Informática para Ciências e Engenharias 2014/15. Teórica 8

Transcrição

1 Informática para Ciências e Engenharias 2014/15 Teórica 8

2 Na aula de hoje... Organização de um disco. Sistema de ficheiros. Ficheiros de texto e binários. Operações sobre ficheiros de texto. 2

3 Ficheiros 3

4 Ficheiros Ficheiro: espaço de endereçamento logicamente contíguo acessível através de um identificador único (nome). contém uma sequência de bytes que pode ser interpretada como dados (texto, imagem, som, etc.) ou programas. 4

5 Ficheiros Ficheiro: é persistente, geralmente guardado no disco rígido, cartão de memória, etc. Disco: O SO encarrega-se de gerir os ficheiros e os discos em que estes residem. A organização do disco é escondida aos programadores e utilizadores. 5

6 Disco Um disco contém várias superfícies (platters). 6

7 Disco Uma superfície contém pistas (tracks) concêntricas e divide-se em sectores, que também dividem a pista. Os dados na pista são organizados em blocos. 7

8 Disco Tempo de Acesso Tempo de seek : tempo requerido para atingir a pista desejada 8 a 20 milissegundos 8

9 Disco Tempo de Acesso Latência de rotação: tempo necessário para que o disco rode até ao sector pretendido 2 a 5 milissegundos 9

10 Disco Tempo de Acesso Tempo de transferência: tempo para transferir do disco para a memória muito mais pequeno do que os tempos anteriores. 10

11 Disco Escrita num ficheiro A informação é transferida da RAM para o disco. 11

12 Disco Escrita num ficheiro Os dados ficam fragmentados no disco mas o SO apresenta-os como contíguos (o ficheiro) (desfragmentar) 12

13 Tipos de ficheiro Todos os ficheiros contêm bytes Cada byte é um número de 0 a 255, em binário (conjunto de bits) Qualquer ficheiro só contém bytes. Mas, conceptualmente, categorizamos os ficheiros de acordo com a interpretação que fazemos dos valores. 13

14 Tipos de ficheiro Ficheiros de texto Os bytes são interpretados como caracteres imprimíveis: letras maiúsculas e minúsculas, algarismos e sinais de pontuação. A codificação usada é a ASCII ou uma derivada desta. Essencialmente, um ficheiro de texto é um ficheiro codificado com esta convenção. 14

15 Tipos de ficheiro Ficheiros binários A interpretação do seu conteúdo está a cargo do programa que o utiliza; pode conter bytes que não correspondem a caracteres imprimíveis. Podem ser dados (inteiros, reais), programas (códigos máquina de um dado CPU), sons (segundo uma codificação como o MP3), imagens (codificadas num formato como o JPEG), filmes (MPEG, por exemplo), etc. 15

16 Tipos de ficheiro Exemplo: ficheiro de texto (compara.m) function igual=compara(s1,s2) % igual=compara(s1,s2) % devolve true se as strings forem iguais a menos % de posicoes marcadas com? if length(s1)==length(s2) pos = 1; while (pos<=length(s1)) &&... 16

17 Tipos de ficheiro Exemplo: ficheiro de texto (compara.m) 17

18 Tipos de ficheiro Exemplo: ficheiro de texto (compara.m) f u n c t i o n i g u a l = c 18

19 Tipos de ficheiro Exemplo: ficheiro de texto (compara.m) Mudança de linha (carriage return, line feed) 19

20 Tipos de ficheiro Exemplo: ficheiro binário (wav) 20

21 Tipos de ficheiro Exemplo: ficheiro binário (wav) 21

22 Sistema de ficheiros O sistema de ficheiros está organizado hierarquicamente em árvore ( invertida ). Raiz (a directoria do topo) C:\ (Windows) Ramos (as outras directorias). Cada directoria pode conter ficheiros e outras (sub-) directorias. Folhas (ficheiros). Nesta árvore, a pesquisa de um ficheiro é eficiente. 22

23 Sistema de ficheiros Raiz C:\ Programas Matlab Office word.exe Users Luis ICE... 23

24 Sistema de ficheiros O separador (\ em Windows) indica que a subdirectoria ou ficheiro está localizados numa directoria. O caminho para o ficheiro (pathname) pode ser: Absoluto: completo a partir da raiz C:\users\am.fonseca\ICE\ahetal.m Relativo: a partir da directoria corrente. ICE\ahetal.m..\jp.meireles\ICE\papel.m 24

25 Sistema de ficheiros Notações especiais (que podem ser usadas nos caminhos):. (ponto) representa a directoria corrente;.. (dois pontos) representa a directoria pai da directoria corrente. O comando cd <nomedadirectoria> muda a directoria corrente. 25

26 Acesso ao ficheiro Para ler ou escrever num ficheiro é preciso abrir o ficheiro Ou seja, pedir ao sistema operativo que nos dê acesso ao ficheiro. No final é preciso fechar o ficheiro Ou seja, notificar o sistema operativo de que já não estamos a usar o ficheiro Para este escrever os dados (cache) Para permitir o acesso a outras aplicações 26

27 Acesso ao ficheiro O acesso ao ficheiro é sequencial À medida que se lê ou escreve avança-se no ficheiro Posição corrente Leitura de nelems de tamanho T Ao deslocamento corrente é somado nelems*t. Início Fim Posição corrente após a leitura 27

28 Acesso ao ficheiro Em MATLAB Função fopen pede acesso ao ficheiro (ao sistema operativo) e devolve um identificador que depois usamos para aceder ao ficheiro 'r' para leitura 'w' para escrita Em caso de erro devolve -1, um número positivo se tudo correr bem. fich = fopen( nomeficheiro, 'r' ) fich = fopen( nomeficheiro, 'w' ) 28

29 Acesso ao ficheiro Em MATLAB Função fclose fecha o ficheiro notificando o sistema operativo para que o liberte Em caso de erro devolve -1, 0 se tudo correr bem res = fclose(fich) fclose(fich) % se não é preciso res 29

30 Acesso ao ficheiro Escrever no ficheiro, em MATLAB fprintf escrever uma string inserindo e formatando valores adicionais onde indicado por % %i inteiro, decimal %f fraccionário %.2f fracionário com 2 casas decimais %% sinal de percentagem \n mudança de linha (também \t para tab) Nota: omitindo o identificador fich, escreve na consola fprintf(fich,'demorou %i horas',12) Grava ficheiro 30

31 Acesso ao ficheiro Ler do ficheiro, em MATLAB Função fgetl permite ler uma linha do ficheiro. Ou seja, um conjunto de bytes, que devolve numa string, até encontrar os caracteres de mudança de linha. Devolve -1 se passa o fim do ficheiro. linha = fgetl(fich) Função feof devolve true se já chegámos ao fim do ficheiro, false caso contrário. feof(fich) Ler ficheiro 31

32 Exemplo 1: calcular pauta 32

33 Calcular pauta Queremos obter no ficheiro pauta.txt a pauta da avaliação contínua de ICE A nota final de um aluno é: um inteiro entre 10 e 20, se aprovado; Admitido se reprovou pode vir a exame; Excluído se está definitivamente reprovado. 33

34 Calcular pauta Temos as notas dos trabalhos (TP1 e TP2) e dos testes (T1 e T2) numa folha de cálculo Mas tem um formato binário 34

35 Calcular pauta Copiamos para um editor de texto simples e gravamos como texto. notas.txt Ou gravamos a folha de cálculo como texto, separando as colunas por vírgulas, tabs ou espaços 35

36 Calcular pauta Agora precisamos de Ler o ficheiro Calcular a pauta da avaliação Gravar noutro ficheiro pauta.txt 36

37 Calcular pauta Já temos funções para calcular a pauta function pauta = calculapauta(notas) recebe a matriz com as notas e devolve a pauta com o número na primeira coluna e a nota na segunda function nota = calculanota(notas) devolve -1 se não obteve frequência, CompTP arredondada se não teve nota mínima nesta, ou a média ponderada de CompTP e CompL arredondada. function res=arredonda(valor,casasdec) 37

38 Calcular pauta Precisamos de Ler o ficheiro para uma matriz com Número, TP1,TP2, T1, T2 Usar a função calculapauta Gravar a matriz calculada no ficheiro pautafinal.txt 38

39 Calcular pauta Precisamos de Ler o ficheiro para uma matriz com as notas function notas = lenotas(nomefich) Gravar a matriz calculada no ficheiro function gravapauta(pauta,nomefich) Juntar tudo function gerapauta(nomenotas,nomepauta) 39

40 Calcular pauta 40

41 Calcular pauta Abre o ficheiro para leitura e guarda o identificador, necessário para as outras funções. 41

42 Calcular pauta A primeira linha (o cabeçalho Número TP1, etc) não interessa. Mas temos de a ler para avançar a posição no ficheiro. 42

43 Calcular pauta Enquanto não chegamos ao fim do ficheiro, lemos uma linha, convertemos em vector numérico e acrescentamos como uma nova linha na matriz. (Matriz inicialmente vazia) 43

44 Calcular pauta Normalmente, dimensionamos à partida vectores e matrizes com o espaço necessário. No entanto, neste caso só poderíamos fazer isso percorrendo o ficheiro duas vezes, o que é ainda pior do que obrigar a redimensionar a matriz. 44

45 Calcular pauta É importante fechar o acesso ao ficheiro para o sistema operativo permitir que outros processos acedam ao ficheiro. 45

46 Calcular pauta Testar a leituras das notas octave:21> lenotas('notas.txt') ans = e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e+01 46

47 Calcular pauta Testar a leituras das notas (format bank) octave:21> lenotas('notas.txt') ans =

48 Calcular pauta Abre o ficheiro para escrita e escreve o cabeçalho. \t é um tabulador, \n para mudar de linha 48

49 Calcular pauta Para cada linha da pauta escreve o número, um tab, e o valor (inteiro) da nota ou o texto. 49

50 Calcular pauta No caso da escrita fechar o ficheiro não só liberta o ficheiro mas leva o sistema operativo a escrever os dados que tenham ficado retidos em cache 50

51 Calcular pauta testar octave:8> pauta=[1,-1;2,9;3,14] pauta = octave:9> gravapauta(pauta,'testepauta.txt') (testepauta.txt) Aluno Nota Excluído Admitido 14 51

52 Calcular pauta 52

53 Calcular pauta testar Número TP octave:9> gerapauta('notas.txt','pauta.txt') TP T T Aluno Nota Excluído Excluído Admitido Excluído Admitido 14 Admitido Excluído Admitido Admitido... 53

54 Exemplo 2: variante, listagem 54

55 Criar pauta Mesmo problema de criar a pauta, mas a partir de uma listagem dos alunos e trabalhos: número [TP1:] [TP2:] [T1:] [T2:] Os elementos em falta são TP1:3.3 TP2:1.6 T1:7.4 T2: TP1:4.9 T2: TP1:11.3 TP2:14.9 T1:14.8 T2: TP1:6.3 TP2:16.4 T1:16.3 T2:

56 Criar pauta O problema é o mesmo, à parte de uma função: function notas = lelistanotas(nomefich) em vez de: function notas = lenotas(nomefich) e substituir a função que junta tudo function geradalista(nomenotas,nomepauta) 56

57 Criar pauta Algoritmo para ler a lista de elementos de avaliação: A matriz notas começa vazia Enquanto não termina o ficheiro Se a linha contém TP1:, TP2:, etc, converter número e copiar para a posição respectiva da última linha da matriz Caso contrário copiar o número para a primeira coluna de uma linha nova na matriz, com os restantes a 0. 57

58 Criar pauta Se a linha contém TP1:, TP2:, etc, usar findstr verificar se o resultado não é um vector vazio length( )~=0 ~isempty( ) ou 58

59 Calcular pauta 59

60 Calcular pauta Se a linha tem algum destes elementos, é preciso copiar o valor para a célula certa 60

61 Calcular pauta Caso contrário é preciso criar uma linha nova com o número e 0 nos elementos de avaliação. 61

62 Calcular pauta testar octave:11> lelistanotas('listagem.txt') ans = TP1:3 TP2:1 T1:7 T2: TP1:4 T2: TP1:11 TP2:14 T1:14 T2: TP1:6 TP2:16 T1:16 T2:

63 Calcular pauta 63

64 Calcular pauta testar geradalista('listagem.txt','pautalista.txt') Aluno Nota Excluído Excluído Admitido Excluído Admitido 14 Admitido Excluído Admitido Admitido TP1:3.3 TP2:1.6 T1:7.4 T2: TP1:4.9 T2: TP1:11.3 TP2:14.9 T1:14.8 T2: TP1:6.3 TP2:16.4 T1:16.3 T2:

65 Para estudar a aula de hoje Manual do Octave Capítulo 14 Tem várias funções que podem ser úteis (ou confusas) Estas secções focam particularmente o que demos aqui: Opening and Closing Files Line-Oriented Input Formatted Output 65

66 Dúvidas 66