Файлы

Файлы
В общем случае файлом называется последовательность некоторых
однотипных информационных компонентов, сохраняемая во внешней памяти
компьютера под одним именем. На этом основании файл считается
структурой данных.
Полномасштабная работа с файлами принадлежит к прерогативам
операционной системы. Здесь мы используем специальные команды
создания, просмотра, копирования и удаления файлов, знакомимся с их
свойствами, сортируем их, а также объединяем в иерархическую
древовидную структуру каталогов. Однако выполнение всех перечисленных
операций с файлами организуется и осуществляется, как правило, вручную.
Средства работы с файлами, предусмотренные в Паскале, позволяют
автоматизировать эти функции.
Существуют задачи, для которых заранее невозможно определить
количество выходных или входных данных. Оно определяется только в
процессе решения конкретной задачи, то есть при работе программы.
Поэтому возникла необходимость в специальной структуре данных, которая
представляла бы собой последовательность компонентов, в общем случае
разнотипных, причем длина этой последовательности заранее не
определялась, а конкретизировалась при выполнении программы. К тому же,
эта структура данных должна была бы храниться не в оперативной памяти
компьютера, а на внешних устройствах.
В современных алгоритмических языках такую структуру данных
называют файлом.
В отличие от рассмотренных выше структур данных – массивов,
множеств и строк, при описании которых необходимо задавать их точный
размер для выделения в оперативной памяти необходимого количества ячеек
для их размещения, при описании файлов их размер не указывается.
Вторым отличием от массивов – структур данных с произвольным
(прямым) доступом к любому их элементу (можно обратиться, например, к
пятому элементу вектора, предварительно не считывая предыдущие четыре
элемента), файлы являются структурами, как с произвольным, так и с
последовательным доступом – для обращения к их пятому элементу
необходимо прочитать предыдущие четыре.
Таким образом, файл – это упорядоченная совокупность однотипных
элементов (типизированные файлы), имеющая произвольную длину, прямой
или последовательный доступ.
Аналогом файлов является магнитофонная лента: количество записей в
ней заранее неизвестно, всегда доступна для прослушивания только текущая
запись, и для прослушивания очередной записи необходимо прослушать или
перемотать все предыдущие.
Файлы, используемые в Паскале, делятся на физические (внешние) и
логические (внутренние). Физические файлы являются средствами обмена
данными и хранятся на внешних носителях. Это единственная структура,
посредством которой данные, обрабатываемые программой, могут быть
получены извне, а результаты работы программы могут быть переданы во
внешний мир и сохранены.
Таким образом, (физические) внешние файлы сохраняются после
окончания работы программы, их создавшей, и данные, записанные в них,
могут быть использованы для дальнейшей работы.
Логические файлы хранятся в оперативной памяти компьютера во
время работы программы, их создавшей, и стираются после окончания ее
работы. На логическом уровне в качестве информационных компонентов
файлов могут выступать любые структуры данных: числа, символы, строки,
массивы, записи. Компонентами файлов не могут быть только другие файлы.
На физическом уровне универсальным информационным компонентом
любого файла является байт. Иначе говоря, содержимое любого файла
представляет собой последовательность байтов.
Взаимоотношения данной программы с последовательностью байтов
данного файла могут строиться по-разному, в зависимости от того, каким
определен тип файла в программе.
В Паскале различают три типа внешних файлов:
1. типизированные
2. текстовые
3. нетипизированные
Типизированные файлы
Они предназначены для хранения данных только одного типа Паскаля:
файл целых чисел, вещественных чисел, символов, массивов одного размера,
строк одной длины, записей. Не существует только файла файлов и файла
объектов.
Перед началом работы с файлом его необходимо описать (объявить),
указав его имя и тип компонентов (элементов).
Объявить файл можно двумя способами:
1. указанием его имени и типа в разделе описания переменных Var :
Var
f_int : File Of
Integer;
описан файл целых чисел f_int,
f_int – имя логического файла –
файловой переменной
Внимание! При описании файла его размер не указывается.
Структура файла целых чисел:
целое со
знаком
целое со
знаком
целое со
знаком
...
EOF
EOF – End Of File – метка конца файла: символ с кодом 26 (CTRL+Z).
Var
f_char : File Of
Char; описан файл символов f_char,
f_char – имя логического файла –
файловой переменной
Структура файла символов:
код символа код символа код символа
...
EOF
2. указанием его типа в разделе определения типов TYPE и имени – в
разделе описания переменных Var :
Type TFile_int : File
Var
Of
Integer;
f_int : TFile_Int;
Таким образом, можно перечислить отличия файла от, например, массива:
 файлы располагаются во внешней памяти – сохраняются после
окончания работы программы,
 при описании файлов размеры их не задаются, они могут изменяться при
работе программы,
 текущее количество элементов файла в каждый момент работы
программы неизвестно, но всегда известно, где конец файла (метка
EOF),
 в любой момент программно можно определить длину файла, добавлять в
него новые элементы, считывать их, урезать его, переименовывать и даже
уничтожить.
Перед началом работы с файлом необходимо связать имя логического
файла (файловую переменную) с физическим файлом на внешнем носителе:
Assign(имя файловой переменной, ‘путь к физическому файлу’);
Assign(f_int,’D:\User\f_int.dat’);
f_int
– имя файловой переменной (логического файла),
D:\User\f_int.dat
- полный путь к физическому файлу
на внешнем носителе:
диск D:
директория (папка) User
файл f_int_dat.
Внимание! Желательно совпадение имени физического файла и имени
файловой переменной; расширение имени типизированного
файла .dat.
После установления пути к физическому файлу его можно открыть:
а) открытие нового файла для записи в него данных:
ReWrite(f_int);
При этом на внешнем носителе создается новый физический файл с
заданным именем. Если файл с таким же именем уже существовал, то он
очищается. С каждым файлом связан указатель текущего элемента (записи).
В этом случае этот указатель становится в начало файла – элемент с номером
0.
Внимание! Нумерация элементов файлов начинается с нуля!
б) открытие существующего файла для чтения и записи в него
данных:
ReSet(f_int);
При этом на внешнем носителе отыскивается файл с заданным именем и,
если он найден, то указатель текущей записи становится в начало файла – на
запись с номером 0.
Запись в открытый для записи файл осуществляется оператором
Write(файловая переменная, имя записываемой переменной);
Например,
Write(f_int, n);
записать в файл f_int
значение переменной
n
Внимание! Оператор WriteLn использовать нельзя.
В этом случае значение переменной n записывается в файл на то место, где
стоит указатель текущей записи. Если там была какая-то запись, то она
заменяется новой. После записи указатель автоматически перемещается на
следующую позицию. Если указатель перед этим находился на метке EOF в конце файла, то новая запись помещается в конец файла и файл
автоматически расширяется.
Из открытого для чтения файла можно прочитать все записи и вывести
их, например, на экран:
ReSet(f_int);
открываем файл
f_int
для чтения
пока не конец файла f_int
While Not(EOF(f_int) Do
Begin
читаем из него очередную запись в
Read(f_int,n);
переменную n
выводим прочитанное значение на экран
Write(n:5);
End;
текстовый курсор – в начало новой
WriteLn;
строки
на экране
Внимание! Оператор ReadLn при чтении типизированных файлов
использовать нельзя.
Таким образом, типизированный файл читается с помощью цикла с
предусловием While. Условие окончания цикла – чтение метки конца цикла
EOF.
После окончания работы с файлом он должен быть закрыт оператором:
Close(файловая переменная);
Например,
Close(f_int);
Пример
записать в целочисленный файл несколько чисел, вводимых с
экрана. Конец ввода – число 0. Прочитать эти числа из файла и
вывести их на экран в одну строку.
Интерфейс программы:
Введите число: 3
Введите число: -1
Введите число: 5
Введите число: 12
Введите число: -6
Введите число: 0
Введены числа:
3
-1
5
12
-6
Программа:
Program
File_1;
Uses CRT;
Var
n : Integer;
f_int : File
Of
Integer;
Begin
ClrScr;
Assign(f_int, ‘d:\User\f_int.dat’);
ReWrite(f_int);
Repeat
Write(‘Введите число:’);
ReadLn(n);
If (n <> 0)
Then Write(f_int,n);
Until (n=0);
ReSet(f_int);
Схема алгоритма:
While Not(EOF(f_int)) Do
Begin
начало
Read(f_int, n);
Write(n:5);
Список данных:
n – целое
f_int - файл
целых чисел
End;
WriteLn;
Close(f_int);
ReadLn;
Открыть
файл f_int
для записи
End.
ввод n
n <> 0
да
запись
n
в f_int
Открыть
файл f_int
для чтения
нет
Функции для работы с типизированными файлами
Для работы с типизированными файлами используются следующие
функции:
FileSize(файловая переменная) - текущий размер файла – количество
записей в файле,
FilePos(файловая переменная) - номер текущей записи в файле – позиция
указателя текущей записи (нумерация
записей начинается с нуля, номер
последней записи на единицу меньше
текущего размера файла),
и процедуры:
Seek(файловая переменная, номер)
- перемещение указателя на запись с
заданным номером (нумерация записей
начинается с нуля),
Truncate(файловая переменная) - усечение файла после текущей записи:
все записи в файле после текущей
удаляются, и после нее ставится метка
конца файла EOF,
Erase(файловая переменная)
- уничтожение файла – стирание его с
диска.
Пример:
открыть файл, созданный предыдущей программой, определить
его конечный размер, номер начальной записи, поставить
указатель на третью запись (по номеру), вывести ее на экран,
усечь файл, начиная с нее и вывести новый файл на экран:
Программа:
Program
File_1;
Uses CRT;
Var
n : Integer;
f_int : File
Of
Integer;
Begin
ClrScr;
Assign(f_int, ‘d:\User\f_int.dat’);
ReSet(f_int);
открываем файл для чтения
While Not(EOF(f_int)) Do
пока не конец файла:
Begin
Read(f_int, n);
читаем из него в n очередную запись
Write(n:5);
и выводим значение n на экран
End;
WriteLn;
n := FileSize(f_int);
n – размер файла- количество записей в
нем
WriteLn(‘Размер файла равен ’, n);
ReSet(f_int);
ставим указатель на начальную запись
n := FilePos(f_int);
n – номер начальной записи в файле
WriteLn(‘Номер начальной записи равен ’, n);
Seek(f_int, 3);
Read(f_int, n);
ставим указатель на запись с номером 3
читаем из файла в переменную n текущую
запись
WriteLn(‘Запись с номером 3 равна ’, n);
Truncate(f_int);
удаляем из файла все записи после текущей
ReSet(f_int);
открываем файл для чтения - ставим указатель
на начальную запись
While Not(EOF(f_int)) Do
снова читаем файл и выводим его на
экран
Begin
Read(f_int, n);
Write(n:5);
End;
WriteLn;
закрываем файл
Close(f_int);
ReadLn;
End.
На экран будет выведено:
3
-1
5
12
-6
Размер файла равен 5
Номер начальной записи равен 0
Запись с номером 3 равна 12
3
-1
5
12