels

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CSI 1502Principes fondamentaux de conception de
logiciels

• Chapitre 6 Tableaux de données

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Objectifs d'apprentissageTableaux 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
Le tableau en entier a un nom
0 1 2 3 4 5 6 7 8
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notes
Un tableau de taille N est indexé de zéro à N-1
Ce 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
• notes2
• 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

• notes2 89
• int premier 5
• notespremier notespremier 2
• moyenne (notes0 notes9)/2
• System.out.println ("Max " notes5)

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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 int10

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Declarer des tableaux Exemples

• float prix new float500
• boolean drapeaux
• drapeaux new boolean20
• char codes new char1750

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Vérification de bornesVérification 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 bornesUn 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 (codescompteur)
• Il est commun d'introduire des erreurs off-by-one
  quand on utilise des tableaux

for (int index0 index lt 100
index) codesindex index50 epsilon
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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 double10
• System.out.println(Size numbers.length)
• for (int index 0 index lt numbers.length
  index)
• System.out.println(Enter number (index
  1) )
• numbersindex Keyboard.readDouble())
• // print in reverse order
• for (int index numbers.length-1 index gt 0
  index--)
• System.out.println(numbersindex )

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Syntaxe alternative pour la déclaration de
tableauPas 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'initialisationAffecter 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 lt primeNums.length
  scan)
• System.out.println(primeNumsscan )

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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 String25
• 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 lt cutoff.length
  level)
• System.out.println(gradeslevel
  cutofflevel)

Output A 95 A 90 A- 87 B 83 B 80
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Arguments de ligne de commandeA 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
• gt 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( args0)
• System.out.println(My name is args1)

gt java NameTag Hello Sue Hello My name is Sue gt
java NameTag Hello James Hello My 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 Collectiondiagramme UML
Tunes
CDCollection
- collection CD - count int - totalCost
double
main (args String) void
1
addCD (title String, artist String, cost
double, tracksint) void toString( ) String -
increaseSize() void
CD
n
- title String - artist String - cost
String - tracks int
toString() String
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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.a
  ddCD("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 collectionprivate int
  countprivate double totalCost
• public CDCollection() // the constructor
• collection new CD100 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() collectio
  ncount new CD(title, artist, cost,
  tracks) totalCost cost count S
  uite..

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Exemple CD Collection CDCollection.java (suite)

• // double the size of the collection private
  void increaseSize() CD temp new
  CDcollection.length 2 for (int cd 0 cd
  lt collection.length cd) tempcd
  collectioncd collection temppublic
  String toString() String report " " for
  (int cd 0 cd lt count cd) report
  collectioncd.toString() "\n" return
  report

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Exemple CDCollectionCD.java

• public class CD
• private String title, artistprivate double
  costprivate 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 descrip
  tion 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 sélectionLa 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 sélectionLa méthode selectionSort

• public static void selectionSort (int numbers)
• int min, temp
• for (int index 0 index lt numbers.length 1
  index)
• min index
• for (int scan index1 scan lt numbers.length
  scan)
• if (numbersscan lt numbersmin)
• min scan
• // Swap the values
• temp numbersmin
• numbersmin numbersindex
• numbersindex 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 tableauxTri 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 insertionLa méthode insertionSort

• public static void insertionSort (int numbers)
• for (int index 1 index lt numbers.length
  index)
• int key numbersindex
• int position index
• while (position gt 0 numbersposition 1 gt
  key)
• numbersposition numbersposition 1
• position --
• numbersposition key

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Comparaison de triSélection 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)