Обработка данных со сложной структурой

В программе строки записываются в виде последовательности символов, заключенных в кавычки, например

“ Zadacha 1 \ nZadacha 2”

Длина строки произвольная, в том числе пуста строка, строка из одного символа. Для обозначения конца строки компилятор в ее конец добавляет символ ‘\0’ - признак ее окончания.

Переменных для задания символьных строк нет. Строку можно рассматривать как массив символов типа char[] . Количество символов в таком массиве всегда на 1 больше, чем в отображении строковой константы за счет «нулевого» байта. Пример объявления массива символов

char x1[]=“ Пример массива символов ”;

Для работы со строками есть специальные библиотеки функций. Для их использования надо подключить файлы string.h, stdlib.h.

2. Записи и работа с ними

Записи (структуры)

Структурный тип объединяет в единое целое совокупность поименованных компонентов различных типов, в отличие от массива, который объединяет однотипные данные.

Применение структур позволяет упорядочить представление информации о сложном объекте, упростить разработку сложных программ на основе объектно-ориентированного программирования.

Объявление структур выполняется в два этапа:

• Описание типа структуры;
• Объявление конкретных объектов с указанной структурой.

Описание типа структуры

Пример

struct disz

{

char name [20]; //*Наименование дисциплины

int aud ; // Аудиторные занятия

int self ; // Самостоятельная работа

float sr _ ball ; // Средний балл

char otchet [10]; // Отчетность

};

В этом описании:

struct является спецификатором структурного типа (служебное слово);

dis z – выбранное программистом наименование структурного типа;

в фигурных скобках расположены описания элементов, которые будут входить в каждый объект типа dis z .

Описание заканчивается точкой с запятой.

Конструкция struct имеет то же значение, что и указание типа простых переменных. Само описание структуры не означает объявление соответствующей переменной, память на размещение элементов структуры не выделяется.

Объявление конкретных объектов с указанной структурой:

struct disz mathem , phil ;

После такого объявления структур mathem и phil им выделяется память (назначение сочетания слов struct disz подобно, например, объявлению типа int для переменных).

Операции над структурами

Прямое присваивание :

mathem = phil ;

Сравнение

Структуры нельзя непосредственно сравнивать друг с другом. Сравнение разрешено проводить только поэлементно.

Доступ к элементам структур производится с помощью уточненных имен – имени структуры и имени элемента, разделенных точкой. В обращении перед точкой стоит не название структурного типа, а наименование конкретной структуры

имя_структуры. имя_элемента

Например, обращение к элементу, содержащему название учебной дисциплины в структуре mathem

mathem . name

Тип результата обращения к элементу структуры соответствует типу этого элемента.

Уточненные имена можно использовать в выражениях, в операторах присваивания, в качестве фактических параметров при обращении к функциям, т.е. практически везде, где могут размещаться имена обычных объектов

mathem.aud = 100 – mathem.self*2;

scanf("\n%f",&mathem.sr_ball);

printf("\n Назв. дисциплины :%s", mathem.name);

Массивы как элементы структур и массивы структур

Массивы, в том числе и символьные массивы, могут быть элементами структур наравне с другими компонентами данных, что и было использовано при задании имени учебной дисциплины name . Обращение к элементу массива из состава структуры требует задания индекса, подобно обращению к элементу обычного массива, например

mathem.name[0]='M';

mathem.name[1]='a';

. . .

mathem . name [10]='\0';

Массивы структур

Определяются подобно объявлению массивов других типов, например

struct disz kurs 1[17];

Это объявление определяет kurs1 как массив из 17 структур типа disz . Элементами массива будут структуры kurs1[0] , kurs1[1] , …, kurs1[16] . Доступ к элементам массива структур осуществляется посредством уточненных имен, например

обращение к имени 6-й дисциплины:

kurs 1[5]. name

обращение к первому символу имени 6-й дисциплины:

kurs 1[5]. name [0]

Объединения

Объединения рассматривают как подобие структуры, все элементы которой имеют нулевое смещение от ее начала – содержимое одного и того же участка памяти интерпретируется по-разному в зависимости от целей. Доступ к такому компоненту осуществляется с помощью переменных или элементов массива разных типов. Описание объединения производится с помощью атрибута union .

Объединение можно задать в виде

union имя_типа

{

определения элементов объединения

};

Пример описания объединения как типа данных

union bt

{

int ao1;

char c1[2];

};

В данном примере bt соответствует типу данных , а не конкретному объединению. На основе такого определения типа вводится конкретное объединение а1

union bt a 1;

Именно конкретному объединению выделяется память. Размер выделяемой памяти определяется самым "большим" элементом объединения.

Приведенный пример объединения позволяет наряду с идентификатором целого числа ао1 применять идентификаторы с1[0] и с1[1] для работы со старшим и младшим байтом этого числа соответственно. Обращение к элементу объединения производится подобно обращению к элементу структуры, в частности обращение к старшему байту числа оформляется как

а1.с[0]

где а1 – имя конкретного объединения. При адресации допускается применение указателей.

Константы перечисляемого типа

enum название { список именованных констант };

где enum – служебное слово;

название – необязательный идентификатор;

список именованных констант – список идентификаторов или именованных констант вида имя или имя = значение . Примеры записи констант перечисляемого типа

enum holiday { Sunday , Saturday };

enum quart { one =3, two , three };

Если в списке нет элементов со знаком "равно", то значение первой константы будет равно нулю, для следующих элементов списка значение увеличиваются на единицу слева направо.

В первом примере константа " Sunday " равна нулю, " Saturday " имеет значение 1.

Во втором примере константа " one " получает значение 3, " two " – значение 4, " three " – значение 5.

3. Файлы и работа с ними

В языке Си все файлы рассматриваются как неструктурированная последовательность байтов. Такой подход позволяет единообразно представить информацию при обмене с различными типами устройств. Одни те же функции языка применяют при файловом обмене и обмене данными с устройствами. Виды обмена данными:

• потоковый ввод и вывод, в том числе обмен с консолью оператора;
• ввод и вывод нижнего уровня;
• обмен с портами компьютера.

Обмен нижнего уровня и обмен с портами компьютера реализуется различно в разных операционных системах и рассматриваться не будет.

Потоковый обмен производится побайтно, что характерно для печатающих устройств, работающих в тестовом режиме, клавиатуры. Но такой вид обмена не вполне соответствует принципам работы поблочных устройств, в частности, обмену с магнитными дисками. Обмен с магнитными дисками производится блоками:

при чтении информации с диска блок данных помещается в буфер ОС, а затем побайтно данные передаются программе пользователя;

при выводе данные накапливаются в буфере, и по мере формирования блока ОС записывает блок на диск.

Работа с потоком включает:

• открытие и закрытие потока;
• ввод и вывод символов, строк, форматированных данных;
• анализ ошибок обмена, ситуации конца файла;
• управление размером буфера, процессом буферизации;
• получение и установка указателя текущей позиции в потоке.

Стандартные средства, обеспечивающие потоковый обмен данными, содержатся в файле stdio . h . Работа с потоком начинается с его открытия (инициализации). Конкретный поток связывается в исполняемой программе со структурой FILE (слово записывается большими буквами). Определение этой структуры находится в файле stdio . h . Структура FILE содержит компоненты, обеспечивающие работу с потоком, в частности, указатели на буфер, на поток, текущей позиции и т.п. Объявление указателя

FILE *pf;

Конкретное значение указатель на поток приобретает при выполнении функции открытия потока

pf = fopen ( имя файла , режим открытия );

Указатель идентифицирует поток в последующих операциях. Имя файла задают как текстовая константа в виде имени и расширения, заключенного в двойные кавычки. Режим открытия обозначается одним или несколькими символами, заключенными в кавычки:

"а" – открытие существующего файла или создание нового, если файла с заданным именем нет, для добавления в него новой информации. Добавление производится в конец файла;

"а+" – открытие существующего файла или создание нового, если файла с заданным именем нет, для внесения данных в любое место файла или для чтения из любого места файла. В этом режиме можно дописывать символы и в конец файла;

" r " – открытие существующего файла только для чтения;

" r +" – открытие существующего текстового файла для чтения и для записи в любое место файла. Запись в конец файла невозможна, т.е. увеличение размера файла не допускается;

" w " – открытие файла для записи. Если файл существовал, то его содержимое уничтожается (файл создается заново);

" w +" – открытие файла для записи и последующих исправлений. Если файл существовал, то его содержимое уничтожается (файл создается заново). После открытия разрешается запись и чтение из любого места файла, в том числе, разрешена запись в конец файла.

Итак, символ " + " указывает на открытие потока для изменений. Смена режима в таком потоке (переход от чтения к записи или наоборот) должна осуществляться только после установки указателя потока в нужную позицию.

При открытии потока возможно появления различного рода ошибок: не найден файл (для режима чтения); диск защищен от записи или заполнен (для режима записи или внесения исправлений); недостаточно основной памяти для выделения буферного участка и т.д. Подобные ошибки приводят к тому, что указатель на поток приобретает значение, соответствующее константе NULL . Если ошибок нет, то указатель приобретает значение, отличное от значения NULL .

Типичная совокупность операторов открытия файла

if (( pf = fopen (" uch . txt "," ab "))== NULL )

{

perror ("\ n ошибка открытия файла uch . txt \ n ");

exit (0);

}

При возникновении ошибки ОС выдает сообщение, например, « Ошибка защиты от записи диск А », и предоставляет на выбор три варианта решения: А ( Abort ) – завершение программы, R ( Retry ) – повторение операции, F ( Fail ) – сброс ошибки. Оператор должен ответить, набрав латинскую букву, соответствующую желаемому варианту действий. В ответ на выбор варианта Fail будет выполняться стандартная библиотечная функция perror () , которая выводит указанную строку символов. Содержание и формат системного сообщения об ошибке определяется конкретной операционной системой.

После открытия с файлом можно работать, т.е. выполнять операции, разрешенные выбранным режимом.

Завершив работу с файлом, его следует закрыть, используя функцию fclose . Аргументом функции является указатель на файл, например

fclose(pf);

Обмен данным с дисками осуществляется аналогично стандартным потокам ввода и вывода. Функции поддержки такого обмена:

fprintf () – форматированный вывод в файл;

fscanf () – форматированное чтение из файла;

fputs () – запись строки в файл;

fgets () – чтение строки из файла.

Форматированный обмен осуществляется практически идентично обмену для стандартного потока с помощью функций scanf () и printf () соответственно. Различие заключается только в необходимости задания указателя на поток. Прототипы функций

int fscanf ( указатель на поток, форматная строка, список адресов переменных );

int fprintf ( указатель на поток, форматная строка, список переменных );

Примеры записи функций форматированного обмена

fscanf ( pf ,"% d ",& n );

fprintf(pf,"%s", name);

Рассмотренные средства позволяют читать из файла и записывать в файл информацию строго последовательно – операции обмена начинаются с текущей позиции в потоке. Начальная позиция устанавливается при открытии потока. При открытии потока в режиме " а " указатель устанавливается в конец файла за последним байтом, а при открытии в режимах " r " и " w " – на начальный байт. В ходе обмена указатель текущей позиции перемещается на новую позицию в соответствии с количеством переданных символов.