如何正确使用 Java 泛型来实现 ADT 的数组实现

Question

我正在尝试教我的学生正确使用 Java 泛型的方法。我正在教授一门数据结构课程，所以我希望他们使用数组和它们自己的链表，而不是使用 Java 集合（例如没有 ArrayList）。一个典型的问题是为 ADT 提供数组实现。这是一个示例，我尝试使用实现为数组的堆来提供优先级队列。我想支持任何类型的数据对象的优先级队列，所以我使用通用的 我从一个界面开始：

public interface PriQue<E> {
    void insert(int pri, E data);
    E remove(); // return null when empty
    boolean isEmpty();
}

然后我实现了它：

public class ArrayHeap<E> implements PriQue<E> {
//private class Entry<E> {  hides E of ArrayHeap which means remove fails
    private class Entry {  // uses E of ArrayHeap
        int pri;
        E data;
    . . .
    } // end of Entry
    Entry heap[];
    int cnt;
    public ArrayHeap(int size) {
        // heap = new Entry[size]; can not create generic array error
        // heap = (Entry[])new Object[size]; blows up on a cast error
        heap = (Entry[])new Object[size];
        cnt = 0;
    }
    . . .
    public E remove() {
        E tmp = (E)heap[--cnt].getData(); //bad don't want to cast
        // trickle down code here
        return tmp;
    }

由于接口是参数化的，我在实现类中使用了相同的泛型——我认为这没问题。 我需要创建一个包含优先级和相应数据项的条目数组。所以我创建了一个私人课程。我的问题从这里开始。如果我不考虑参数，那么因为它是 ArrayHeap 的一部分，它应该在那里选择 E 泛型形式。当我尝试创建一个条目数组时，它会编译但会爆炸。或者，我可以有一个明确的通用参数来输入。如果我选择 E，它将从 ArrayHeap 中“隐藏”E，当我尝试从数组中删除一个 E 时，它不会意识到它与 ArrayHeap E 是同一个 E。如果我将它命名为其他名称，比如 V，那么它就不能将 E 分配给 V，我无法存储任何数据。我认为这是实现数据结构时相当常见的情况。
我试过阅读http://www.angelikalanger.com/GenericsFAQ/FAQSections/ParameterizedTypes.html#FAQ104 但它不包括嵌套类（主要是关于什么不起作用） 我尝试阅读 Java 集合映射实现的代码，但看不出有什么不同。

Answer 1

这对我有用：

public class ArrayHeap<E> implements PriQue<E> {
    private static class Entry<E> {
        int pri;
        E data;

        // ...

        public E getData() {
            return data;
        }
    }

    Entry<E>[] heap;
    int cnt;

    public ArrayHeap(int size) {
        heap = (Entry<E>[])new Entry<?>[size];
        // or: heap = new Entry[size];
        cnt = 0;
    }

    public E remove() {
        E tmp = heap[--cnt].getData();
        return tmp;
    }

    // ...
}

关键是Entry 被更改为静态嵌套类，而不是非静态内部类（仍将取决于外部类的类型参数）。然后，您实际上可以创建一个 Entry<?> 数组，并从中进行转换。

Answer 2

问题在于，因为 Java 在编译时会删除泛型类型参数，所以创建包含泛型类型的数组是不安全的。您将需要在某个地方进行演员表：您能做的最好的事情就是将其隐藏在辅助函数中。

例如，如果您查看 ArrayList 的 JDK 实现，您会发现它的核心是 Object[]。