Java泛型——泛型矩阵类

所有矩阵，加法和乘法操作都是类似，所以设计一个父类，不用管元素类型，目的描述所有类型的矩阵共享的通用操作

创建若干适用于指定矩阵类型的子类，实例：两种类型int和Rational的实现

1、GenericMatrix类

public abstract class GenericMatrix <E extends Number>{ protected abstract E add(E o1,E o2); protected abstract E multiply(E o1,E o2); protected abstract E zero(); public E[][] addMatrix(E[][]matrix1,E[][]matrix2){  if((matrix1.length!=matrix2.length)||(matrix1[0].length!=matrix2[0].length)){   throw new RuntimeException("The matrices do not have the same size");     }  E[][] result=(E[][])new Number[matrix1.length][matrix1[0].length];  for(int i=0;i<result.length;i++)   for(int j=0;j<result[i].length;j++){    result[i][j]=add(matrix1[i][j],matrix2[i][j]);   }  return result; } public E[][] mulyiplyMartix(E[][]matrix1,E[][]matrix2){  if((matrix1.length!=matrix2.length)||(matrix1[0].length!=matrix2[0].length)){   throw new RuntimeException("The matrices do not have the same size");     }  E[][] result=(E[][])new Number[matrix1.length][matrix2[0].length];  for(int i=0;i<result.length;i++)   for(int j=0;j<result[0].length;j++){    result[i][j]=zero();    for(int k=0;k<matrix1[0].length;k++){     result[i][j]=add(result[i][j],multiply(matrix1[i][k],matrix2[k][j]));    }       }  return result;   } public static void printResult(Number[][] m1,Number[][] m2,Number[][]m3,char op){  for(int i=0;i<m1.length;i++){   for(int j=0;j<m1[0].length;j++)    System.out.print(" "+m1[i][j]);   if(i==m1.length/2)    System.out.print(" "+op+" ");   else    System.out.print(" ");   for(int j=0;j<m2.length;j++)    System.out.print(" "+m2[i][j]);   if(i==m1.length/2)    System.out.print(" = ");   else    System.out.print(" ");   for(int j=0;j<m3.length;j++)    System.out.print(m3[i][j]+" ");   System.out.println();     } } }

2、IntegerMatrix类

public class IntegerMatrix extends GenericMatrix<Integer>{  @Override protected Integer add(Integer o1, Integer o2) {  return o1+o2; }  @Override protected Integer multiply(Integer o1, Integer o2) {  return o1*o2; }  @Override protected Integer zero() {  return 0; }  }

3、RationalMatrix类

public class Rational extends Number{ private long numerator=0; private long denominator=1; public Rational(){  this(0,1); } public Rational(long num1,long num2){  long gcd=gcd(num1,num2);  this.numerator=(num2>0?1:-1)*num1/gcd;  this.denominator=Math.abs(num2)/gcd; } private static long gcd(long n,long d){  long n1=Math.abs(n);  long n2=Math.abs(d);  int gcd=1;  for(int k=1;k<=n1&&k<=n2;k++){   if(n1%k==0&&n2%k==0)    gcd=k;  }  return gcd; } public String toString(){  if(denominator==1)   return numerator+"";  else   return numerator+"/"+denominator; } @Override public double doubleValue() {  // TODO 自动生成的方法存根  return numerator*1.0/denominator; } @Override public float floatValue() {  // TODO 自动生成的方法存根  return (float) doubleValue(); } @Override public int intValue() {  // TODO 自动生成的方法存根  return (int) doubleValue(); } @Override public long longValue() {  // TODO 自动生成的方法存根  return (long) doubleValue(); } public long getNumerator(){  return numerator; } public long GetDenominator(){  return denominator; } public Rational add(Rational second){  long n=numerator*second.GetDenominator()+denominator*second.getNumerator();  long d=denominator*second.GetDenominator();  return new Rational(n,d); } public Rational multiply(Rational second){  long n=numerator*second.getNumerator();  long d=denominator*second.GetDenominator();  return new Rational(n,d); } }

4、Rational类

public class Rational extends Number{ private long numerator=0; private long denominator=1; public Rational(){  this(0,1); } public Rational(long num1,long num2){  long gcd=gcd(num1,num2);  this.numerator=(num2>0?1:-1)*num1/gcd;  this.denominator=Math.abs(num2)/gcd; } private static long gcd(long n,long d){  long n1=Math.abs(n);  long n2=Math.abs(d);  int gcd=1;  for(int k=1;k<=n1&&k<=n2;k++){   if(n1%k==0&&n2%k==0)    gcd=k;  }  return gcd; } public String toString(){  if(denominator==1)   return numerator+"";  else   return numerator+"/"+denominator; } @Override public double doubleValue() {  // TODO 自动生成的方法存根  return numerator*1.0/denominator; } @Override public float floatValue() {  // TODO 自动生成的方法存根  return (float) doubleValue(); } @Override public int intValue() {  // TODO 自动生成的方法存根  return (int) doubleValue(); } @Override public long longValue() {  // TODO 自动生成的方法存根  return (long) doubleValue(); } public long getNumerator(){  return numerator; } public long GetDenominator(){  return denominator; } public Rational add(Rational second){  long n=numerator*second.GetDenominator()+denominator*second.getNumerator();  long d=denominator*second.GetDenominator();  return new Rational(n,d); } public Rational multiply(Rational second){  long n=numerator*second.getNumerator();  long d=denominator*second.GetDenominator();  return new Rational(n,d); } }

5、TestIntegerMatrix 类

public class TestIntegerMatrix { public static void main(String args[]){  Integer[][] m1=new Integer[][]{{1,2,3},{4,5,6},{1,1,1}};  Integer[][] m2=new Integer[][]{{1,1,1},{2,2,2},{0,0,0}};  IntegerMatrix integerMatrix=new IntegerMatrix();  System.out.println("\nm1+m2 is");  GenericMatrix.printResult(m1, m2, integerMatrix.addMatrix(m1, m2), '+');  System.out.println("\nm1*m2 is");  GenericMatrix.printResult(m1, m2, integerMatrix.mulyiplyMartix(m1, m2), '+'); }}

6、TestRationalMatrix 类

public class TestRationalMatrix { public static void main(String []args){ Rational[][] m1=new Rational[3][3]; Rational[][] m2=new Rational[3][3]; for(int i=0;i<m1.length;i++)  for(int j=0;j<m1[0].length;j++){  m1[i][j]=new Rational(i+1,j+5);  m2[i][j]=new Rational(i+1,j+6);   } RationalMatrix rationalMartrix=new RationalMatrix(); System.out.println("\nm1+m2 is"); GenericMatrix.printResult(m1, m2, rationalMartrix.addMatrix(m1, m2), '+');  System.out.println("\nm1*m2 is"); GenericMatrix.printResult(m1, m2, rationalMartrix.mulyiplyMartix(m1, m2), '*'); }}

 

IntegerMatrix和RationalMatrix是GenericMatrix的具体子类。这两个类实现了在GenericMatrix类中定义的add、multiply和zero方法。矩阵元素的类型Number的泛型子类。这样就可以使用任意Number子类的对象，只要在子类中实现了add、multiply和zero方法就可以使用它们。

 

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