שאלת מבחן בתכנות מונחה עצמים - אוניברסיטת בר-אילן 2014 - גנריות

נרצה לממש מחלקה המאפשרת מעבר על זוגות עוקבים של איברים ברשימה (`List`). למשל, עבור הקוד הבא: ```java List lst = new ArrayList<Integer>(); lst.add(1); lst.add(2); lst.add(3); lst.add(4); for (Pair<Integer> p : new PairsFrom<Integer>(lst) ) { System.out.println(p.first() + "," + p.second()); } ``` הפלט יהיה: 1,2 2,3 3,4 מימוש המחלקה `Pair` נתון לכם: ```java class Pair<E> { private E e1; private E e2; public Pair(E e1, E e2) { this.e1 = e1; this.e2 = e2; } public E first() { return this.e1; } public E second() { return this.e2; } } ``` א. איזה ממשק צריכה המחלקה `PairsFrom` לממש? (מה שמו, ומה השיטות שעליו להכיל) (5 נקודות) ב. ממשו את המחלקה `PairsFrom` וכל מחלקה נוספת הנדרשת כדי לקבל את ההתנהגות הדרושה. (15 נקודות)

רמז: כדי לאפשר שימוש בלולאת for-each, על המחלקה לממש את הממשק Iterable. מתודת ה-iterator שלו צריכה להחזיר אובייקט Iterator המכיל את הלוגיקה של המעבר, ובפרט את המתודות hasNext ו-next.

פתרון: א. כדי שניתן יהיה להשתמש בלולאת `for-each` (שנקראת גם `enhanced for loop`) על אובייקט, המחלקה של אותו אובייקט חייבת לממש את הממשק **`java.lang.Iterable<T>`**. במקרה שלנו, הלולאה מחזירה בכל איטרציה אובייקט מהטיפוס `Pair<Integer>`, ולכן המחלקה הגנרית `PairsFrom<E>` צריכה לממש את הממשק **`Iterable<Pair<E>>`**. ממשק זה מכיל מתודה אחת בלבד: `public Iterator<Pair<E>> iterator()` מתודה זו מחזירה אובייקט המממש את הממשק **`Iterator<Pair<E>>`**, אשר אחראי על הלוגיקה של המעבר על האיברים. ב. נממש את המחלקה `PairsFrom<E>` כך שתממש את הממשק `Iterable<Pair<E>>`. המתודה `iterator()` תחזיר מופע של מחלקה פנימית (`inner class`) שתממש את הממשק `Iterator<Pair<E>>` ותכיל את לוגיקת המעבר על הזוגות. **מימוש הקוד:** ```java import java.util.Iterator; import java.util.List; import java.util.NoSuchElementException; // המחלקה PairsFrom<E> מממשת את הממשק Iterable<Pair<E>> public class PairsFrom<E> implements Iterable<Pair<E>> { private List<E> list; // הרשימה המקורית שעליה נעבור // קונסטרוקטור המקבל את הרשימה public PairsFrom(List<E> list) { this.list = list; } // מימוש המתודה iterator מהממשק Iterable @Override public Iterator<Pair<E>> iterator() { // החזרת אובייקט חדש של האיטרטור שלנו return new PairIterator(); } // מחלקה פנימית פרטית המממשת את הממשק Iterator<Pair<E>> private class PairIterator implements Iterator<Pair<E>> { private int currentIndex = 0; // אינדקס שרץ על הרשימה המקורית // בודקת האם קיים זוג איברים עוקב נוסף @Override public boolean hasNext() { // כדי ליצור זוג (איבר במקום i, איבר במקום i+1), // האינדקס i+1 חייב להיות קטן מגודל הרשימה. if (PairsFrom.this.list == null) return false; return this.currentIndex + 1 < PairsFrom.this.list.size(); } // מחזירה את זוג האיברים העוקב הבא @Override public Pair<E> next() { // אם אין איבר הבא, נזרוק חריגה כנדרש בממשק if (!hasNext()) { throw new NoSuchElementException(); } // יצירת הזוג מהאיברים במקומות המתאימים E first = PairsFrom.this.list.get(this.currentIndex); E second = PairsFrom.this.list.get(this.currentIndex + 1); Pair<E> pair = new Pair<>(first, second); // קידום האינדקס כדי שהקריאה הבאה ל-next תחזיר את הזוג הבא this.currentIndex++; return pair; } } } ``` **הסבר:** 1. **`PairsFrom<E>`**: מחלקה גנרית המקבלת `List<E>` ב**קונסטרוקטור** ושומרת אותו. היא מממשת את **`Iterable<Pair<E>>`**. 2. **`iterator()`**: המתודה היחידה של `Iterable`. היא מייצרת ומחזירה אובייקט חדש מסוג `PairIterator`. יצירת אובייקט חדש בכל קריאה מאפשרת להריץ מספר לולאות `for-each` במקביל על אותו אובייקט `PairsFrom` מבלי שהן יתנגשו. 3. **`PairIterator`**: זוהי מחלקה פנימית המממשת את **`Iterator<Pair<E>>`**. כמחלקה פנימית, יש לה גישה לשדה `list` של המחלקה החיצונית `PairsFrom`. 4. **`currentIndex`**: שדה במחלקה `PairIterator` העוקב אחר האינדקס של האיבר *הראשון* בזוג הבא שיוחזר. 5. **`hasNext()`**: מחזירה `true` כל עוד ניתן ליצור זוג. זוג מורכב מהאיברים במקום `currentIndex` ו-`currentIndex + 1`. לכן, הבדיקה היא האם האינדקס `currentIndex + 1` עדיין נמצא בתחומי הרשימה. 6. **`next()`**: מחזירה את הזוג הבא. היא יוצרת `Pair` מהאיברים במקומות `currentIndex` ו-`currentIndex + 1`, מקדמת את `currentIndex` ב-1, ומחזירה את הזוג שנוצר. אם `hasNext()` מחזיר `false`, היא זורקת `NoSuchElementException` כנדרש בחוזה של **`Iterator`**.