23 Novembro 2007Registos em Ficheiros - Estruturas1 Pedro Barahona DI/FCT/UNL Introdução aos Computadores e à Programação 1º Semestre 2007/2008.

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1 23 Novembro 2007Registos em Ficheiros - Estruturas1 Pedro Barahona DI/FCT/UNL Introdução aos Computadores e à Programação 1º Semestre 2007/2008

2 23 Novembro 2007 Registos em Ficheiros - Estruturas 2 Registos em Ficheiros Muita informação alfanumérica está registada em ficheiros, na forma de “registos”. Por exemplo, numa base de dados da empresa, são mantidos ficheiros com informação sobre os empregados da empresa. Muitas aplicações (de gestão) consistem em ler ficheiros e criar outros com a informação devidamente processada. Por exemplo: ler um ficheiro de empregados e escrever outro, apenas com os empregados com vencimento superior a 1000 €.

3 23 Novembro 2007 Registos em Ficheiros - Estruturas 3 Registos em Ficheiros A primeira questão a resolver consiste no tratamento dos espaços em sequências de caracteres. Isto porque há duas formas típicas de armazenamento dessas sequências: –Comprimento Fixo: As sequências têm sempre o mesmo número de caracteres (sendo usados espaços se necessário); –Comprimento Variável: As sequências têm o número de caracteres necessários, sendo necessários caracteres separadores, tipicamente tabs (horizontais).

4 23 Novembro 2007 Registos em Ficheiros - Estruturas 4 Registos em Ficheiros Por exemplo, o nome “Pedro Vieira”, no ficheiro abaixo, pode ser codificado –Comprimento Fixo: Com 5+1+6 = 12 caracteres (incluindo o espaço), mais 13 espaços, para permitir sequências de comprimento 25, que podem armazenar nomes com até 25 caracteres (incluindo espaços); –Comprimento Variável: Apenas com os 12 caracteres necessários, sendo separado do vencimento por um tab horizontal (‘\t’).

5 23 Novembro 2007 Registos em Ficheiros - Estruturas 5 Registos em Ficheiros Em Octave (e em C) os dois tipos de codificação requerem instruções de leitura padronizada (com templates) diferentes. –Comprimento Fixo: Utiliza-se um template “%nc” em que n é o número de caracteres a ler; –Comprimento Variável: Utiliza-se um template “%s”; Neste último caso, levanta-se um problema: O template ‘%s’, não lê espaços nem caracteres brancos. Assim, o nome “Pedro Vieira” seria lido não como 1, mas sim como 2 sequências. Em geral, ter-se-ia de conhecer o número de nomes (próprios, apelidos e partículas de ligação). Isto pode ser evitado com o uso de espaços especiais (“non break spaces” - ASCII 160), que são considerados como quaisquer outros caracteres, mas impressos como espaços.

6 23 Novembro 2007 Registos em Ficheiros - Estruturas 6 Leitura de Ficheiros Caso seja necessário, pode converter-se um ficheiro noutro, convertendo-se todos os espaços em espaços especiais, com a função abaixo: function x = rem_sp(f_in_name, f_out_name); [f_in, msg] = fopen(f_in_name, "r"); [f_aux,msg] = fopen(f_out_name, "w"); [ch, count] = fscanf(f_in,"%1c","C"); while !feof(f_in) if ch == " " ch = setstr(160); endif; fprintf(f_aux, "%1c", ch); [ch, count] = fscanf(f_in,"%1c","C"); endwhile; fclose(f_in); fclose(f_aux); endfunction;

7 23 Novembro 2007 Registos em Ficheiros - Estruturas 7 Comprimento Fixo: –Cada linha do ficheiro, assumindo-se que um nome é guardado com 25 caracteres, pode ser lida com as seguintes instruções de leitura padronizada, fscanf ou numa só instrução Leitura de Ficheiros 610Paulo Fernandes Lopes2341.3615/04/1996 [cod, count] = fscanf(fid,"%i","C"); [nome, count] = fscanf(fid,"%25c","C"); [venc, count] = fscanf(fid,"%f","C"); [data,count] = fscanf(fid,"%s","C"); [cod,nome,venc,data,count]=fscanf(fid,"%i%25c%f%s","C");

8 23 Novembro 2007 Registos em Ficheiros - Estruturas 8 Comprimento Variável: –Neste caso, quer o nome quer a data podem ser lidos com o template “%s” da instrução fscanf, podendo o registo de um empregado ser lido quer na forma : quer numa só instrução Leitura de Ficheiros 610Paulo Fernandes Lopes2341.3615/04/1996 [cod, count] = fscanf(fid,"%i","C"); [nome, count] = fscanf(fid,"%s","C"); [venc, count] = fscanf(fid,"%f","C"); [data,count] = fscanf(fid,"%s","C"); [cod,nome,venc,data,count] = fscanf(fid,"%i%s%f%s","C");

9 23 Novembro 2007 Registos em Ficheiros - Estruturas 9 Comprimento variável: –Neste caso o registo de um empregado pode ser escrito como ou numa só instrução, como anteriormente. Notar agora que 1.Após cada campo, deve ser escrito o tab (‘\t’) de separação, excepto no último campo, após o que se escreve o caracter (‘\n’) 2.Alguns templates podem ser fixos, (por exemplo, "%7.2f\t”) para evitar as convenções por omissão do Octave. Escrita de Ficheiros fprintf(fid, "%i\t", cod); fprintf(fid, "%s\t", nome); fprintf(fid, "%7.2f\t", venc); fprintf(fid, "%s\n", data); 610Paulo Fernandes Lopes2341.3615/04/1996

10 23 Novembro 2007 Registos em Ficheiros - Estruturas 10 Comprimento fixo: –A escrita de ficheiros depende igualmente do formato utilizado para as strings. Em comprimento fixo, o registo pode ser escrito como ou numa só instrução, como anteriormente. Notar ainda que 1.O sinal – (em %-25s) justifica, à esquerda, o campo nome. 2.Após o último campo deve ser escrito um caracter (‘\n’), para mudança de linha Escrita de Ficheiros fprintf(fid, "%3i", cod); fprintf(fid, "%-25s", nome); fprintf(fid, "%7.2f", venc); fprintf(fid, "%10s", data); fprintf(fid, "%c", “\n”); 610Paulo Fernandes Lopes 2341.3615/04/1996

11 23 Novembro 2007 Registos em Ficheiros - Estruturas 11 Podemos agora abordar o problema inicialmente colocado: 1.Ler um ficheiro de empregados; e 2.Escrever outro, apenas com os empregados com vencimento superior a 1000 euros. Naturalmente o programa dependerá de os ficheiros serem lidos e escritos em formato fixo ou variável. Assumiremos que esta diferença apenas se reflectirá no campo “nome”, já que o campo “data” não contem espaços e pode ser lido em formato cadeia (“%s”) sem problema. Selecção de Registos

12 23 Novembro 2007 Registos em Ficheiros - Estruturas 12 Eis a versão para formato fixo : Selecção de Registos [f_in, msg_in ] = fopen("empresa_in_fix.txt", "r"); [f_out, msg_out] = fopen("empresa_out_fix.txt", "w"); [cod,nome,venc,data,ct] = fscanf(f_in,"%i%25c%f%s","C"); while !feof(f_in) if venc > 1000 fprintf(f_out,"%3i%-25s%7.2f%12s\n", cod,nome,venc,data); printf( "%3i%-25s%7.2f%12s\n", cod,nome,venc,data); endif; [cod,nome,venc,data,ct] = fscanf(f_in,"%i%25c%f%s","C"); endwhile; fclose(f_in); fclose(f_out);

13 23 Novembro 2007 Registos em Ficheiros - Estruturas 13 E a versão para formato variável : Selecção de Registos rem_sp("empresa_in_var.txt", "empresa_aux_var.txt"); [f_aux, msg] = fopen("empresa_aux_var.txt", "r"); [f_out, msg] = fopen("empresa_out_var.txt", "w"); [cod,nome, venc, data, count] = fscanf(f_aux,"%i%s%f%s","C"); while !feof(f_aux) if venc > 1000 fprintf(f_out, "%i\t%s\t%7.2f\t%s\n", cod,nome,venc,data); printf( "%i\t%s\t%7.2f\t%s\n", cod,nome,venc,data); endif; [cod,nome, venc, data, count] = fscanf(f_aux,"%i%s%f%s","C"); endwhile; fclose(f_aux); fclose(f_out);

14 23 Novembro 2007 Registos em Ficheiros - Estruturas 14 Podemos agora considerar outro tipo de processamento de informação, que não envolve necessariamente a escrita de novos ficheiros, correspondente a: –Cálculo de totais e médias (de vencimentos, por exemplo) –Determinação de máximos e mínimos (de vencimentos, ou antiguidades) Vamos ilustrar estes problemas com programas para determinação dos vencimentos totais e médios dos empregados da empresa, bem como da determinação do empregado mais antigo. Para ambos os problemas, apenas são apresentadas as versões para formato variável. De notar ainda a instrução printf, que permite escrever no terminal mensagens formatadas (com os formatos usados em ficheiros). Processamento de Registos

15 23 Novembro 2007 Registos em Ficheiros - Estruturas 15 O tratamento de vencimentos utiliza um contador (variável i) de registos lidos e uma variável (total) para determinação do total dos vencimentos (sendo a média igual à razão entre total e i). Processamento de Registos rem_sp("empresa_in_var.txt", "empresa_aux_var.txt"); [f_aux, msg] = fopen("empresa_aux_var.txt", "r"); i = 0; total = 0; [cod,nome, venc, data, count] = fscanf(f_aux,"%i%s%f%s","C"); while !feof(f_aux) i = i+1; total = total+venc; [cod,nome,venc,data,count] = fscanf(f_aux,"%i%s%f%s","C"); endwhile; printf("o total dos vencimentos é de %7.2f \n", total); printf("a média dos vencimentos é de %7.2f \n",total/i); fclose(f_aux); fclose(f_out);

16 23 Novembro 2007 Registos em Ficheiros - Estruturas 16 O tratamento de datas, implica reconhecer quando uma data é anterior a outra, o que é feito com a função “data_comp” que compara duas datas, sendo armazenada a data menor Processamento de Registos rem_sp("empresa_in_var.txt", "empresa_aux_var.txt"); [f_aux, msg] = fopen("empresa_aux_var.txt", "r"); data_menor =“01/01/2100”; [cod,nome, venc, data, count] = fscanf(f_aux,"%i%s%f%s","C"); while !feof(f_aux) if data_comp(data,data_menor) = -1 data_menor = data; endif; [cod,nome, venc, data, count] = fscanf(f_aux,"%i%s%f%s","C"); endwhile; printf("a entrada mais antiga foi em %s\n",data_menor); fclose(f_aux);

17 23 Novembro 2007 Registos em Ficheiros - Estruturas 17 A comparação de datas é feita através da comparação dos anos, meses e dias, das duas datas Naturalmente, há que ter o cuidado de converter inicialmente as cadeias de caracteres em números (com a função str2num). Comparação de Datas function d = data_comp(data1,data2); % data no formato dd/mm/aaaa ano1 = str2num(substr(data1,7,4)); ano2 = str2num(substr(data2,7,4)); mes1 = str2num(substr(data1,4,2)); mes2 = str2num(substr(data2,4,2)); dia1 = str2num(substr(data1,1,2)); dia2 = str2num(substr(data2,1,2)); d = d_comp(ano1, mes1, dia1, ano2, mes2, dia2); endfunction

18 23 Novembro 2007 Registos em Ficheiros - Estruturas 18 Uma vez obtidos os anos, dias e meses as datas podem ser comparadas, comparando-se sucessivamente os anos, e se necessário os meses e dias). Comparação de Datas function d = d_comp(ano1, mes1, dia1, ano2, mes2, dia2); if ano1 < ano2 d = -1; elseif ano1 > ano2 d = 1; elseif mes1 < mes2 d = -1; elseif mes1 > mes2 d = 1; elseif dia1 < dia2 d = -1; elseif dia1 > dia2 d = 1; else d = 0; endif endfunction

19 23 Novembro 2007 Registos em Ficheiros - Estruturas 19 No caso do empregado mais antigo, é interessante informar não só quando ele entrou ao serviço (isto é, a data), mas também que é ele (isto é, o seu nome). Este problema pode ser resolvido com uma pequena adaptação do código, guardando não só a data mais antiga como o nome Processamento de Registos rem_sp("empresa_in_var.txt", "empresa_aux_var.txt"); [f_aux, msg] = fopen("empresa_aux_var.txt", "r"); data_menor =“01/01/2100”; [cod,nome, venc, data, count] = fscanf(f_aux,"%i%s%f%s","C"); while !feof(f_aux) if data_comp(data,data_menor) == -1 data_menor = data; antigo = nome; endif; [cod,nome, venc, data, count] = fscanf(f_aux,"%i%s%f%s","C"); endwhile; printf("o empregado mais antigo é %s \n", antigo); printf("com data de entrada %s \n", data_menor); fclose(f_aux);

20 23 Novembro 2007 Registos em Ficheiros - Estruturas 20 Todos estes programas obrigam, cada vez que se pretende responder a uma questão : 1.A ler registos de um ficheiro; 2.A processar cada um dios registos, isoladamente; e, eventualmente 3.A escrever os registos num outro ficheiro No entanto, a leitura e escrita de ficheiros, mesmo em “discos rápidos” é tipicamente milhares de vezes mais lenta que a leitura a partir de dados em memória. Haverá pois vantagem em copiar um ficheiro de registos para memória e passar a responder às questões a partir de aí. Veremos como responder a esta questão em geral e, no caso do Octave, como tal poderá ser feitos com estruturas e listas. Estruturas e Listas

21 23 Novembro 2007 Registos em Ficheiros - Estruturas 21 Embora Vectores e Matrizes sejam muito úteis quando os dados são todos do mesmo tipo (no Octave, de qualquer tipo numérico), em muitos casos, a informação que se pretende agrupar com um só identificador não é do mesmo tipo, como é o caso dos registos considerados anteriormente. Por exemplo, um empregado duma empresa pode ser associado à seguinte informação –Um código (um número?) –Um nome (uma cadeia de caracteres) –Um vencimento (um decimal) –Uma data de entrada (uma cadeia, ou 3 campos numéricos, para o dia, mês e ano) Estruturas

22 23 Novembro 2007 Registos em Ficheiros - Estruturas 22 As várias linguagens de programação permitem o agrupamento destes dados heterogéneos, com um mesmo identificador de uma forma variada (records no Pascal, Struct em C,...) O Octave adopta uma designação semelhante à do C, denominando estes agrupamentos como estruturas. Consideremos pois o caso do empregado abaixo, em que gostaríamos de agregar toda a informação numa única variável, do tipo estrutura, que denotaremos como emp_610. Estruturas

23 23 Novembro 2007 Registos em Ficheiros - Estruturas 23 Uma vez definidos os nomes dos campos da estrutura, podemos atribuir-lhe os valores pretendidos. O acesso a um campo da estrutura é feito fazendo suceder ao nome da estrutura o nome do campo pretendido, separado por um ponto (‘.’). Por exemplo, a atribuição dos 4 valores dos campos pode ser feita pelas seguintes atribuições: Estruturas emp_610.cod = 610; emp_610.nome = “Paulo Fernandes Lopes”; emp_610.venc = 2341.36; emp_610.data=“15/04/1996”; emp_610 =

24 23 Novembro 2007 Registos em Ficheiros - Estruturas 24 Uma vez agrupados os vários items de informação numa só variável do tipo estrutura, podemos referir alguns campos depois de verificar outros. Por exemplo, dados vários empregados com o tipo referido, indicar qual o nome dos que ganham mais de 1000 euros. Na sintaxe do Octave, tal poderia ser feito através da instrução condicional No entanto este tipo de processamento só é verdadeiramente útil se tivermos a possibilidade de aceder a todos os empregados de uma forma genérica. Estruturas if emp_610.venc > 1000 then disp(emp_610.nome) endif

25 23 Novembro 2007 Registos em Ficheiros - Estruturas 25 Por exemplo, se tivessemos uma tabela com várias linhas, com códigos na primeira coluna e vencimentos na 2ª coluna, poderíamos apresentar os códigos dos empregados com vencimento superior a 1000 euros através da seguinte instrução iterativa: Por analogia, o que é necessário é poder aceder a uma sequência de (1 a n) estruturas do tipo da do empregado. Na maioria das linguagens de programação, essa analogia é imediata, já que se podem especificar vectores de estruturas. Tabelas for i = 1:n if tabela(i,2) > 1000 disp(tabela(i,1)) endif endfor; 12 1 6102341.36 2 825989.24 3 3161389.17 4 345310.32 5 723767.26...

26 23 Novembro 2007 Registos em Ficheiros - Estruturas 26 Nestas linguagens, poderíamos representar o conjunto de empregados através de um vector, emps, em que cada elemento é uma estrutura (de empregado) com os campos definidos como anteriormente. Agora, para obter os códigos dos empregados com vencimento superior a 1000 euros bastaria usar uma seguinte instrução iterativa, análoga à anterior Vectores de Estruturas for i = 1:n if emps(i).vencimento > 1000 disp(emps(i)) endif endfor; for i = 1:n if tabela(i,2) > 1000 disp(tabela(i,1)) endif endfor;

27 23 Novembro 2007 Registos em Ficheiros - Estruturas 27 Em Octave, não existe a possibilidade de definir vectores de estruturas, já que os vectores são numéricos. O Octave no entanto, disponibiliza uma estrutura de dados, a lista, que permite organizar um conjunto de elementos em memória, podendo esses elementos ter um tipo qualquer, numérico ou não. Antecipando, poderá ser usada, em Octave, o conjunto de empregados pode ser representada por uma lista, que também designaremos por emps, e que permite o acesso a um seu elemento de uma forma “parecida”, nomeadamente Listas for i = 1:n if nth(emps,i).vencimento > 1000 disp(nth(emps,i)) endif endfor;