Capitolo 7 · C1

Dalla specifica alle classi: le visite ospedaliere

La specifica, Schema UML, Gerarchia completa, Molteplicità e navigabilità, Specifiche esplicite e assunzioni, Classi Java, Associazioni nei due versi, Programma di prova

18 pagine (16 numerate). Aggiornato il 10 ottobre 2026.

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1 Dalla specifica alle classi Proposizione – Dalla specifica alle classi 1. Dalla specifica si disegna lo schema UML dei dati: classi, attributi, generalizzazioni, associazioni e molteplicità. 2. Accanto allo schema si elenca ciò che lo schema non dice: in che verso si percorre ogni associazione, quali dati sono noti alla creazione, quali si possono modificare. 3. Le classi Java si scrivono guardando solo lo schema e l’elenco, senza tornare alla specifica. 4. Un programma di prova crea oggetti, li collega e li stampa. Il caso di studio del capitolo è un piccolo gestionale ospedaliero. Nota – La specifica L’applicazione gestisce le visite mediche di un reparto ospedaliero: pazienti, medici, visite e reparti. Di tutte le persone, quindi sia pazienti che medici, interessano nome, cognome e anno di nascita. Dei medici interessa la specializzazione (una stringa). I pazienti possono prenotare una visita presso un reparto. In seguito, la visita può venire assegnata a un medico. Ogni visita ha un codice (una stringa). Ogni paziente può prenotare quante visite vuole, ma ogni visita viene prenotata da un solo paziente. La visita è sempre e soltanto in un reparto. A un medico possono venire assegnate al massimo ottanta visite, ma non c’è un minimo. Quando la visita viene prenotata non è assegnata a nessun medico, e nel seguito può venire assegnata a un singolo medico, ma non di più. Un metodo da non implementare permette di disassegnare tutte le visite a un medico dato. Un medico afferisce a uno e un solo reparto. 2 Lo schema delle classi Le classi si leggono nella prima frase: Paziente, Medico, Visita, Reparto. In più, “di tutte le persone” interessano nome, cognome e anno di nascita: pazienti e medici sono persone, quindi c’è una superclasse Persona. Canale 1 · Prof. Paolo Liberatore 1

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Persona nome: stringa cognome: stringa nascita: int Paziente Medico specializzazione: stringa Reparto nome: stringa Visita codice: stringa {complete} prenota 1 0..* assegnata 0..1 0..80 0..* 1 afferisce presso 0..* 1 Osservazione – Rettangoli di classi, non di oggetti Le figure della memoria del Capitolo 2 sono simili, ma lì ogni rettangolo è un oggetto. Qui ogni rettangolo è una classe, cioè un insieme di oggetti. Che cosa sta nei rettangoli. • Nome, cognome e nascita stanno solo in Persona: medici e pazienti li ereditano (Capitolo 3), e ripeterli sarebbe ridondante. • Medico aggiunge la specializzazione. Paziente non aggiunge attributi: si distingue dal medico perché prenota visite, cioè per un’associazione. • I nomi delle classi sono al singolare e con l’iniziale maiuscola: la classe dei pazienti è Paziente. Java accetta anche la minuscola, ma la convenzione è questa. Canale 1 · Prof. Paolo Liberatore 2

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Nota – Dalla frase alla molteplicità Frase della specifica Molteplicità Vicino a ogni visita viene prenotata da un solo paziente 1 Paziente ogni paziente prenota quante visite vuole 0..* Visita in seguito la visita va a un singolo medico 0..1 Medico a un medico al massimo 80 visite, nessun minimo 0..80 Visita la visita è sempre e soltanto in un reparto 1 Reparto un medico afferisce a uno e un solo reparto 1 Reparto Dove la specifica non dice nulla (quante visite ha un reparto, quanti medici vi afferiscono) vale 0..*. La molteplicità si legge dall’altro estremo: “una visita è prenotata da 1 paziente”, “una visita è assegnata a 0..1 medici”. Il verso non è intuitivo, e scambiare i due estremi è un errore frequente. 1 oppure 0..1. “Sempre” dà 1: una visita non esiste mai senza paziente o senza reparto. “In seguito” dà 0..1: una visita appena prenotata non ha medico, e lo riceve dopo. La visita ha quindi due situazioni, con o senza medico, e il campo che la rappresenta deve ammetterle entrambe. 3 La gerarchia completa Definizione – Generalizzazione completa Una generalizzazione è completa se ogni istanza della superclasse è istanza di almeno una sottoclasse: le sottoclassi coprono tutta la superclasse. Nel diagramma si scrive {complete} accanto alle frecce. Qui la specifica dice “di tutte le persone, quindi sia pazienti che medici”: le uniche persone che interessano sono pazienti e medici, e la generalizzazione è completa. Proposizione – Completa in Java In Java una generalizzazione completa si realizza dichiarando la superclasse abstract: non esistono persone che non siano pazienti o medici. Le due regole insieme danno una partizione. Le sottoclassi Java sono sempre disgiunte (Capitolo 3); con abstract la cornice di Persona è vuota (Capitolo 5). Quindi ogni persona è un paziente oppure un medico, mai tutti e due e mai nessuno dei due. new Canale 1 · Prof. Paolo Liberatore 3

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Persona(...) non compila (Persona is abstract; cannot be instantiated ), mentre Persona x = new Medico(...) va bene. Osservazione – Un medico che si fa visitare Un medico può farsi visitare nel proprio ospedale e quindi essere anche un paziente. Con queste classi non c’è un oggetto che sia insieme Medico e Paziente: servono due oggetti, con gli stessi nome, cognome e anno di nascita. Se interessassero anche infermieri o impiegati, sarebbero altre sottoclassi di Persona: la scelta di abstract si rifà quando cambiano le persone di interesse (Capitolo 5, “Astratta o no: lo dicono i requisiti”). 4 In che verso si percorre un’associazione Definizione – Navigabilità Un’associazione fra C e D è navigabile da C a D se, dato un oggetto di C, il programma deve poter trovare gli oggetti di D collegati. In Java ogni verso navigabile è un campo di C: un riferimento se il massimo dal lato di D è 1, un insieme altrimenti. Lo schema non dice in che verso si percorre un’associazione. La scelta dipende da: 1. requisiti espliciti: una funzionalità richiesta che deve partire da un oggetto e arrivare a quelli collegati; 2. uso normale del dominio: domande che ci si aspetta di fare, anche se la specifica non le scrive; 3. costo: ogni associazione navigabile nei due versi è memorizzata due volte, e i due collegamenti vanno tenuti coerenti (Capitolo 2). Esempio – Disassegnare le visite di un medico La specifica chiede che si possa scrivere un metodo che disassegna tutte le visite di un medico dato. Per disassegnarle bisogna sapere quali sono: dato il medico, si deve arrivare alle sue visite. La frase chiede solo una funzionalità, ma implica che assegnata sia navigabile da Medico a Visita, e quindi che Medico abbia l’insieme delle sue visite. Esercizio 2. Canale 1 · Prof. Paolo Liberatore 4

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Nel caso di studio: Associazione Versi Motivo prenota tutti e due dominio: le visite di un paziente, il paziente di una visita assegnata tutti e due requisito: disassegnare; dominio: il medico della visita presso da Visita dominio: il reparto della visita afferisce da Medico dominio: il reparto del medico Nessun requisito chiede a un reparto le sue visite o i suoi medici: per presso e afferisce basta un verso, e non c’è coerenza da mantenere. 5 Specifiche esplicite e assunzioni di dominio Definizione – Assunzione di dominio Un’assunzione di dominio è una proprietà che la specifica non scrive e che chi la scrive dà per scontata. Una specifica esplicita elenca, per ogni classe, anche quali dati e collegamenti sono noti alla creazione e quali si possono modificare. Queste informazioni decidono costruttori e setter: un dato noto alla creazione è un argomento del costruttore, un dato modificabile ha un setter. Compilando l’elenco ci si accorge di che cosa la specifica non ha detto. Nota – L’elenco del caso di studio Dato o collegamento Alla creazione Dopo nome, cognome, nascita noti non cambiano specializzazione di un medico nota non cambia visite prenotate da un paziente nessuna se ne aggiungono codice e paziente di una visita noti non cambiano medico di una visita nessuno si assegna, si toglie, cambia visite assegnate a un medico nessuna se ne aggiungono e tolgono Che cosa la specifica non dice. La tabella contiene tre assunzioni: • che nome, cognome e nascita non cambino: è una scelta, perché nella realtà nome e cognome possono cambiare; • che la specializzazione di un medico non cambi; • che il paziente esista prima della visita e che la visita non passi a un altro paziente: le visite sono personali. Canale 1 · Prof. Paolo Liberatore 5

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Sono ovvie per chi conosce gli ospedali. In un dominio specialistico le stesse lacune lasciano il programmatore senza risposta. Osservazione – Ciò che sembra ovvio può essere falso Che un codice fiscale sia di 16 caratteri fra lettere e cifre vale per le persone fisiche; quello di una società è di 11 cifre e coincide con la partita IVA. Una classe che controlla solo la prima forma rifiuta codici validi. 6 Le classi Java Nella prima versione i collegamenti nei due versi si aggiornano a mano. Le classi applicano le regole del Capitolo 4: campi private, getter per tutti, setter solo per ciò che si può modificare, controlli nel costruttore. public abstract class Persona { private String nome; private String cognome; private int nascita; // anno di nascita Persona(String nome, String cognome, int nascita) { if (nome == null || nome.isEmpty() || cognome == null || cognome.isEmpty()) { throw new RuntimeException("Nome o cognome vuoto"); } this.nome = nome; this.cognome = cognome; this.nascita = nascita; } String getNome() { return nome; } String getCognome() { return cognome; } int getNascita() { return nascita; } } Canale 1 · Prof. Paolo Liberatore 6

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Senza setter, i tre dati si impostano solo nel costruttore e non cambiano più. Il controllo sta in Persona e non in Paziente: ogni sottoclasse chiama questo costruttore con super, e il controllo vale per pazienti e medici. import java.util.HashSet; public class Paziente extends Persona { private HashSet<Visita> prenota; // visite prenotate Paziente(String nome, String cognome, int nascita) { super(nome, cognome, nascita); this.prenota = new HashSet<Visita>(); } HashSet<Visita> getPrenota() { return prenota; } // toString più avanti } Paziente non ha attributi propri, ma ha un costruttore: Persona ha solo un costruttore con argomenti (Capitolo 3). L’insieme delle visite non è un argomento: un paziente nasce senza visite, e l’insieme si crea vuoto. Canale 1 · Prof. Paolo Liberatore 7

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import java.util.HashSet; public class Medico extends Persona { private String specializzazione; private HashSet<Visita> assegnata; // visite assegnate Medico(String nome, String cognome, int nascita, String specializzazione) { super(nome, cognome, nascita); this.specializzazione = specializzazione; this.assegnata = new HashSet<Visita>(); } String getSpecializzazione() { return specializzazione; } HashSet<Visita> getAssegnata() { return assegnata; } public String toString() { return "dott. " + getNome() + " " + getCognome() + " (" + getNascita() + "), " + specializzazione; } } Il costruttore riceve quattro argomenti, nome, cognome, nascita e specializzazione, e passa i primi tre a super. Se il costruttore di Persona manca, Java usa quello di default senza argomenti: super() compila, ma nome, cognome e nascita non sono mai impostati. Si scrive quindi prima il costruttore della superclasse, poi quelli delle sottoclassi. Il toString di una sottoclasse. Deve stampare tutti i dati, compresi quelli ereditati. Questi sono private in Persona e la sottoclasse non può nominarli: li legge con i getter. Una stampa sintetica (dott. Laura Verdi (1975), cardiologia) si legge meglio di una che ripete nome=, cognome=. Canale 1 · Prof. Paolo Liberatore 8

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public class Visita { private String codice; private Paziente prenota; // chi l’ha prenotata private Medico assegnata; // null finché non è assegnata Visita(String codice, Paziente prenota) { if (prenota == null) { throw new RuntimeException("Visita senza paziente"); } this.codice = codice; this.prenota = prenota; } String getCodice() { return codice; } Paziente getPrenota() { return prenota; } Medico getAssegnata() { return assegnata; } void setAssegnata(Medico assegnata) { this.assegnata = assegnata; } // toString più avanti } Ogni scelta viene dall’elenco della Sezione 5: • codice e paziente sono noti alla creazione e non cambiano: argomenti del costruttore, solo getter; • il paziente ha molteplicità 1: il costruttore rifiuta null; • il medico non è noto alla creazione e cambia: niente costruttore, getter e setter, e null rappresenta la visita non assegnata. Canale 1 · Prof. Paolo Liberatore 9

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Osservazione – Getter e setter per convenzione Il medico di una visita può diventare null e cambiare liberamente: un campo accessibile non permetterebbe nessun uso sbagliato. Lo si rende comunque private, con getter e setter, perché chi usa le classi si aspetta di trovare getAssegnata e setAssegnata e di non accedere ai campi. Non è una questione di correttezza, ma di convenzione. Stampare un’associazione nei due versi. Il paziente conosce le sue visite e ogni visita il suo paziente. Se il toString di Paziente stampa le visite e quello di Visita stampa il paziente, la stampa non termina: il paziente stampa la visita, che stampa il paziente, che stampa di nuovo la visita. Il programma si ferma con java.lang.StackOverflowError. Proposizione – toString e associazioni nei due versi In un’associazione navigabile nei due versi, al più uno dei due toString stampa per intero l’oggetto collegato; l’altro ne stampa solo qualche dato. // in Paziente public String toString() { return getNome() + " " + getCognome() + " (" + getNascita() + "), visite " + prenota; } // in Visita public String toString() { String s = codice + " di " + prenota.getNome() + " " + prenota.getCognome(); if (assegnata != null) { s = s + ", dott. " + assegnata.getCognome(); } return s; } Canale 1 · Prof. Paolo Liberatore 10

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7 Il programma di prova public class Prova { public static void main(String[] args) { Paziente p = new Paziente("Mario", "Rossi", 1980); Visita v = new Visita("V001", p); p.getPrenota().add(v); // l’altro verso di prenota System.out.println(p); Medico m = new Medico("Laura", "Verdi", 1975, "cardiologia"); System.out.println(m); v.setAssegnata(m); m.getAssegnata().add(v); // l’altro verso di assegnata System.out.println(v); System.out.println(m.getAssegnata().size()); } } Stampa: Mario Rossi (1980), visite [V001 di Mario Rossi] dott. Laura Verdi (1975), cardiologia V001 di Mario Rossi, dott. Verdi 1 Creare la visita non basta perché compaia fra quelle del paziente: il costruttore registra il paziente nella visita, ma l’altro verso va aggiunto con p.getPrenota().add(v). Lo stesso per il medico: setAssegnata e l’aggiunta all’insieme del medico sono due istruzioni. Esempio – Che cosa può andare storto Con questa versione nulla impedisce due errori di programmazione: Paziente q = new Paziente("Anna", "Bianchi", 1992); q.getPrenota().add(v); // v è di Mario Rossi Medico m2 = new Medico("Luca", "Neri", 1980, "ortopedia"); v.setAssegnata(m2); // m2 non ha v fra le sue visite 1. Un paziente ha fra le sue visite una visita prenotata da un altro paziente. 2. Una visita è assegnata a un medico ma non è fra le visite di quel medico, e resta fra quelle del medico precedente. Sono le inconsistenze del Capitolo 2. Anche il vincolo 0..80 non è garantito: il getter restituisce l’insieme, e chiunque vi aggiunge un’ottantunesima visita (Capitolo 4, “Campi che sono collezioni”). Una versione che controlla i collegamenti richiede gli strumenti del Capitolo 4 per gli insiemi. Canale 1 · Prof. Paolo Liberatore 11

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Osservazione – Il programma di prova si conserva Il programma di prova non si butta quando le classi funzionano: quando emerge un errore permette di ricreare subito i dati e provare le classi da sole, senza l’interfaccia dell’applicazione. Per lo stesso motivo conviene stampare gli oggetti prima e dopo ogni operazione. Riepilogo • Metodo: specifica, schema UML, elenco di ciò che lo schema non dice, classi Java dal solo schema, programma di prova. • Molteplicità: si legge dall’altro estremo; “sempre” dà 1, “in seguito” dà 0..1; se la specifica tace, 0..*. • Completa: {complete}, ogni persona è paziente o medico; in Java superclasse abstract, e con le classi disgiunte è una partizione. • Navigabilità: un verso navigabile è un campo; la decidono i requisiti espliciti, l’uso del dominio e il costo della coerenza. • Assunzioni: per ogni dato, se è noto alla creazione (costruttore) e se cambia (setter); ciò che sembra ovvio va scritto. • Costruttori: prima quello della superclasse; le sottoclassi chiamano super, e i controlli in Persona valgono per tutte. • Due versi: collegamenti aggiornati a mano, a rischio di inconsistenze; un solo toString stampa per intero l’oggetto collegato. • Prova: un main che crea, collega e stampa; si conserva. 8 Esercizi Esercizio 1 – Il reparto Aggiungere alle classi della Sezione 6 la classe Reparto, con il nome, e le associazioni presso e afferisce dello schema, navigabili come nella tabella della Sezione 4. Un reparto non cambia nome. Soluzione a pagina 14 → Canale 1 · Prof. Paolo Liberatore 12

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Esercizio 2 – Disassegnare le visite di un medico Con le classi della Sezione 6, scrivere un metodo static void disassegna(Medico m) che disassegna tutte le visite del medico m, lasciando coerenti i due versi di assegnata. Soluzione a pagina 15 → Esercizio 3 – Appello del 19/02/2021, Canale 2, Prof. Giuseppe De Giacomo, domanda 1, adattato L’applicazione riguarda un videogioco sul mondo del crimine. Una gilda ha un nome ed è composta da un certo numero di assassini, minimo 3. Un assassino è una persona (vedi dopo) e appartiene a esattamente una gilda. A un assassino può essere commissionato un tentativo di omicidio con un codice (una stringa), una persona che è la vittima ed un’altra persona che è il committente. Un omicidio ha due campi booleani per memorizzare rispettivamente se concluso o meno e in caso sia concluso se è riuscito o fallito. Se è concluso e riuscito allora è di interesse memorizzare il tempo impiegato per eseguirlo, in secondi. Tutte le persone hanno nome, cognome e indirizzo, e tra queste gli assassini hanno anche un’arma preferita (una stringa), e gli assassini esperti hanno anche una seconda arma. Basandosi sui requisiti riportati sopra, produrre il diagramma delle classi in UML per l’applicazione. Soluzione a pagina 16 → Canale 1 · Prof. Paolo Liberatore 13

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9 Soluzioni Soluzione dell’Esercizio 1 – Il reparto Il reparto ha solo il nome, noto alla creazione e non modificabile: public class Reparto { private String nome; Reparto(String nome) { this.nome = nome; } String getNome() { return nome; } public String toString() { return "reparto " + nome; } } Le due associazioni sono navigabili solo da Visita e da Medico: il campo sta lì, e Reparto non ha insiemi. Dal lato di Reparto la molteplicità è 1 in entrambe: il reparto è noto alla creazione, quindi va nel costruttore, che rifiuta null. // in Visita private Reparto presso; Visita(String codice, Paziente prenota, Reparto presso) { if (prenota == null || presso == null) { throw new RuntimeException("Visita senza paziente o reparto"); } this.codice = codice; this.prenota = prenota; this.presso = presso; } Reparto getPresso() { return presso; } // in Medico private Reparto afferisce; Medico(String nome, String cognome, int nascita, Canale 1 · Prof. Paolo Liberatore 14

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String specializzazione, Reparto afferisce) { super(nome, cognome, nascita); if (afferisce == null) { throw new RuntimeException("Medico senza reparto"); } this.specializzazione = specializzazione; this.afferisce = afferisce; this.assegnata = new HashSet<Visita>(); } Reparto getAfferisce() { return afferisce; } Con un solo verso non c’è un secondo collegamento da aggiornare: creare la visita basta. Se un medico può cambiare reparto (la specifica non lo dice) si aggiunge un setter che rifiuta null. ← Torna all’Esercizio 1, pagina 12 Soluzione dell’Esercizio 2 – Disassegnare le visite di un medico Grazie all’insieme delle visite del medico, si scorrono solo le sue visite: a ciascuna si toglie il medico, poi si svuota l’insieme. static void disassegna(Medico m) { for (Visita v : m.getAssegnata()) { v.setAssegnata(null); } m.getAssegnata().clear(); } Senza quell’insieme si dovrebbero scorrere tutte le visite dell’applicazione, cercando quelle con getAssegnata() == m. Il metodo clear() toglie tutti gli elementi di una collezione. Errore tipico. Togliere ogni visita dentro il ciclo, con m.getAssegnata().remove(v), modifica l’insieme mentre il foreach lo scorre: con due o più visite il programma si ferma con java.util.ConcurrentModificationException. ← Torna all’Esercizio 2, pagina 13 Canale 1 · Prof. Paolo Liberatore 15

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Soluzione dell’Esercizio 3 – Appello del 19/02/2021, Canale 2, Prof. Giuseppe De Giacomo, domanda 1, adattato Le classi sono Gilda, Persona, Assassino, AssassinoEsperto e Omicidio. Gli assassini sono persone e gli assassini esperti sono assassini: una gerarchia a due livelli. Non è completa, perché la specifica parla di vittime e committenti che sono persone qualsiasi. Persona nome: stringa cognome: stringa indirizzo: stringa Gilda nome: stringa Assassino arma: stringa AssassinoEsperto secondaArma: stringa Omicidio codice: stringa concluso: bool riuscito: bool tempo: int 1 3..* appartiene 1 0..* commissionato 1 0..* vittima 1 0..* committente • appartiene: ogni assassino ha esattamente una gilda (1 vicino a Gilda); una gilda ha almeno tre assassini (3..* vicino a Assassino). • commissionato: ogni omicidio è commissionato a un assassino (1); a un assassino se ne commissionano quanti si vuole (0..*). • vittima e committente sono due associazioni distinte fra le stesse classi: ogni omicidio ha una vittima e un committente (1), e una persona può essere vittima o committente di più omicidi. Vittima e committente possono essere anche assassini, perché gli assassini sono persone. Il codice, i due booleani e il tempo (in secondi, int) sono attributi di Omicidio; le due armi stanno in Assassino e in AssassinoEsperto, che eredita la prima. Tre frasi non entrano nello schema e vanno nell’elenco accanto: il tempo ha senso solo se l’omicidio è concluso e riuscito, riuscito solo se è concluso, e il committente è un’altra persona rispetto alla vittima. ← Torna all’Esercizio 3, pagina 13 Canale 1 · Prof. Paolo Liberatore 16

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7 Dalla specifica alle classi: le visite ospedaliereC1

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