Exerciții și Întrebări - Colecții în Java

1. Interfețe și Ierarhie

Întrebare: Care sunt principalele interfețe din framework-ul Java Collections și ce relație există între ele?

Exercițiu: Desenează manual o diagramă simplificată care să arate relația ierarhică între interfețele Iterable, Collection, List, Set, Queue și Map. Indică pentru fiecare interfață principala caracteristică care o diferențiază de celelalte.

2. ArrayList vs LinkedList

Întrebare: Care sunt diferențele principale între ArrayList și LinkedList din punct de vedere al performanței și al utilizării?

Exercițiu: Creează o clasă PerformantaListe care să conțină o metodă main unde să compari timpul de execuție pentru:

• Adăugarea a 100,000 de elemente la începutul listei

• Adăugarea a 100,000 de elemente la sfârșitul listei

• Accesarea aleatoare a 10,000 de elemente Efectuează aceste operații atât pentru ArrayList cât și pentru LinkedList și afișează rezultatele.

3. Seturi și Eliminarea Duplicatelor

Întrebare: De ce am folosi un LinkedHashSet în loc de un HashSet sau un TreeSet?

Exercițiu: Creează o metodă eliminaDuplicate(List<String> lista) care să primească o listă de cuvinte și să returneze o nouă colecție care conține cuvintele unice în ordinea primei lor apariții în lista originală. Implementează metoda în două moduri: folosind LinkedHashSet și folosind ArrayList cu verificări manuale.

4. Maps și Procesarea Datelor

Întrebare: Ce diferențe există între HashMap, LinkedHashMap și TreeMap din punct de vedere al performanței și garanțiilor de ordonare?

Exercițiu: Creează o clasă AnalizatorText care să proceseze un text (String) și să numere frecvența fiecărui cuvânt. Implementează o metodă afiseazaTopCuvinte(int n) care să afișeze cele mai frecvente n cuvinte din text, în ordine descrescătoare a frecvenței. Folosește o structură de tip Map pentru a stoca frecvențele.

5. Queue și Stack

Întrebare: Care este diferența între interfețele Queue și Deque în Java și ce implementări concrete ale acestora cunoști?

Exercițiu: Implementează o clasă VerificatorParanteze care să verifice dacă într-un șir de caractere parantezele sunt corect închise (fiecare paranteză deschisă are o paranteză închisă corespunzătoare în ordine corectă). De exemplu, șirul "((()))" este valid, dar "(()" nu este valid. Folosește o structură de tip Stack pentru implementare.

6. Comparare și Sortare

Întrebare: Explică diferența dintre interfețele Comparable și Comparator în Java. În ce situații ai folosi pe fiecare dintre ele?

Exercițiu: Creează o clasă Produs cu atributele nume, pret și categorie. Implementează interfața Comparable astfel încât produsele să fie sortate implicit după preț. Apoi, creează un Comparator separat care să sorteze produsele după categorie și apoi după nume. Demonstrează utilizarea ambelor metode de sortare într-o metodă main.

7. Operații pe Stream-uri

Întrebare: Care sunt avantajele utilizării Stream API în Java 8+ față de metodele tradiționale de procesare a colecțiilor?

Exercițiu: Având o listă de obiecte Student cu atributele nume, varsta și nota, folosește Stream API pentru a:

• Filtra studenții cu note peste 8

• Grupa studenții după vârstă

• Calcula media notelor pentru fiecare grupă de vârstă

• Afișa rezultatele sortate după vârstă

8. Colecții Imutabile și Thread-Safe

Întrebare: De ce și când ar trebui să folosim colecții imutabile sau colecții thread-safe?

Exercițiu: Creează un exemplu de clasă RegistruUtilizatori care menține o listă de utilizatori. Implementează metode pentru adăugarea și obținerea utilizatorilor, asigurându-te că lista internă nu poate fi modificată direct din exterior (folosind colecții imutabile). Apoi, modifică implementarea pentru a o face thread-safe.

9. Performanță și Alegerea Colecției Potrivite

Întrebare: Care sunt criteriile principale de care ții cont când alegi tipul de colecție pentru o anumită problemă?

Exercițiu: Pentru fiecare dintre următoarele scenarii, specifică ce implementare de colecție ai alege și explică motivul: a) Un cache care memorează cele mai recente 100 de interogări către o bază de date b) Stocarea elementelor unice dintr-un flux de date, cu necesitatea de a verifica frecvent dacă un element există deja c) Menținerea unei liste de evenimente cronologice cu posibilitatea de a adăuga noi evenimente doar la final d) Un dicționar de cuvinte care trebuie să afișeze cuvintele în ordine alfabetică

10. Colecții Generice

Întrebare: Care sunt avantajele utilizării colecțiilor generice (List<String>) față de colecțiile raw (List)?

Exercițiu: Creează o clasă generică Pereche<K, V> care stochează două valori de tipuri potențial diferite. Implementează metodele getFirst(), getSecond(), setFirst() și setSecond(). Apoi, implementează o metodă statică generică swap care primește o Pereche<K, V> și returnează o Pereche<V, K> cu valorile inversate.

11. Exercițiu Complet - Sistem de Gestionare a Bibliotecii

Creează un sistem simplu de gestionare a unei biblioteci cu următoarele funcționalități:

1. Clasa Carte cu atributele: id, titlu, autor, anPublicare, genLiterar

2. Clasa Biblioteca care gestionează o colecție de cărți și oferă următoarele operațiuni:

   • Adăugarea unei cărți

   • Căutarea cărților după titlu sau autor (returnând o listă de potriviri)

   • Împrumutarea unei cărți (marcarea ca împrumutată)

   • Returnarea unei cărți

   • Afișarea tuturor cărților disponibile

   • Afișarea cărților grupate după gen literar

   • Afișarea celor mai populare cărți (bazat pe numărul de împrumuturi)

Implementează acest sistem folosind colecțiile Java potrivite pentru fiecare funcționalitate, ținând cont de eficiența operațiilor.

12. Exercițiu Practic - Analizor de Log-uri

Creează un program care să analizeze un fișier de log-uri (pe care îl poți simula printr-un String mare). Fiecare linie de log are formatul:

[NIVEL] TIMESTAMP IP_ADRESA: MESAJ

Unde NIVEL poate fi: INFO, WARNING, ERROR sau CRITICAL.

Implementează următoarele funcționalități:

1. Parsarea log-ului și stocarea într-o structură de date adecvată

2. Filtrarea log-urilor după nivel

3. Căutarea log-urilor care conțin un anumit text în mesaj

4. Afișarea numărului de log-uri pentru fiecare nivel

5. Identificarea adreselor IP care au generat cele mai multe erori (ERROR sau CRITICAL)

6. Afișarea cronologică a log-urilor pentru o anumită adresă IP

Folosește colecțiile Java potrivite pentru fiecare din cerințele de mai sus.