Colecciones II

Colecciones II
Continuando con las colecciones, vamos a ver los mismo métodos y procedimientos usados en el post anterior, pero esta vez exclusivamente con Java.

Nuestra clase Persona en Java quedaría del siguiente modo:

public class Persona implements Comparable{
    public Persona(String _name,
            String _apellidos,
            boolean _isMan,
            LocalDate fechaNacimiento,
            String _lugarNacimiento){
        nombre=_name;
        apellidos=_apellidos;
        isMan =_isMan;
        nacimiento=fechaNacimiento;
        lugarNacimiento=_lugarNacimiento;
    }

    String nombre;
    String apellidos;
    LocalDate nacimiento;
    String lugarNacimiento;
    Boolean isMan;

    public String getNombre() {
        return nombre;
    }

    public void setNombre(String nombre) {
        this.nombre = nombre;
    }

    public String getApellidos() {
        return apellidos;
    }

    public void setApellidos(String apellidos) {
        this.apellidos = apellidos;
    }

    public LocalDate getNacimiento() {
        return nacimiento;
    }

    public void setNacimiento(LocalDate nacimiento) {
        this.nacimiento = nacimiento;
    }

    public String getLugarNacimiento() {
        return lugarNacimiento;
    }

    public void setLugarNacimiento(String lugarNacimiento) {
        this.lugarNacimiento = lugarNacimiento;
    }

    public Boolean getIsMan() {
        return isMan;
    }

    public void setIsMan(Boolean isMan) {
        this.isMan = isMan;
    }

    public int getEdad(){
        LocalDate now= LocalDate.now();
        return now.getYear() -
                nacimiento.getYear() +
                Integer.compare(now.getDayOfYear(), nacimiento.getDayOfYear());
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Persona{" + "nombre=" + nombre + ", apellidos=" + apellidos + ", edad= " + getEdad() + "}";
    }

    public boolean isFrom(String city){
        return lugarNacimiento.equals(city);
    }

    public String getFullName(){
        return String.format("%s, %s", getApellidos(), getNombre());
    }

    @Override
    public int compareTo(Persona o) {
        return this.apellidos.compareTo(o.apellidos);
    }
}

añadimos los elementos a la colección de igual modo, esta vez usando para la fecha la clase LocalDate

 static void addPersonas(){
        personas.add(new Persona("Joaquin", "Martinez Rus", true,LocalDate.of(1969, 2, 20), "Linares"));
      personas.add(new Persona("Vicky", "Diez Calatayud", false,LocalDate.of(1996, 4, 19), "Calatayud"));
      personas.add(new Persona("Ana Isabel", "Martinez Baloo", false,LocalDate.of(1998, 10, 20), "Cordoba"));
      personas.add(new Persona("Victoria", "Martinez Nurse", false,LocalDate.of(1992, 1, 21), "Cordoba"));
      personas.add(new Persona("Ana", "Rus Maria", false,LocalDate.of(1961, 11, 3), "Linares"));
      personas.add(new Persona("Manuel", "Bonillo Contador", true,LocalDate.of(1978, 12, 26), "Cordoba"));
      personas.add(new Persona("Jose Antonio", "Martinez Arcos", true,LocalDate.of(1974, 9, 4), "Zaragoza"));
      personas.add(new Persona("Vicente", "Rodriguez Iglesias", true,LocalDate.of(1981, 11, 8), "Cordoba"));
      personas.add(new Persona("Alfonso", "Perez Judicial", true,LocalDate.of(2000, 5, 5), "Linares"));
      personas.add(new Persona("Ana", "Martinez Maestre", false,LocalDate.of(2004, 3, 4), "Linares"));
      personas.add(new Persona("Magdalena", "Fuentes Cruz", false,LocalDate.of(2002, 7, 11), "Jaen"));
      personas.add(new Persona("Jose", "Martinez Cintas", true,LocalDate.of(1981, 6, 21), "Linares"));
      personas.add(new Persona("Jose", "Aldea Morata", true,LocalDate.of(1994, 11, 22), "Calatayud"));
      personas.add(new Persona("Maria Isabel", "Diez Campieles", false,LocalDate.of(2005, 8, 1), "Calatayud"));
      personas.add(new Persona("Maria", "Martinez Adriá", false,LocalDate.of(2001, 10, 22), "Jaen"));
      personas.add(new Persona("Pedro José", "Garcia Civil", true,LocalDate.of(1980, 9, 15), "Cordoba"));
      personas.add(new Persona("Luis", "Jiloca Diez", true,LocalDate.of(1995, 6, 15), "Zaragoza"));
      personas.add(new Persona("Juan", "Pintor Escultor", true,LocalDate.of(2000, 10, 22), "Jaen"));
      personas.add(new Persona("Juan", "Goran Esteban", true,LocalDate.of(1974, 7, 14), "Jaen"));
      personas.add(new Persona("Andrea", "Jiloca Diez", false,LocalDate.of(1999, 9, 21), "Calatayud"));
      personas.add(new Persona("Daniel", "Ceular Flower", true,LocalDate.of(1975, 2, 4), "Cordoba"));
    }

y pasamos al primer ejemplo aunque lógicamente solo mostraré el método tradicional y la expresión lambda, las cuales fueron incluidas con Java 8.
Ejemplo 1. ¿cual es el promedio de edad de todas las personas nacidas en Calatayud?
Java tiene algunas variaciones con respecto a C#, de modo que para crear una expresión lambda sobre una colección, debemos crear un stream (o iteración) y sobre este con filter hacemos la función where en C# y por último con mapToDouble, convertimos o mejor dicho creamos un stream de objetos tipo Double a los cuales le calculamos el promedio.

 
static void getAverageAge(String lugarNacimiento){
        double suma=0;
        double count=0;
        for (Persona persona : personas) {
            if (persona.getLugarNacimiento().equals(lugarNacimiento)) {
                suma += persona.getEdad();
                count ++;
            }
        }
        double promedio = suma / count;
        System.out.printf("Las personas nacidas en %s tienen un promedio de edad de %s\n", lugarNacimiento, promedio);
    }
static void getStreamAverageAge(String lugarNacimiento){
        OptionalDouble promedio= personas.
                       stream().
                       filter(k->k.isFrom(lugarNacimiento)).
                       mapToDouble(e->e.getEdad()).
                       average();
        System.out.printf("Las personas nacidas en %s tienen un promedio de edad de %s\n", lugarNacimiento, promedio.getAsDouble());
    }

Ejemplo 2. Queremos listar todos los mayores de edad por orden alfabético de los apellidos. En este ejemplo, debemos implementar la interface Comparator incluir el método compareTo y con esto mostramos el código

     static void printAdults(){
         personas.sort(new Comparator() {
             @Override
             public int compare(Persona o1, Persona o2) {
                 return o1.apellidos.compareTo(o2.apellidos);
             }
         });
         for (Persona persona : personas) {
              if (persona.getEdad()>17)
                {
                    System.out.println(persona.getFullName());
                }
         }
     }
     
     static void printStreamAdults(){
         personas.stream().
                 filter(p->p.getEdad()>17).
                 sorted().
                 forEach(p-> System.out.println(p.getFullName()));
     }

y el resultado que debe ser exactemente igual.
coleccion3

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Colecciones I

Colecciones I

Hoy vamos a ver como aprovecharnos de herramientas que nos permiten usar un código más limpio y entendible en cuanto a colecciones se refiere y para ello veremos como hacerlo en este post para colecciones con expresiones lambda y Linq de .NET con C# y en el siguiente post, haremos esto mismo pero con Java.

En primer lugar crearemos un clase  Persona, dándole algunas propiedades como nombre, apellidos, nacimiento, un valor booleano para conocer el género, fecha de nacimiento y lugar de nacimiento, además le añadimos una propiedad de solo lectura que calcule la edad, toString, una para obtener el nombre completo y otro método booleano para saber si es nacido en un lugar concreto.

namespace ColeccionesDemo
{
    public class Persona
    {
        public Persona(string _name,
            string _surname,
            bool _isMan,
            DateTime _birthDate,
            string _birthPlace)
        {
            Name = _name;
            SurName = _surname;
            IsMan = _isMan;
            BirthDate = _birthDate;
            BirthPlace = _birthPlace;
        }

        public string Name { get; set; }
        public string SurName { get; set; }
        public DateTime BirthDate { get; set; }
        public string BirthPlace { get; set; }
        public bool IsMan { get; set; }
        public int Age
        {
            get
            {
                DateTime now = DateTime.Now;
                return now.Year - BirthDate.Year + (now.DayOfYear Nombre: {0}, Apellidos: {1}, Edad: {2}, De: {3}", Name, SurName, Age, BirthPlace); }
        }
        public string FullName
        {
            get { return string.Format("{0} {1}", Name, SurName); }
        }
        public override bool Equals(object obj)
        {
            var persona = obj as Persona;
            return persona != null &&
                   Name == persona.Name &&
                   SurName == persona.SurName;
        }
    }
}

Una vez creada la clase persona, para C# vamos a crear un objeto que almacene esta clase con una colección List la cual implementa la interfaz IEnumerable y a la cual le añadiremos algunos individuos ficticios.

      static List personas = new List();

        static void addPersonas()
        {
            personas.Add(new Persona("Joaquin", "Martinez Rus", true, new DateTime(1969, 2, 20), "Linares"));
            personas.Add(new Persona("Vicky", "Diez Calatayud", false, new DateTime(1996, 4, 19), "Calatayud"));
            personas.Add(new Persona("Ana Isabel", "Martinez Baloo", false, new DateTime(1998, 10, 20), "Cordoba"));
            personas.Add(new Persona("Victoria", "Martinez Nurse", false, new DateTime(1992, 1, 21), "Cordoba"));
            personas.Add(new Persona("Ana", "Rus Maria", false, new DateTime(1961, 11, 3), "Linares"));
            personas.Add(new Persona("Manuel", "Bonillo Contador", true, new DateTime(1978, 12, 26), "Cordoba"));
            personas.Add(new Persona("Jose Antonio", "Martinez Arcos", true, new DateTime(1974, 9, 4), "Zaragoza"));
            personas.Add(new Persona("Vicente", "Rodriguez Iglesias", true, new DateTime(1981, 11, 8), "Cordoba"));
            personas.Add(new Persona("Alfonso", "Perez Judicial", true, new DateTime(2000, 5, 5), "Linares"));
            personas.Add(new Persona("Ana", "Martinez Maestre", false, new DateTime(2004, 3, 4), "Linares"));
            personas.Add(new Persona("Magdalena", "Fuentes Cruz", false, new DateTime(2002, 7, 11), "Jaen"));
            personas.Add(new Persona("Jose", "Martinez Cintas", true, new DateTime(1981, 6, 21), "Linares"));
            personas.Add(new Persona("Jose", "Aldea Morata", true, new DateTime(1994, 11, 22), "Calatayud"));
            personas.Add(new Persona("Maria Isabel", "Diez Campieles", false, new DateTime(2005, 8, 1), "Calatayud"));
            personas.Add(new Persona("Maria", "Bella Adriá", false, new DateTime(2001, 10, 22), "Jaen"));
            personas.Add(new Persona("Pedro José", "Garcia Civil", true, new DateTime(1980, 9, 15), "Cordoba"));
            personas.Add(new Persona("Luis", "Jiloca Diez", true, new DateTime(1995, 6, 15), "Zaragoza"));
            personas.Add(new Persona("Juan", "Pintor Escultor", true, new DateTime(2000, 10, 22), "Jaen"));
            personas.Add(new Persona("Juan", "Goran Esteban", true, new DateTime(1974, 7, 14), "Jaen"));
            personas.Add(new Persona("Andrea", "Jiloca Diez", false, new DateTime(1999, 9, 21), "Calatayud"));
            personas.Add(new Persona("Daniel", "Ceular Flower", true, new DateTime(1975, 2, 4), "Cordoba"));<span id="mce_SELREST_start" style="overflow:hidden;line-height:0;"></span>
        }

Una vez añadidos, vamos a pedirle a nuestra colección de personas unas cuantos datos con criterios concretos.
Ejemplo 1. ¿cual es el promedio de edad de todas las personas nacidas en Calatayud?
Vamos a crear tres métodos, uno paso a paso, calcAverageAge(string _birthPlace), es decir inicializamos variables, iteramos por la colección, comprobamos la condición, calculamos e imprimimos. El segundo método mediante programación funcional calcAverageAgeFunctionalProgramming(string _birthPlace), escribiremos una línea para calcular el promedio y otra para imprimirlo (aunque lo podía haber hecho en la misma línea), por último otro modo sería con Linq igual de vistoso que el anterior con el método calcAverageAgeLinq(string _birthPlace)

static void calcAverageAge(string _birthPlace)
        {
            double suma = 0;
            double count = 0;
            double average = 0;
            foreach (var persona in personas)
            {
                if (persona.IsFrom(_birthPlace))
                {
                    suma += persona.Age;
                    count++;
                }
            }
            average = suma / count;
            Console.WriteLine(string.Format("Las personas nacidas en {0} tienen un promedio de edad de {1} ", _birthPlace, average));

        }

        static void calcAverageAgeFunctionalProgramming(string _birthPlace)
        {
            var average= personas.Where(n => n.IsFrom(_birthPlace)).Average(p => p.Age);
            Console.WriteLine(string.Format("Programación funcional\nLas personas nacidas en {0} tienen un promedio de edad de {1} ", _birthPlace, average));
        }

        static void calcAverageAgeLinq(string _birthPlace)
        {
            var average = (from u in personas
                         where u.IsFrom(_birthPlace)
                         select u).Average(p => p.Age);
            Console.WriteLine(string.Format("Programación funcional\nLas personas nacidas en {0} tienen un promedio de edad de {1} ", _birthPlace, average));
        }

Ejemplo 2. Queremos listar todos los mayores de edad por orden alfabético de los apellidos.
Con el método estándar printAdults() y como queremos ordenar por los apellidos hemos tenido que incluir la interfaz IComparable que implementa el método CompareTo(Persona other) efectuando la comparación de los apellidos y ejecutando el método Sort de la clase List. En el siguiente método con programación funcional printAdultsFunctionalProgramming(), en una sola línea efectuamos todas las operaciones sin hacer referencia a ninguna interfaz IComparable y por último el mismo método basado en Linq printAdultsLinq(). Este tipo de expresiones en una línea, las llamamos expresiones lambda.

static void printAdults()
        {
            personas.Sort();
            foreach (var persona in personas)
            {
                if (persona.Age>17)
                {
                    Console.WriteLine(persona.FullName);
                }
            }
        }

        static void printAdultsFunctionalProgramming()
        {
            Console.WriteLine("******************************************");
            Console.WriteLine("Mayores de edad con programación funcional");
            Console.WriteLine("******************************************");
            personas.Where(p => p.Age > 17).
                OrderBy(p=>p.SurName).
                ToList().
                ForEach(p => Console.WriteLine(p.FullName));
        }

        static void printAdultsLinq()
        {
            Console.WriteLine("************************");
            Console.WriteLine("Mayores de edad con Linq");
            Console.WriteLine("************************");
            (from persona in personas
                      where persona.Age > 17
                      orderby persona.SurName
                      select persona).ToList().ForEach(p => Console.WriteLine(p.FullName));
        }

Resultado, el mismo, pero a mi entender, claridad en el código máxima con programación funcional. En el siguiente post, haremos lo mismo pero con Java.
coleccion1coleccion2

ForEach

ForEach

Una colección que implementa la interfaz IEnumerable contiene un método GetEnumerator y este a su vez implementa la interfaz IEnumerator que contiene la propiedad Current y los métodos MoveNext y Reset. Esto va a permitir a la instrucción foreach iterar por la colección.

Así, si generamos una colección de 20.000.000 de números enteros y queremos efectuar una operación por cada uno de ellos, en este caso el inverso del producto de la raiz cuadrada por el logaritmo neperiano y luego realizar la suma sobre cada resultado, podemos iterar con una instrucción foreach,

static int n = 20000000;
static List list = Enumerable.Range(1, n).ToList();

static double forEachStandar()
        {
            var result = 0.0;

            foreach (var item in list)
            {
                result += 1 / Math.Sqrt(item) * Math.Log(item);
            }
            return result;
        }

Una colección además contiene un método ForEach, el cual es accesible mediante una expresión Lambda, asignando la acción que vamos a realizar en cada uno de los elementos.

        static double forEachLambda()
        {
            var result = 0.0;
            list.ForEach(n => result += 1 / Math.Sqrt(n) * Math.Log(n));
            return result;
        }

Podemos aprovechar al máximo los recursos disponibles y es iterando en paralelo por los elementos de la colección pudiendo realizar cálculos simultáneos. Este medio debe ser tratado con cuidado, puesto que si el orden interviene en el resultado final, esta herramienta no sería útil, y en todo caso, los resultados no serían los esperados; así mismo, siempre hay que replantearse el uso en paralelo. Para usarlo, podemos hacerlo mediante la clase Parallel
Parallel.ForEach(list, k => result += 1 / Math.Sqrt(n) * Math.Log(n));
o mediante el método AsParallel de la colección.

foreach (var item in list.AsParallel())
{
result += 1 / Math.Sqrt(item) * Math.Log(item);
}

Aprovechando el artículo sobre LINQ publicado en Wakicode, es posible efectuar cálculos sobre elementos de la colección mediante sintáxis de consulta en Linq. En el siquiente ejemplo, efectuamos el cálculo sobre cada uno de los elementos asignádolo a la variable sum y posteriormente efectuar la suma por cada uno de los elementos

static double queryLinq()
        {
            var query = (from u in list
                        select new { sum = 1 / Math.Sqrt(u) * Math.Log(u) }).Sum(k=>k.sum);

            return query;
        }

pero existe un método mejor y es que toda colección contiene el método Sum, y podremos entonces hacer lo siguiente

        static double collectionSum()
        {
            return list.Sum(k => 1 / Math.Sqrt(k) * Math.Log(k));
        }

Bien, todavía habría alguna otra forma de iterar sobre colecciones, pero con estas nos basta y ahora vamos a ver como se comportan en base a su rendimiento y para ello he creado cuatro hilos, de los cuales cada uno generará la suma de los elementos calculados de la colección, pero cada uno con su método y una vez que terminen todos, que nos muestre el tiempo invertido en los cuatro procesos y cual ha sido el más eficiente. Lanzaremos los procesos por este orden, foreach estándar, expresión foreach lambda, Linq sintáxis de consulta y por último la suma directa sobre la colección mediante expresión lambda.

        static void inBackGround()
        {
            string text = "";
            List cronos = new List();

            Stopwatch stw = new Stopwatch();
            Stopwatch stw1 = new Stopwatch();
            Stopwatch stw2 = new Stopwatch();
            Stopwatch stw3 = new Stopwatch();
            Stopwatch stw4 = new Stopwatch();

            cronos.Add(new KeyValuePair(stw1, "For Each Estandar"));
            cronos.Add(new KeyValuePair(stw2, "For Each Lambda"));
            cronos.Add(new KeyValuePair(stw2, "Query LINQ"));
            cronos.Add(new KeyValuePair(stw2, "Colección.Sum()"));

            stw.Start();
            Task[] tasks;

            var t1 = Task.Factory.StartNew(() =>
            {
                stw1.Start();
                text = string.Format("For Each Estandar. n = {0}. Resultado = {1}. Tiempo del proceso: {2}", n, forEachStandar(), stw1.Elapsed);
                stw1.Stop();
                Console.WriteLine(text);
            });

            var t2 = Task.Factory.StartNew(() =>
            {
                stw2.Start();
                text = string.Format("For Each Lambda. n = {0}. Resultado = {1}. Tiempo del proceso: {2}", n, forEachLambda(), stw2.Elapsed);
                stw2.Stop();
                Console.WriteLine(text);
            });

            var t3 = Task.Factory.StartNew(() =>
            {
                stw3.Start();
                text = string.Format("Query LINQ. n = {0}. Resultado = {1}. Tiempo del proceso: {2}", n, queryLinq(), stw3.Elapsed);
                stw3.Stop();
                Console.WriteLine(text);
            });

            var t4 = Task.Factory.StartNew(() =>
            {
                stw4.Start();
                text = string.Format("Colección.Sum(). n = {0}. Resultado = {1}. Tiempo del proceso: {2}", n, collectionSum(), stw4.Elapsed);
                stw4.Stop();
                Console.WriteLine(text);
            });

            tasks = new Task[] { t1, t2, t3, t4 };

            Task.WaitAll(tasks);
            Console.WriteLine(string.Format("Los cuatro procesos han terminado. Tiempo: {0}",stw.Elapsed));
            var theBest = cronos.Where(k => k.Key.Elapsed == cronos.Min(m => m.Key.Elapsed)).FirstOrDefault();
            Console.WriteLine(string.Format("El más efectivo ha sido {0} con un tiempo de {1}",theBest.Value, theBest.Key.Elapsed));

            Console.Read();

        }

y ahora el resultado en el que el ganador en cuanto a rendimiento es el método For Each Lambda por muy poco sobre la suma sobre la colección, el foreach estándar y el menos eficiente la consulta Linq.

foreach.png
El fin del artículo, para un problema podemos usar distintos métodos que producen el mismo efecto o resultado, pero debemos escoger el mejor de ellos en cuanto a eficiencia y rendimiento. Además, necesitamos conocer todos los métodos, no podemos escoger o seleccionar si no tenemos o no conocemos opciones.