Registos em Ficheiros - Estruturas

1. Registos em Ficheiros - Estruturas Pedro Barahona DI/FCT/UNL Introdução aos Computadores e à Programação 2º Semestre 2005/2006 Registos em Ficheiros

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 €. Registos em Ficheiros

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

4. Leitura de Ficheiros • Por exemplo, “Pedro Vieira” pode ser codificado • Comprimento Fixo: Com 5+1+6 = 12 caracteres (incluindo o espaço), mais 13 espaços, para permitir cadeias 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 horozontal (‘\t’). Registos em Ficheiros

5. Leitura de 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 nem caracteres brancos nem espaços. Assim, o nome “Pedro Vieira” seria lido não como 1, mas sim como 2 cadeias. 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 lidos como quaisquer outros caracteres, mas são impressos como espaços . Registos em Ficheiros

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; Registos em Ficheiros

7. Leitura de Ficheiros 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: [cod, count] = fscanf(fid,"%i","C"); [nome, count] = fscanf(fid,"%25c","C"); [venc, count] = fscanf(fid,"%f","C"); [data,count] = fscanf(fid,"%s","C"); ou numa só instrução [cod,nome,venc,data,count]=fscanf(fid,"%i%25c%f%s","C"); 610 Paulo Fernandes Lopes 2341.36 15/04/1996 Registos em Ficheiros

8. Leitura de Ficheiros 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 [cod, count] = fscanf(fid,"%i","C"); [nome, count] = fscanf(fid,"%s","C"); [venc, count] = fscanf(fid,"%f","C"); [data,count] = fscanf(fid,"%s","C"); quer numa só instrução [cod,nome,venc,data,count] = fscanf(fid,"%i%s%f%s","C"); 610 Paulo Fernandes Lopes 2341.36 15/04/1996 Registos em Ficheiros

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

10. Escrita de Ficheiros • Em comprimento variável, o registo de um empregado pode ser escrito como fprintf(fid, "%i\t", cod); fprintf(fid, "%s\t", nome); fprintf(fid, "%7.2f\t", venc); fprintf(fid, "%s\n", data); ou numa só instrução, como anteriormente. Notar, que • Após cada campo, deve ser escrito o tab (‘\t’) de separação, excepto no último campo, após o que se escreve o caracter (‘\n’) • Alguns templates podem ser fixos, (por exemplo, "%7.2f\t”) para evitar as convenções por omissão do Octave. 610 Paulo Fernandes Lopes 2341.36 15/04/1996 Registos em Ficheiros

11. Selecção de Registos • Podemos agora abordar o problema inicialmente colocado: ler um ficheiro de empregados e 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. Registos em Ficheiros

12. 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%c", cod,nome,venc,data); fprintf(f_out, "%c", "\n"); endif; [cod,nome,venc,data,ct] = fscanf(f_in,"%i%25c%f%s","C"); endwhile; fclose(f_in); fclose(f_out); • Eis a versão para formato fixo. Registos em Ficheiros

13. 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); endif; [cod,nome, venc, data, count] = fscanf(f_aux,"%i%s%f%s","C"); endwhile; fclose(f_aux); fclose(f_out); • E eis a versão para formato variável. Registos em Ficheiros

14. Processamento de Registos • 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. Em ambos os casos apenas apresentamos a versão para formato variável. • De notar a instrução printf, que permite escrever no terminal mensagens formatadas (com os formatos usados em ficheiros). Registos em Ficheiros

15. Processamento de Registos • 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 ao quociente total/i). rem_sp("empresa_in_var.txt", "empresa_aux_var.txt"); [f_aux, msg] = fopen("empresa_aux_var.txt", "r"); [cod,nome, venc, data, count] = fscanf(f_aux,"%i%s%f%s","C"); i = 0; total = 0; 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); Registos em Ficheiros

16. Processamento de Registos • 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. rem_sp("empresa_in_var.txt", "empresa_aux_var.txt"); [f_aux, msg] = fopen("empresa_aux_var.txt", "r"); [cod,nome, venc, data, count] = fscanf(f_aux,"%i%s%f%s","C"); data_menor =“01/01/2100”; 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); Registos em Ficheiros

17. Processamento de Registos • A comparação de datas é feita através da comparação dos seus anos, meses e dias, tendo primeiro o cuidado de converter as cadeias de caracteres em números. 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 Registos em Ficheiros

18. Processamento de Registos 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. 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 Registos em Ficheiros

19. Processamento de Registos • Neste último caso, a informação transmitida não é muito interessante. Provavelmente estaremos mais interessados em saber quem é o empregado mais antigo, ou seja, qual o nome do empregado com data de entrada mais antiga. • Este problema pode ser resolvido com uma pequena adaptação do código, guardando não só a data mais antiga como o nome while !feof(f_aux) if anterior(data,m_data) data_menor = data; antigo = nome endif; [cod,nome, venc, data, count] = ... endwhile; printf("o empregado mais antigo é %s \n", antigo); printf("com data de entrada %s \n", data_menor); Registos em Ficheiros

20. Processamento de Registos • Todos estes programas obrigam a ler um ficheiro, cada vez que se pretende responder a uma questão. • No entanto, a leitura 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. Registos em Ficheiros

21. Estruturas • 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. • Por exemplo, um empregado duma empresa pode ter associado a 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) Registos em Ficheiros

22. emp_610 = Estruturas • 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. Registos em Ficheiros

23. emp_610 = Estruturas • As estruturas são compostas por vários campos, cada um com um nome. Na estrutura para representação da informação de empregados, consideraremos os campos abixo, que guardam a informação “esperada” • cod: o código do empregado • nome: o nome do empregado • venc: o vencimento do empregado • data: a data de entrada do empregado na empresa. Registos em Ficheiros

24. emp_610 = Estruturas • 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 estarutura o nome do campo pretendido, separado por um ponto (‘.’). • Por exemplo, a atribuição dos 4 valores dos campos pode ser feita pelas seguintes atribuições: emp_610.cod = 610; emp_610.nome = “Paulo Fernandes Lopes”; emp_610.venc = 2341.36; emp_610.data=“15/04/1996”; Registos em Ficheiros

25. emp_610 = Estruturas • De notar que os campos de uma estrutura não são ordenados, e podem ser preenchidos por qualquer ordem. • Assim a estrutura que temos referido pode ser inicializada quer com a sequência de instruções empregado.data=“15/04/1996”; empregado.cod = 610; empregado.nome = “Paulo Fernandes Lopes”; empregado.venc = 2341.36; ou com outra sequeência empregado.venc = 2341.36; empregado.cod = 610; empregado.data=“15/04/1996”; empregado.nome = “Paulo Fernandes Lopes”; Registos em Ficheiros

26. Estruturas • 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 if emp_610.venc > 1000 then disp(emp_610.nome) endif • No entanto este tipo de processamento só é verdadeiramente útil se tivermos a possibilidade de aceder a todos os empregados de uma forma genérica. Registos em Ficheiros

27. Estruturas • 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: for i = 1:n if tabela(i,2) > 1000 then disp(tabela(i,1)) endif endfor; • Por analogia, o que é necessário é poder aceder a uma sequência de (1 a n) estruturas do tipo da do empregado. • Em Octave, essa sequência pode ser implementada através de listas. Registos em Ficheiros