Java面试问题之二十九

Java内部类的三大用途
请你说一下Java内部类都有哪些用途以及在什么情况下才需要使用内部类。

答:个人认为Java内部类主要有三个用途:第一,起到封装类的作用;第二,可以直接访问外部类的成员;第三,回调外部类的方法。作为Java内部类的作用,第三点尤为重要。

(1)封装类型:面向对象的核心思想之一就是封装,把所有不希望对外公开的实现细节封装起来。顶层类只能处于public和默认两种访问级别,而成员内部类可以处于public、protected、private和默认4中访问级别。此外,如果一个内部类仅仅为特定的方法服务,那么可以把这个内部类定义在方法中。内部类是一种封装类型的有效手段。

(2)直接访问外部类的成员:内部类的一个特点就是能够访问外部类的各种级别的成员。比如,有以下两个类A和B:


class A {
private int count;
public int add() {return ++count;}
public int getCount() { return count; }
public void setCount(int count) {this.count=count;}
}

class B {
A a;
B(A a) {this.a=a;}

public void reset() {
if(a.getCount()>0) a.setCount(1);
else a.setCount(-1);
}
}



如果要求类A的count属性不允许被除了类B以外的其他类读取或者设置,那么以上实现方式九不能满足这一需求。在这种情况下,把类B定义为内部类就可以解决这一个问题,而且会使得代码更加简洁。如下面的代码:


class A {
private int count;
public int add() {return ++count;}

class B {
public void reset() {
if(count>0) count=1;
else count=-1;
}
}
}



当类B作为类A的实例内部类时,可以直接访问类A的count属性。Java虚拟机会保证类B的实例自动持有类A的实例引用,因此无须显式地建立类B与类A之间的关联关系。

(3)回调:回调实质上是指一个类尽管实际上实现了某种功能,但是没有直接提供相应的接口,客户类可以通过这个类的内部类的接口来获得这种功能。这个内部类本身没有提供真正的实现,仅仅调用了外部类的实现。回调充分发挥了内部类所具有的访问外部类的实现细节的优势。
下面是一个完整的 Python 解决方案,用于判断一棵二叉树是否是**有效的二叉搜索树(Valid Binary Search Tree)**,包括: - 题目解析 - 解题思路 - 完整代码(含 `main` 函数) - 测试用例 - 预期输出 --- ## 📌 题目:98. 验证二叉搜索树(Validate Binary Search Tree) ### 📖 题意: 给定一个二叉树的根节点 `root`,判断其是否是一个**有效的二叉搜索树(BST)**。 BST 定义如下: - 节点的左子树**只包含小于当前节点的值**。 - 节点的右子树**只包含大于当前节点的值**。 - 所有左子树和右子树本身也必须是 BST。 --- ## ✅ 解题思路: 使用**中序遍历**的方式遍历 BST: - 二叉搜索树的中序遍历结果是一个**递增序列**。 - 因此我们只需在遍历过程中检查当前节点是否大于前一个节点即可。 ### ✅ 中序遍历实现(递归 + 非闭包写法) ```python from typing import Optional class TreeNode: def __init__(self, val=0, left=None, right=None): self.val = val self.left = left self.right = right class Solution: def isValidBST(self, root: Optional[TreeNode]) -> bool: self.prev = None self.isValid = True def inorder(node): if not node or not self.isValid: return inorder(node.left) if self.prev is not None and node.val <= self.prev: self.isValid = False self.prev = node.val inorder(node.right) inorder(root) return self.isValid ``` --- ## 🧪 main 函数与测试用例 ```python def main(): # 测试用例 1:有效的 BST # 2 # / \ # 1 3 root1 = TreeNode(2) root1.left = TreeNode(1) root1.right = TreeNode(3) sol = Solution() print("Test Case 1 (Expected: True):", sol.isValidBST(root1)) # 应输出 True # 测试用例 2:无效的 BST # 5 # / \ # 1 4 # / \ # 3 6 root2 = TreeNode(5) root2.left = TreeNode(1) root2.right = TreeNode(4) root2.right.left = TreeNode(3) root2.right.right = TreeNode(6) print("Test Case 2 (Expected: False):", sol.isValidBST(root2)) # 应输出 False # 测试用例 3:单节点树 root3 = TreeNode(1) print("Test Case 3 (Expected: True):", sol.isValidBST(root3)) # 应输出 True # 测试用例 4:空树 root4 = None print("Test Case 4 (Expected: True):", sol.isValidBST(root4)) # 应输出 True if __name__ == "__main__": main() ``` --- ## 🧾 测试结果输出: ``` Test Case 1 (Expected: True): True Test Case 2 (Expected: False): False Test Case 3 (Expected: True): True Test Case 4 (Expected: True): True ``` --- ## ✅ 总结: | 方法 | 是否使用闭包 | 是否使用递归 | 是否推荐 | |------|---------------|----------------|----------| | 中序遍历 + 全局变量判断 | ❌ 否 | ✅ 是 | ✅ 推荐 | | 递归时传递上下界 | ❌ 否 | ✅ 是 | ✅ 推荐 | | 非递归中序遍历 | ❌ 否 | ❌ 否 | ✅ 推荐 | ---
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