Генетичний поліморфізм - це стан, при якому спостерігається тривала різноманітність генів, але при цьому частота гена, що найбільш рідко зустрічається, в популяції більше одного відсотка. Підтримка його відбувається за рахунок постійної мутації генів, а також їхньої постійної рекомбінації. Згідно з дослідженнями, які провели вчені, генетичний поліморфізм набув широкого поширення, адже комбінацій гена може бути кілька мільйонів.
Великий запас
Від великого запасу поліморфізму залежить краща адаптація популяції до нового довкілля, й у разі еволюція відбувається набагато швидше. Зробити оцінку всієї кількості поліморфних алелей, використовуючи традиційні генетичні методи, немає практичної можливості. Пов'язано це з тим, що певного гена в генотипі здійснюється за рахунок схрещування особин, які мають різні фенотипічні особливості, що визначаються геном. Якщо знати, яку частину певної популяції становлять особини, мають різний фенотип, стає можливим встановити кількість алелей, яких залежить формування тієї чи іншої ознаки.
Як все починалося?
Генетика почала бурхливо розвиватися в 60-ті роки минулого століття, саме тоді став застосовуватися або ферментів у гелі, який дозволив визначити генетичний поліморфізм. Що за метод? Саме за допомогою нього викликається переміщення білків в електричному полі, яке залежить від розміру білка, що переміщується, його конфігурації, а також сумарного заряду в різних ділянках гелю. Після цього, залежно від розташування та кількості плям, що з'явилися, проводиться ідентифікація речовини, що визначилася. Щоб оцінити поліморфізм білка в популяції, варто досліджувати приблизно 20 чи більше локусів. Потім з використанням математичного методу визначається кількість і співвідношення гомо- і гетерозигот. За даними досліджень, одні гени можуть бути мономорфними, інші - надзвичайно поліморфними.
Види поліморфізму
Поняття поліморфізму надзвичайно широке, воно включає перехідний і збалансований варіант. Залежить це від селективної цінності гена та природного відбору, який тисне на популяцію. Крім цього, він може бути генним та хромосомним.
Генний та хромосомний поліморфізм
Генний поліморфізм представлений в організмі алелями в кількості більш ніж один, яскравим прикладом цього може стати кров. Хромосомний є відмінностями в межах хромосом, який відбувається за рахунок аберацій. При цьому у гетерохроматинових ділянках є відмінності. У разі відсутності патології, що призведе до порушення або загибелі, такі мутації мають нейтральний характер.
Перехідний поліморфізм
Перехідний поліморфізм виникає в тому випадку, коли в популяції відбувається заміщення алелю, який колись був звичайним, іншим, який забезпечує свого носія більшою пристосовністю (це також називається множинним алелізмом). При цьому різновиду є спрямований зрушення у відсотковому змісті генотипів, з допомогою нього відбувається еволюція, і здійснюється її динаміка. Явище індустріального механізму може стати добрим прикладом, який охарактеризує перехідний поліморфізм. Що це таке, показує простий метелик, який з розвитком промисловості змінив білий колір своїх крил на темний. Дане явище почали спостерігати в Англії, де більш ніж 80 видів метеликів із блідо-кремових квітів стали темними, що вперше помітили після 1848 року у Манчестері у зв'язку з бурхливим розвитком промисловості. Вже 1895 року понад 95% п'ядениц придбали темне забарвлення крил. Пов'язані такі зміни з тим, що стовбури дерев стали закопченими, і світлі метелики стали легкою здобиччю дроздів і малиновок. Зміни сталися з допомогою мутантних меланістичних алелей.
Збалансований поліморфізм
Визначення "поліморфізм збалансований" характеризує відсутність зсуву будь-яких числових співвідношень різних форм генотипів у популяції, яка знаходиться в стабільних умовах довкілля. Це означає, що з покоління в покоління співвідношення залишається одним і тим же, але може трохи коливатися в межах тієї чи іншої величини, яка є постійною. У порівнянні з перехідним, збалансований поліморфізм – що це? Він насамперед є статикою еволюційного процесу. І. І. Шмальгаузен у 1940 році дав йому також назву рівноважного гетероморфізму.
Приклад збалансованого поліморфізму
Наочним прикладом збалансованого поліморфізму може стати наявність двох статей у багатьох моногамних тварин. Пов'язано це з тим, що вони мають рівноцінні селективні переваги. Співвідношення в межах однієї популяції завжди рівне. За наявності в популяції полігамії селективне співвідношення представників обох статей може бути порушено, у разі представники однієї статі можуть або повністю знищитися, або усуваються від розмноження більшою мірою, ніж представники протилежної статі.
Іншим прикладом може стати групова належність крові за системою АВ0. І тут частота різних генотипів у різних популяціях то, можливо різною, але з цим із покоління в покоління вона змінює свого сталості. Простіше кажучи, жоден генотип немає селективного переваги перед іншим. За даними статистики, чоловіки, які мають першу групу крові, мають більшу очікувану тривалість життя, ніж решта чоловіків з іншими групами крові. Поряд з цим, ризик розвитку виразкової хвороби 12-палої кишки за наявності першої групи вищий, але вона може перфоруватися, і це спричинить смерть у разі пізнього надання допомоги.
Генетична рівновага
Даний тендітний стан може порушуватися в популяції як наслідок, що виникають вони при цьому повинні бути з певною частою і в кожному поколінні. Дослідження показали, що поліморфізм генів системи гемостазу, розшифровка яких дає зрозуміти, еволюційний процес сприяє даним змін або, навпаки, протидіє, вкрай важливі. Якщо простежити хід мутантного процесу у тій чи іншій популяції, можна також судити про її цінності адаптації. Вона може дорівнювати одиниці, якщо в процесі відбору мутація не виключається, і перешкод до її поширення немає.
Більшість випадків показують, що цінність таких генів менше одиниці, а у разі нездатності таких мутантів до розмноження і зовсім зводиться до 0. Мутації такого роду відкидаються в процесі природного відбору, але це не виключає неодноразову зміну одного і того ж гена, що компенсує елімінацію , що здійснюється добором. Тоді досягається рівновага, гени, що мутували, можуть з'являтися або, навпаки, зникати. Це призводить до збалансованості процесу.
Приклад, який може яскраво охарактеризувати те, що відбувається, – серповидноклітинна анемія. В даному випадку домінантний ген, що мутував, в гомозиготному стані сприяє ранній загибелі організму. Гетерозиготні організми виживають, але вони більш сприйнятливі до захворювання на малярію. Збалансований поліморфізм гена серповидноклітинної анемії можна простежити у місцях поширення даного тропічного захворювання. У такій популяції гомозиготи (особини з однаковими генами) елімінуються, при цьому діє відбір на користь гетерозигот (особин з різними генами). За рахунок розновекторного відбору в генофонді популяції відбувається підтримка в кожному поколінні генотипів, які забезпечують кращу пристосованість організму до умов довкілля. Нарівні з наявністю гена серповидноклітинної анемії є й інші різновиди генів, що характеризують поліморфізм. Що дає? Відповіддю це питання стане таке явище, як гетерозис.
Гетерозиготні мутації та поліморфізм
Гетерозиготний поліморфізм передбачає відсутність фенотипічних змін за наявності рецесивних мутацій, навіть якщо вони зазнають шкоди. Але з цим вони можуть накопичуватися у популяції високого рівня, що може перевищувати шкідливі домінантні мутації.
еволюційного процесу
Еволюційний процес є безперервним, і обов'язковою його умовою є поліморфізм. Що це - показує постійна пристосованість тієї чи іншої популяції до свого проживання. Різностатеві організми, які живуть у межах однієї групи, можуть бути в гетерозиготному стані і передаватися з покоління до покоління протягом багатьох років. Поруч із фенотипічного прояви їх може й бути - з допомогою величезного запасу генетичної мінливості.
Ген фібриногену
Найчастіше дослідниками розглядається поліморфізм гена фібриногену як попереднє стан у розвиток ішемічного інсульту. Але в даний моментНа перший план виходить проблема, при якій генетичні та набуті фактори здатні впливати на розвиток даного захворювання. Цей різновид інсульту розвивається за рахунок тромбозу артерій головного мозку, а, вивчаючи поліморфізм гена фібриногену, можна зрозуміти багато процесів, впливаючи на які, недугу можна попередити. Зв'язки генетичних змін та біохімічних показників крові на даний момент вченими недостатньо вивчені. Подальші дослідження дозволять впливати на перебіг захворювання, змінювати його перебіг або просто попереджати його на ранній стадії розвитку.
Ок. Поліморфізм в жодному разі не можна розглядати окремо від інших фундаментальних понять – абстракція, інкапсуляція та успадкування. Об'єкт і подібні додаються з аксіом (хоча це теж аксіоми).
Власне, уявімо поруч склянку, кухоль, чайник, кавомашину, велосипед і скейт. Що між ними всіма спільного? Ну, як мінімум, те, що вони є. Тобто це – об'єкти, які були створені. Але як їх було створено? Швидше за все на заводі виробника за кресленнями. Ок, кресленням назвемо конструктор. Ну, а клас? А що це таке? А його немає в нашому всесвіті - ця сутність є абстракцією, що живе лише в наших думках. У реальному світі її немає і ніколи не буде, така вже фізика - їй по барабану, що птахи та ссавці мають далеких родичів - вона лише забезпечує можливість природного відбору. А родичів один одному знаходимо ми, люди.
З об'єктами та класами розібралися, а що ж там із нашими склянками та велосипедами. Ми вже зрозуміли, що все це об'єкт, тобто грубо можна всі об'єкти успадковувати від якогось суперпредка, суперкласу, що реалізовано в деяких мовах. Але що іншого спільного між скейтом та склянкою, наприклад? Звичайно, можна заглиблюватися і вважати, що вони всі з молекул, і всі вони з твердих речовин. Однак це все марення і СПГС, так що відповідь проста - нічого. Тобто це різні об'єкти з абсолютно різним функціоналом. Більше того - природно комп'ютерні моделі та ієрархії будуть сильно відрізнятися від фізик та хімій. І це нормально, питання про адекватності моделей ставитися лише коли модель неадекватна, а доти пиляти можна що завгодно, аби працювало.
Ось. У нас є суперпредок Object, від якого дефолтно успадковуються всі об'єкти. Припустимо, що об'єкти складаються з атомів і є те, що успадковують всі об'єкти. Але всі доповнення та правки – поліморфізм. Так, з атомів ми зліпили колеса і приробили на дошку – ок, це скейт. На нього можна встати і котитися, а сильно вивернувшись і політати в трьох метрах над землею, випромінюючи своє яскраве его. Хоча склянка - це ми зліпили з атомів щільну ємність, з якої вода не виливається під дією сили тяжіння. І пряме застосування склянки - налив води перекинути його над ротом, щоб вода витікала у шлунок. Так роблять справжні пацани, не дбаючи про гикавку або страх потонути, так що ось - поліморфізм.
Проте що з рештою? У нас ще абстракція, інкапсуляція та успадкування. Ок, почнемо з успадкування, так воно найближче. Ось що у нас спільного між склянкою та кухлем? Ну в обидва можна налити воду, але у гуртка є ручка, щоб триматися. Тобто можна вигадати якийсь загальний клас - ємність. Але що це за клас? Можна, наприклад, за цей клас взяти склянку, тоді всі ємності по дефолту склянки, а все інше - видозмінені склянки. Але комусь більше подобаються глеки, наприклад деякі чіки насять їх на голові, вважаючи, що це зручно. Ну і нехай носять, але якось вирішити треба, що головніше і ідеальніше. Так ось – недосяжний ідеал і є головний – це називається абстрактний клас. Тобто ємність, що неможливо створити для якого немає повного креслення. А всі креслення, що доповнили до повного – є успадковані класи від класу ємність.
Тут ми наблизилися до абстракції. Ось таке ієрархічне успадкування приводить нас до, можливо, головної ідеї ООП. Ось ми взяли і виділили все, куди можна налити воду в окремий клас, намалювали загальний креслення, але спеціально не доробили його, залишивши зазор майбутніх творців, і назвали креслення - ємність. Тисячі років винахідники всіх світів створюють свої ємності, одна краще за іншу. Для різних людей – по-різному, звичайно. Але щоразу групувати молекули скла певним чином – непросте завдання. Тому ремісники пішли на хитрість, вони створили таємну раду ремісників світу та вирішили ділитися один з одним своїми напрацюваннями. Тобто створювати дрібні креслення та оголошувати класом, наприклад, звивистої ручки у формі стрічки Мебіуса, наприклад. Можливо, така ручка зручна тільки інопланетним істотам, але креслення створено і до нього можна посилатися при створенні свого креслення. Таким чином, ми абстрагуємося від низькорівневого завдання "формування ємностей за допомогою переміщення молекул" до "конструювання ємності за допомогою суміщення деталей, елементів". І це є абстракція.
Але ми підійшли до останнього пункту – інкапсуляція. Вона нерозривна з абстракцією, і, по суті, завдяки їй вона і працює. Інкапсуляція - це своєрідний клей (або синя ізолента), яким склеюють різні креслення в один. Тобто поєднання деталей для створення своєї – це і є інкапсуляція. При цьому при суміщенні ми можемо не описувати деталі цього поєднання (тобто члени класу можуть бути приватними), таким чином допомагаючи абстрагуватися тим, хто використовує цей креслення. Ось подивимося на чайник – що це таке? Це склянка (або кухоль) до якого знизу (а може всередині посередині?) приклеєний нагрівальний елемент. Пустивши по ньому струм, відповідно до інкапсульованого в нагрівальний елемент закону Ома, виділятиметься тепло та нагріватиметься вода. А кавоварка? Це куди складніший пристрій, з безліччю насосів, ємностей, шлюзів, подрібнювачів та чайників. І все склеєне клеєм. А може, синьою ізолентою. Це знову інкапсуляція.
Таким чином, абстракція неможлива без інкапсуляції та успадкування, як неможливий поліморфізм без, власне, успадкування. Ну а поліморфізм неможливий ще й без інкапсуляції, яка банально марна без наслідування та поліморфізму. Ось такі трикутники з пирогами. Жаль тільки про пиріг набрехали. І про день народження.
Поліморфізмназивається здатність речовини однієї й тієї ж складу існувати з зовнішніх умов у кількох кристалічних формах (поліморфних модифікаціях) з різною структурою (для простих речовин це явище іноді називають алотропией).
Явище поліморфізму вперше було відкрито німецьким хіміком та мінерологом Е.Мітчерліхом у 1821р. Поліморфізм поширений у природі і є однією з характерних властивостей кристалічних речовин. Поліморфні модифікації, відрізняючись внутрішньою структурою, мають у зв'язку з цим різні властивості. Тому вивчення поліморфізму надзвичайно важливе для практики.
До зовнішніх умов, що визначають поліморфізм, відносяться насамперед температура і тиск, тому кожна поліморфна модифікація має свою область температур і тисків, при яких вона існує в термодинамічно стабільному (рівноважному) стані і поза якими вона стабільною бути не може, хоча і може існувати в метастабільному, тобто. нерівноважний, стан.
У різних поліморфних модифікаціях є вуглець, кремній, фосфор, залізо та інші елементи. Фізичні властивості різних модифікацій однієї й тієї ж речовини можуть значно відрізнятися. Наприклад, модифікації вуглецю, що кристалізуються у вигляді алмазу (кубічна сингонія) або у вигляді графіту (гексагональна сингонія), різко відрізняються один від одного за фізичними властивостями, незважаючи на ідентичність складу. Якщо поліморфне перетворення супроводжується незначними змінами структури, фізичні властивості речовини змінюються несуттєво. Поліморфних модифікацій у кожної конкретної речовини має бути дві, три та більше. Різні модифікації прийнято позначати грецькими літерами α, β, γ і т.д., причому перші літери, як правило, відносяться до модифікацій, стійким за більш високих температур.
При перетворенні високотемпературної модифікації на більш низькотемпературну зазвичай початкова зовнішня форма кристалів зберігається, тоді як внутрішня структура речовини зазнає змін. Таке збереження зовнішньої форми, що не відповідає новоствореній структурі кристалічної решітки, отримало назву параморфози. У природі відомі параморфози β -кварцу (тригональна симетрія) по α -кварцу (гексагональна симетрія), кальциту СаСО 3 (тригональна симетрія) з арагоніту (ромбічна симетрія) та ін.
Незалежно від характеру структурних змін, що відбуваються при поліморфних перетвореннях, розрізняють два їх різновиди енантіотропні (оборотні) та монотропні (незворотні) перетворення.
Оборотне перетворення однієї модифікації на іншу, здійснюване при постійному тиску і певній температурі (точці) переходу, коли ці модифікації перебувають у стані рівноваги, тобто. однаково стійкі, називається енантіотропним. Схематично це можна зобразити наступним чином
α ↔ β↔рідина
тобто. перхід α → β енантіотропен. Прикладами енантіотропних поліморфних перетворень є перетворення між поліморфними формами SiO 2 ˸
Поліморфізм - поняття та види. Класифікація та особливості категорії "Поліморфізм" 2015, 2017-2018.
Людські індивіди, володіючи рядом загальних властивостей, у той же час не тотожні один з одним за видовими якостями. Вони різняться один від одного і фізично, і психологічно, і соціально. Такими відмінностями є ріст, колір шкіри та волосся, зовнішній виглядіндивіда, хода,... .
ВНУТРІШНІ ДИФЕРЕНЦІАЦІЯ ЛЮДИНИ: З моменту виникнення Н. sapiens соціальне в людині стало його сутністю і біологічна еволюція видозмінювалася, виявляючись у виникненні широкого генетичного поліморфізму. Генетична різноманітність на рівні... .
Об'єктно-орієнтоване програмування(ООП) – підхід до створення програм, заснований на використанні класів та об'єктів, що взаємодіють між собою.
Клас (java class) визначає пристрій та поведінку об'єктів. Пристрій описується через набір характеристик (властивостей), а поведінка – через набір доступних об'єктів операцій (методів). Класи можна створювати на основі вже наявних, додаючи або перевизначаючи властивості та методи.
Класи представляють шаблони, якими будуються об'єкти. Об'єкти – це елементи програми, які мають подібним набором показників і поведінкою (тобто елементи, побудовані основі одного класу). Кожен об'єкт має певний стан, він визначається значенням всіх його властивостей. В одній програмі можуть бути кілька класів, а об'єкти різних класів можуть взаємодіяти між собою (через методи).
успадкування, extends
Спадкування є невід'ємною частиною Java. При використанні успадкування враховується, що новий клас, що успадковує властивості базового (батьківського) класу, має всі ті властивості, які має батько. У коді використовується операнд extends, після якого зазначається ім'я базового класу. Тим самим відкривається доступ до всіх полів та методів базового класу.
Використовуючи наслідування, можна створити загальний "java class", який визначає характеристики, загальні для набору зв'язаних елементів. Потім можна успадковуватися від нього та створити додаткові класи, для яких визначити додаткові унікальні для них характеристики.
Головний успадкований клас Java називають суперклассом super. Наслідуючий клас називають підкласом. Таким чином, підклас - це спеціалізована версія суперкласу, яка успадковує всі властивості суперкласу і додає свої власні унікальні елементи.
Розглянемо приклад опису java class"a студента Student, який має ім'я, прізвище, вік, та номер групи. Клас студента будемо створювати на основі super класу користувача User, у якого вже визначено ім'я, прізвище та вік:
Public class User ( int age; String firstName; String lastName; // Конструктор public User(int age, String firstName, String lastName) ( this.age = age; this.firstName = firstName; this.lastName = lastName; ) )
Тепер створюємо окремий клас Student, що успадковує властивості super класу. При успадкування класу необхідно також перевизначити конструктори батьківського класу:
Public class Student extends User ( int group; // Конструктор public Student(int age, String firstName, String lastName) ( super(age, firstName, lastName); ) boolean isMyGroup(int g) ( return g == group; ) )
Ключове слово extendsпоказує, що успадковуємося від класу User.
Ключове слово super
У конструкторі класу Student ми викликаємо конструктор батьківського класу через оператор super, передаючи йому весь потрібний набір параметрів. У Java ключове слово superозначає суперклас, тобто. клас, похідним якого є поточний клас. Ключове слово super можна використовувати для виклику конструктора суперкласу та звернення до члена суперкласу, прихованого членом підкласу.
Розглянемо як відбувається успадкуванняз точки зору створення об'єкта:
Student student = new Student(18, "Киса", "Вороб'янінов", 221);
Спочатку відкривається конструктор класу Student, після цього викликається конструктор суперкласу User, а потім виконуються операції, що залишилися в конструкторі Student. Така послідовність дій цілком логічна і дозволяє створювати складніші об'єкти на основі простіших.
У суперкласу може бути кілька перевантажених версій конструкторів, тому можна викликати метод super() з різними параметрами. Програма виконає конструктор, який відповідає зазначеним аргументам.
Друга форма ключового слова superдіє подібно до ключового слова thisТільки при цьому ми завжди посилаємося на суперклас підкласу, в якому вона використана. Загальна форма має такий вигляд:
Тут член може бути шляхом або змінної екземпляра. Подібна форма підходить у тих випадках, коли імена членів підкласу приховують члени суперкласу з такими самими іменами.
Class A ( int i; ) // успадковуємося від класу A class B extends A ( int i; // ім'я змінної збігається і приховує змінну i у класі A B(int a, int b) ( super.i = a; // звертаємось до змінної i з класу A i = b; // звертаємося до змінної i з класу B) void show() ( System.out.println("i з суперкласу дорівнює "+ super.i); System.out.println(" i в підкласі дорівнює " + i); ) ) class MainActivity ( B subClass = new B(1, 2); subClass.show(); )
В результаті в консолі ми маємо побачити:
I із суперкласу дорівнює 1 i у підкласі дорівнює 2
Перевизначення методів, Override
Якщо в ієрархії класів ім'я та сигнатура типу методу підкласу збігаються з атрибутами методу суперкласу, то метод підкласу перевизначає метод суперкласу. Коли перевизначений метод викликається зі свого підкласу, він буде посилатися на версію цього методу, визначену підкласом. А версія методу із суперкласу буде прихована.
Якщо потрібно отримати доступ до версії перевизначеного методу, визначеного в суперкласі, необхідно використовувати ключове слово super.
Не плутайте перевизначення з перевантаженням. Перевизначення методу виконується лише у тому випадку, якщо імена та сигнатури типів двох методів ідентичні. В іншому випадку два методи просто перевантажені.
У Java SE5 з'явилася анотація @Override;. Якщо необхідно перевизначити метод, використовуйте @Override, і компілятор видасть повідомлення про помилку, якщо замість перевизначення буде випадково виконане перевантаження.
У Java можна успадковуватись тільки від одного класу.Інкапсуляція
В інформатиці інкапсуляцією (лат. en capsula) називається упаковка даних та/або функцій у єдиний об'єкт.
Основою інкапсуляції в Java є клас. Інкапсуляція означає, що поля об'єкта недоступні клієнтам безпосередньо - вони ховаються від прямого доступу ззовні. Інкапсуляція захищає дані об'єкта від небажаного доступу, дозволяючи самому об'єкту керувати доступом до своїх даних.
Модифікатори доступу
Під час опису класу використовуються модифікатори доступу. Модифікатори доступуможна розглядати як з позиції інкапсуляціїтак і успадкування. Якщо розглядати з позиції інкапсуляції, модифікатори доступу дозволяють обмежити небажаний доступ до членів класу ззовні.
Відкриті члени класу становлять зовнішню функціональність, яка доступна іншим класам. Закритими (private) зазвичай оголошуються незалежні від зовнішнього функціоналу члени, і навіть допоміжні методи, які лише деталями реалізації і неуніверсальні за своєю сутністю. Завдяки приховування реалізації класу можна змінювати внутрішню логіку окремого класу, не змінюючи код інших компонент системи.
Бажано використовувати доступ до властивостей класу лише через його методи (принцип beanкласів, "POJO"), який дозволяє валідувати значення полів, тому що пряме звернення до властивостей відстежувати вкрай складно, а значить їм можуть надаватися некоректні значення на етапі виконання програми. Такий принцип відноситься до управління інкапсульованими даними та дозволяє швидко змінити спосіб зберігання даних. Якщо дані зберігатимуться не в пам'яті, а в файлах або базі даних, то потрібно змінити лише ряд методів одного класу, а не вводити цю функціональність у всі частини системи.
Програмний код, написаний з використанням принципу інкапсуляції, легше налагоджувати. Для того щоб дізнатися, в який момент часу і хто змінив властивість об'єкта, що цікавить нас, достатньо додати висновок налагоджувальної інформації в той метод об'єкта, за допомогою якого здійснюється доступ до властивості цього об'єкта. При використанні прямого доступу до властивостей об'єктів програмісту довелося б додавати висновок налагоджувальної інформації у всі ділянки коду, де використовується об'єкт, який нас цікавить.
Приклад простого опису робота
Public class Robot (private double x = 0; // Поточна координата X private double y = 0; // Поточна координата Y private double course = 0; // Поточний курс (у градусах) public double getX() ( return x; ) public void setX(double x) ( this.x = x; ) public double getY() ( return y; ) public void setY(double y) ( this.y = y; ) public double getCourse() ( return course; ) // Визначення курсу public void setCourse(double course) (this.course = course;) // Пересування на дистанцію public void forward(int distance) ( // Звернення до поля об'єкта X x = x + distance * Math.cos( course / 180 * Math.PI);// Звернення до поля об'єкта Y y = y + distance * Math.sin(course / 180 * Math.PI); ) // Друк координат робота .println(x + "," + y); ) )
У представленому прикладі робота використовуються набори методів, що починають setі get. Цю пару методів часто називають сеттер/гетер. Ці методи використовуються для доступу до полів об'єкта. Найменування способу закінчуються найменуванням поля, що починається з ПРОПИСНОЇ літери.
У методах setми передаємо значення через формальний параметр усередину процедури. У коді процедури ми надаємо значення змінної об'єкта/класу з використанням ключового слова this.
This.course = course ...
Використання ключового слова thisнеобхідно, т.к. Найменування формального параметра збігається з найменуванням змінної об'єкта. Якби найменування відрізнялися б, то можна було б thisне використовувати.
Поліморфізм, polymorphism
Поліморфізм є одним із фундаментальних понять в об'єктно-орієнтованому програмуванні поряд із успадкуванням та інкапсуляцією. Слово поліморфізм грецького походження і означає "що має багато форм". Щоб зрозуміти, що означає поліморфізм стосовно об'єктно-орієнтованого програмування, розглянемо приклад створення векторного графічного редактора, в якому необхідно використовувати низку класів у вигляді набору графічних примітивів - Square, Line, Circle, Triangle, і т.д. У кожного з цих класів необхідно визначити метод drawдля відображення відповідного примітиву на екрані.
Очевидно, доведеться написати деякий код, який для зображення малюнка буде послідовно перебирати всі примітиви, які необхідно вивести на екран, та викликати метод draw у кожного з них.
Людина, незнайома з поліморфізмом, найімовірніше створить кілька масивів: окремий масивдля кожного типу примітивів та напише код, який послідовно перебере елементи з кожного масиву та викличе у кожного елемента метод draw. В результаті вийде приблизно наступний код:
// Визначення масивів графічних примітивів Square s = new Square; Line l = new Line; Circle c = new Circle; Triangle t = New Triangle; // Наповнення всіх масивів відповідними об'єктами. . . // Цикл із перебором всіх осередків масиву. for (int i = 0; i< s.length; i++){ // вызов метода draw() в случае, если ячейка не пустая. if (s[i] != null) s.draw(); } for(int i = 0; i < l.length; i++){ if (l[i] != null) l.draw(); } for(int i = 0; i < c.length; i++){ if (c[i] != null) c.draw(); } for(int i = 0; i < t.length; i++){ if (t[i] != null) t.draw(); }
Недоліком написаного коду є дублювання практично ідентичного коду для відображення кожного типу примітивів. Також незручно те, що при подальшій модернізації нашого графічного редактора та додаванні можливості малювати нові типи графічних примітивів, наприклад Text, Star тощо, при такому підході доведеться змінювати вже існуючий код і додавати до нього визначення нових масивів, а також обробку елементів , що містяться в них.
Використовуючи поліморфізм, можна спростити реалізацію подібної функціональності. Насамперед створимо спільний батьківський клас Shape для всіх наших класів.
Public class Shape ( public void draw() ( System.out.println("Заглушка"); ) )
Після цього ми створюємо різні класи-спадкоємці: Square (Квадрат), Line (Лінія), Сircle (коло) та Triangle (Трикутник):
Public class Point extends Shape ( public void draw() ( System.out.println("Квадрат"); ) ) Public class Line extends Shape ( public void draw() public class Shar ( public void draw() ( System.out.println("Коло"); ) ) Public class Triangle extends Shape ( public void draw() ( System.out.println("Трикутник"); ) )
У спадкоємцях ми перевизначено метод draw. В результаті отримали ієрархію класів, зображену на малюнку.
Тепер перевіримо дивовижну можливість поліморфізму:
// Визначення та ініціалізація масиву Shape a = new Shape (new Shape(), new Triangle(), new Square(), new Сircle()); // Перебір у циклі елементів масиву for(int i = 0; i< a.length; i++) { a[i].draw(); }
У консоль буде виведено наступні рядки:
Заглушка Трикутник Квадрат Коло
Таким чином, кожен клас-спадкоємець викликав саме свій метод draw, замість того, щоб викликати метод draw з батьківського класу Shape.
Поліморфізм - положення теорії типів, згідно з яким імена (наприклад, змінних) можуть означати об'єкти різних, але мають спільного батька, класів. Отже, будь-який об'єкт, що позначається поліморфним ім'ям, може по-своєму реагувати на загальний набір операцій.
Перевантаження методу overload
У процедурному програмуванні теж існує поняття поліморфізму, яке відрізняється від розглянутого механізму ООП. Процедурний поліморфізм передбачає можливість створення декількох процедур або функцій з однаковим ім'ям, але різною кількістю або типами параметрів, що передаються. Такі однойменні функції називаються перевантаженими, саме явище - перевантаженням (overload). Перевантаження функцій існує у ООП і називається перевантаженням методів. Прикладом використання навантаження методів у мові Java може бути клас PrintWriter , який використовується зокрема виведення повідомлень на консоль. Цей клас має безліч методів println, які відрізняються типами та/або кількістю вхідних параметрів. Ось лише кілька з них:
Void println() // перехід на новий рядок void println(boolean x) // виводить значення булевської змінної (true або false) void println(String x) // виводить рядок - значення текстового параметра
Поліморфізм (програмування)
Коротко сенс поліморфізму можна виразити фразою: «Один інтерфейс, безліч реалізацій».
Поліморфізм - один із чотирьох найважливіших механізмів об'єктно-орієнтованого програмування (поряд з абстракцією, інкапсуляцією та успадкуванням).
Поліморфізм дозволяє писати більш абстрактні програми та підвищити коефіцієнт повторного використання коду. Загальні властивостіоб'єктів об'єднуються в систему, яку можуть називати по-різному - інтерфейс, клас. Спільність має зовнішнє та внутрішній вираз:
- зовнішня спільність проявляється як однаковий набір методів з однаковими іменами та сигнатурами (іменами методів, типами аргументів та їх кількістю);
- внутрішня спільність – однакова функціональність методів. Її можна описати інтуїтивно чи висловити як суворих законів, правил, яким мають підпорядковуватися методи. Можливість приписувати різну функціональність одному методу (функції, операції) називається перевантаження методу (перевантаженням функцій, перевантаженням операцій).
Приклади
Клас геометричних фігур (еліпс, багатокутник) може мати методи для геометричних трансформацій (зміщення, поворот, масштабування).
У функціональних мовах
У Haskell існує два види поліморфізму - параметричний (чистий) і спеціальний (на основі класів). Спеціальний називають ще ad hoc(від лат. ad hoc – спеціально). Їх можна відрізнити так:
Параметричний поліморфізм
Спеціальний поліморфізм
У Haskell є поділ на класи та екземпляри (instance), якого немає в ООП. Клас визначає набір та сигнатури методів (можливо, задаючи для деяких або всіх з них реалізації за умовчанням), а екземпляри реалізують їх. Таким чином, автоматично відпадає проблема множинного успадкування. Класи не успадковують і перевизначають методи інших класів - кожен метод належить лише одному класу. Такий підхід простіше, ніж складна схема взаємин класів в ОВП. Деякий тип даних може належати кільком класам; клас може вимагати, щоб кожен його тип обов'язково належав до іншого класу, або навіть кількох; така ж вимога може висувати екземпляр. Це аналоги множинного успадкування. Є деякі властивості, які мають аналогів в ООП. Наприклад, реалізація списку як екземпляра класу порівняних величин вимагає, щоб елементи списку також належали до класу порівняних величин.
Програмістам, що переходять від ООП до ФП, слід знати важливу відмінність їхньої системи класів. Якщо ООП клас «прив'язаний» до об'єкта, т. е. до даних, то ФП - до функції. У ФП відомості про належність до класу передаються при виклику функції, а чи не зберігаються у полях об'єкта. Такий підхід, зокрема, дозволяє вирішити проблему методу кількох об'єктів (ООП метод викликається в одного об'єкта). Приклад: метод додавання (чисел, рядків) вимагає двох аргументів, причому одного типу.
Неявна типізація
У деяких мовах програмування (наприклад, у Python і Ruby) застосовується так звана качина типізація (інші назви: латентна, неявна), яка є різновидом сигнатурного поліморфізму. Таким чином, наприклад, у мові Python поліморфізм не обов'язково пов'язаний із спадкуванням.
Форми поліморфізму
Статичний та динамічний поліморфізм
(Згадується в класичній книзі Саттера та Александреску, яка є джерелом).
Поліморфізм може розумітися як наявність точок кастомізації в коді, коли той самий написаний програмістом фрагмент коду може означати різні операції залежно від чогось.
В одному випадку конкретний сенс фрагмента залежить від того, в якому оточенні код був побудований. Це т.зв. статичний поліморфізм. Перевантаження функцій, шаблони в Сі ++ реалізують саме статичний поліморфізм. Якщо в коді шаблонного класу викликано, наприклад, std::sort, то реальний сенс виклику залежить від того, для яких типових параметрів буде розгорнутий цей шаблон - викличеться одна з std::sort
В іншому випадку конкретний сенс фрагмента визначається тільки на етапі виконання і залежить від того, як і де саме був побудований даний об'єкт. Це типовий, динамічний поліморфізм, реалізується через віртуальні способи.
Поліморфізм включення
Цей поліморфізм називають чистим поліморфізмом. Застосовуючи таку форму поліморфізму, родинні об'єкти можна використовувати узагальнено. За допомогою заміщення та поліморфізму включення можна написати один метод для роботи з усіма типами об'єктів TPerson. Використовуючи поліморфізм включення та заміщення, можна працювати з будь-яким об'єктом, який проходить тест «is-A». Поліморфізм включення спрощує роботу з додавання до програми нових підтипів, так як не потрібно додавати конкретний метод для кожного нового типу, можна використовувати існуючий, тільки змінивши в ньому поведінку системи. За допомогою поліморфізму можна повторно використати базовий клас; використовувати будь-який нащадок або методи, які використовує базовий клас.
Параметричний поліморфізм
Використовуючи Параметрический поліморфізм, можна створювати універсальні базові типи. У разі параметричного поліморфізму функція реалізується для всіх типів однаково і таким чином функція реалізована для довільного типу. У Параметричному поліморфізм розглядаються параметричні методи та типи.
Параметричні методи
Якщо поліморфізм включення впливає на сприйняття об'єкта, то параметричні поліморфізм впливає використовувані методи, оскільки можна створювати методи споріднених класів, відкладаючи оголошення типів до часу виконання. Для уникнення написання окремого методу кожного типу застосовується параметричний поліморфізм, при цьому тип параметрів буде таким самим параметром, як і операнди.
Параметричні типи
Замість того, щоб писати клас для кожного конкретного типу слід створити типи, які будуть реалізовані під час виконання програми, тобто ми створюємо параметричний тип.
Поліморфізм перевизначення
Абстрактні методи часто належать до відкладених методів. Клас, в якому визначено цей метод може викликати метод та поліморфізм забезпечує виклик підходящої версіївідкладеного методу у дочірніх класах. Спеціальний поліморфізм допускає спеціальну реалізацію даних кожного типу.
Поліморфізм-перевантаження
Це окремий випадок поліморфізму. За допомогою перевантаження одне і те саме ім'я може позначати різні методи, причому методи можуть відрізнятися кількістю та типом параметрів, тобто не залежать від своїх аргументів. Метод може обмежуватися специфічними типами параметрів багатьох різних типів.
