Java インターフェースについての質問です

Question

インターフェースクラスの指定されたメソッドを自作し、自作したメソッドを呼び出す、という問題です。HashMapなどの実装クラスは使用出来ない、という制約付です。

①
getメソッド、若しくはputメソッドが機能していない？というのが最大の意味不明ポイントです。HashMapをインポートしてみても上記のやり方ではnullが返ったので、普通に、

System.out.println(map.get("リン"));

としてもnullが返ってきてしまいます。Keyの値が表示されなくなっただけでも多少の進歩と言えるのでしょうか。寧ろ退化していると感じています｡｡｡

②
hashCodeメソッドですが、調べたところ、PCが勝手に設定する数値？というものらしいのです。一応上記のコードで数値の羅列が表示されるのですが、これが合っているのかどうか分かりません。

③
Listインターフェースに続き、またしてもclearメソッドがその時だけしか機能していないという状況です。全て削除するので、KeyとValueの値も指定して削除しているつもりなのですが｡｡｡

以上3点になりますが、どなたか教えて頂けないでしょうか？
よろしくお願い致します。

Answer 1

質問文に示された コードの設計をベースに
各メソッドの実装と、メインメソッドでの purint 文を変更してみました。
（もっと別の map interface の実装を web で探して 設計方針を比較してみるとよいと思います。）

import java.util.Map;
import java.util.Collection;
import java.util.Set;

class LocalMap<K, V> implements java.util.Map<K, V> {
    final int SIZE_UNIT = 2;
    
    private K[] keys = (K[])(new Object[SIZE_UNIT]);
    private V[] vals = (V[])(new Object[SIZE_UNIT]);
    private int count = 0;

    public LocalMap() {
	count = 0;
    }

    public void clear() {
	count = 0;
    }

    public boolean containsKey(Object key) {
	for (int i = 0; i < count; i++) {
	    if (keys[i].equals(key)) {
		return true;
	    }
	}
	return false;
    }

    public boolean containsValue(Object value) {
	boolean len = false;
	for (int i = 0; i < count; i++) {
	    if (vals[i].equals(value)){
		return true;
	    }
	}
	return len;
    }

    // See http://typea.info/blg/glob/2014/05/java-hashcode-equals.html
    public int hashCode() {
	final int prime = 31;
	int result = 1;
	result = prime * result + ((keys == null) ? 0 : keys.hashCode());
	result = prime * result + ((vals == null) ? 0 : vals.hashCode());
	return result;
    }

    public boolean equals(Object obj) {
	if (this == obj) {
	    return true;
	}
	if (obj == null) {
	    return false;
	}
	if (getClass() != obj.getClass()) {
	    return false;
	}
	LocalMap<K, V> map2 = (LocalMap<K, V>)obj;
	if (count != map2.count) {
	    return false;
	}
	for (int i = 0; i < count; i++) {
	    K k = keys[i];
	    if (!get(k).equals(map2.get(k))) {
		return false;
	    }
	}
	return true;
    }

    public V get(Object key) {
	for (int i = 0; i < count; i++) {
	    if (keys[i].equals(key)) {
		return vals[i];
	    }
	}
	return null;
    }

    public V put(K key, V value) {
	int pos = -1;
	for (int i = 0; i < count; i++) {
	    if (keys[i] == key) {
		pos = i;
		break;
	    }
	}
	if (pos < 0) {
	    if (count == keys.length) {
		K[] keys_2 = (K[])(new Object[count + SIZE_UNIT]);
		V[] vals_2 = (V[])(new Object[count + SIZE_UNIT]);
		for (int i = 0; i < count; i++) {
		    keys_2[i] = keys[i];
		    vals_2[i] = vals[i];
		}
		keys = keys_2;
		vals = vals_2;
	    }
	    keys[count] = key;
	    vals[count] = value;
	    count++;
	} else {
	    vals[pos] = value;
	}
	return value;
    }

    public V remove(Object key) {
	if (!containsKey(key)) {
	    return null;
	}
	V v = get(key);
	int pos = -1;
	for (int i = 0; i < count; i++) {
	    if (keys[i].equals(key)) {
		pos = i;
		break;
	    }
	}
	for (int i = pos; i < count - 1; i++) {
	    keys[i] = keys[i + 1];
	    vals[i] = vals[i + 1];
	}
	count--;
	return v;
    }

    public int size() {
	return count;
    }
    public boolean isEmpty() {
	return size() > 0;
    }

    // 実装しないメソッド群
    public Object clone() {
	throw new UnsupportedOperationException();
    }
    public Set<Map.Entry<K,V>> entrySet() {
	throw new UnsupportedOperationException();
    }
    public Set<K> keySet() {
	throw new UnsupportedOperationException();
    }
    public void putAll(Map<? extends K, ? extends V> m) {
    }
    public Collection<V> values() {
	throw new UnsupportedOperationException();
    }
}

class Main {
    public static void main(String[] args) {
	LocalMap<String, String> map = new LocalMap<String, String>();
	String[] keys = {
			 "シロウ",       // "セイバー"
			 "リン",         // "アーチャー"
			 "イリヤ",       // "バーサーカー"
			 "サクラ",       // "ライダー"
			 "キレイ",       // "ランサー"
			 "キャスター",   // "アサシン"
			 "ライダー",     // "イスカンダル"
			 "ランサー",     //" ディルムッド"
			 "ウェイバー",   // "ブケファラス"
	};
	map.put("シロウ", "セイバー");
	map.put("リン", "アーチャー");
	map.put("イリヤ", "バーサーカー");
        map.put("サクラ", "ライダー");
	map.put("キレイ", "ランサー");
	map.put("キャスター", "アサシン");
	map.put("ライダー", "イスカンダル");
	map.put("ランサー"," ディルムッド");
	map.put("ウェイバー", "ブケファラス");
	for (int i = 0; i < keys.length; i++) {
	    System.out.println("" + (i + 1) + ":\t[" + keys[i] + ", " + map.get(keys[i]) + "]");
	}

	LocalMap<String, String> map2 = new LocalMap<String, String>();
	map2.put("クルーゼ", "プロヴィデンス");
	System.out.println("map.equals(map2): " + map.equals(map2));

	System.out.println("map.hashCode(): " + map.hashCode());
	map.remove("リン");
	System.out.println("after remove(リン)\nマスターが脱落し" + map.size() + "人になりました");
	for (int i = 0; i < keys.length; i++) {
	    System.out.println("" + (i + 1) + ":\t[" + keys[i] + ", " + map.get(keys[i]) + "]");
	}

	System.out.println("map.containsKey(キレイ): " + map.containsKey("キレイ"));
	System.out.println("map.containsKey(キリツグ): " + map.containsKey("キリツグ"));

	System.out.println("map.containsValue(セイバー): " + map.containsValue("セイバー"));
	System.out.println("map.containsValue(ギルガメッシュ): " + map.containsValue("ギルガメッシュ"));

	System.out.println("map.isEmpty(): " + map.isEmpty());

	map.clear();
	System.out.println("after map.clear()\nマスターは" + map.size() + "人になりました。聖杯戦争は終了です");
	System.out.println("map.isEmpty(): " + map.isEmpty());
	for (int i = 0; i < keys.length; i++) {
	    System.out.println("" + (i + 1) + ":\t[" + keys[i] + ", " + map.get(keys[i]) + "]");
	}
    }
}

Comments

[anna10]

とても助かりました。回答誠にありがとう御座います。

[KSwordOfHaste]

上のコードではequalsをまじめに実装してしているのでhashCodeの実装が不十分になってしまってます。規則によりequalsがtrueならそれら２つのLocalMapはhashCode()が同じ値を返さなければならないのですが、上の実装では異なる値を返すことがあります。

[katoy]

>> hashCodeの実装が不十分
ご指摘のとおりですね。
main() に次のコードを追加してから実行すると、equals() と hashCode() の不一致がわかります。

LocalMap<String, String> mapA = new LocalMap<String, String>();
LocalMap<String, String> mapB = new LocalMap<String, String>();
LocalMap<String, String> mapC = new LocalMap<String, String>();
LocalMap<String, String> mapD = new LocalMap<String, String>();
mapA.put("1", "A");
mapA.put("2", "B");

mapB.put("1", "A");
mapB.put("2", "B");

mapC.put("2", "B");
mapC.put("1", "A");

mapD.put("1", "A");
mapD.put("2", "A");

System.out.println("mapA.equals(mapB): " + mapA.equals(mapB));
System.out.println("mapA.equals(mapC): " + mapA.equals(mapC));
System.out.println("mapA.equals(mapD): " + mapA.equals(mapD));

System.out.println("mapA.hashCode: " + mapA.hashCode());
System.out.println("mapB.hashCode: " + mapB.hashCode());
System.out.println("mapC.hashCode: " + mapC.hashCode());
System.out.println("mapD.hashCode: " + mapD.hashCode());
実行すると次の出力になります。
　　mapA.equals(mapB): true
　　mapA.equals(mapC): true
　　mapA.equals(mapD): false
　　mapA.hashCode: 924049720
　　mapB.hashCode: -1803830863
　　mapC.hashCode: -1356046837
　　mapD.hashCode: -1390868029

hashCode() の実装を次のように変更します。
...
import java.util.Arrays; // for Array.sort()
....
public int hashCode() {
final int prime = 31;
int result = 1;

K[] keys2 = (K[])(new Object[count]);
V[] vals2 = (V[])(new Object[count]);
for (int i = 0; i < count; i++) {
keys2[i] = keys[i];
}
Arrays.sort(keys2);
for (int i = 0; i < count; i++) {
vals2[i] = get(keys2[i]);
}
for (int i = 0; i < count; i++) {
result = prime * result + ((keys2[i] == null) ? 0 : keys2[i].hashCode());
}
for (int i = 0; i < count; i++) {
result = prime * result + ((vals2[i] == null) ? 0 : vals2[i].hashCode());
}
return result;
}
変更後の実行では次の出力になります。
　　mapA.equals(mapB): true
　　mapA.equals(mapC): true
　　mapA.equals(mapD): false
　　mapA.hashCode: 2433411
　　mapB.hashCode: 2433411
　　mapC.hashCode: 2433411
　　mapD.hashCode: 2433410

Answer 2

hashCodeについてのみコメントします。
LocalMapクラスのhashCodeメソッドはLocalMap自体へのput/getの動作には直接関係しません。
hashCodeはequalsと組になってこのクラス(LocalMap)のインスタンスが(ハッシュ法を用いている)他のMapに正しく要素として格納できるかどうかに影響します。つまりいくらLocalMapへのput/getのテストをしてもLocalMapのhashCodeの実装が正しいかどうかの確認をしていることになりません。

通常、Map自体を他のMapの要素としたいということはあまりないと思いますので、equals/hashCodeともにLocalMapに実装する必要はなく、Objectクラスのデフォルト実装で充分です。つまりequalsは==と同じ動作であり、hashCodeは同じインスタンスなら必ず同じ値になり違うインスタンスなら違う値（になる可能性が高い）値になります。
ただし、問題文で実装するMapクラスのequalsの仕様について「同一でないインスタンスであっても内容が同じなら等しいとみなす」等の条件があるならequals/hashCodeをまじめに実装する必要があります。（おそらくそんな意地悪な条件はついてないと思いますが）

Answer 3

部分的に回答します。

• getの実装が意味不明です。keyをstrから検索してrinを返却する処理が必要だと思います。その上で、getをputしたkeyで呼び出せばvalueが取れるはずです。
• hashCodeはMapのkeyの内部値になるものだと思います。keyに対して一意な数値が作れればいいはずですが、質問の実装はなにかおかしい気がします。（Map自体のhashCodeを使うことはないような気がします。）
• clearが機能していないと言うのはisEmptyの結果に関することでしょうか？ であればclearでnullにしていないのにisEmptyではnullで判定しているからだと思います。