Les Fichiers en Pascal Cours

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Les Fichiers en Pascal

Université de Toulouse II

DEUG MASS

Année 2004-2005

Patricia PASCAL

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Plan du cours sur les fichiers

•  les fichiers, pourquoi, comment ? (p3)

•  les différents types de fichiers (p7)

•   fichiers de données (typés)

•   fichiers textes (implicitement typés)

•  manipulation des fichiers textes (p15)

•  compléments (p20)

Documents additionnels :

Langage Pascalpar Pierre Breguet

htm

Introduction

•  programme Pascal  = données en mémoire physiqueces données sont volatiles ? risques ?

ces données ne sont pas persistantes ? problèmes ?

•  nécessité d’un moyen de stockage permanent :

Disque dur, disquettes, Cdroms …

•  notion de fichier :

enregistrement de données sur support physique permanent ?  un fichier :

•  un identifiant (nom)

•  un emplacement (lié au support)

•  un contenu (données)

Précisions sur la notion de fichier

•  la notion d’identifiant de fichier

nom externe : c’est le nom du fichier pour le système de fichier du système d’exploitation considéré, par exemple :

nom interne : c’est le nom du fichier connu par le programme, il est déclaré par le programme, par exemple : Fichier_de_données ?  nécessité d’associer le fichier physique à sa représentation interne : commande Assign

•  le « repère » de position

Il permet de savoir où l’on se trouve dans un fichier lorsque l’on accède à celui-ci dans l’ordre de ses enregistrements (accès séquentiel).

C’est aussi lui qui détermine le résultat des opérations telles que : Eof ou Eoln.

Différents types de fichiers

•  Un fichier informatique est organisé en enregistrements, chaque enregistrement contenant une collection d'unités logiques d'informations encore appelées rubriques. Souvent les enregistrements ont la même structure.

•  Une rubrique est la plus petite unité logique d'information ayant un sens en tant que tel. La taille d'une rubrique s'exprime en nombre de caractères et peut être fixe ou variable.

•  La façon selon laquelle ces rubriques et enregistrements sont organisésdans le fichier détermine le type de fichier :

•  ordre physique = ordre logique : organisation séquentielle (naturelle à Pascal)

•  enregistrements de taille fixe, portant un numéro qui est relatif au début dufichier : organisation relative

•  chaque enregistrement est associé à une clé : organisation indexée

Méthodes d’accès aux données

•  Les méthodes par lesquelles on lit ou on écrit un enregistrement d'unfichier sont appelées les méthodes d'accès.

•  La méthode d'accès que l'on veut utiliser doit être spécifiée au moment de l'ouverture du fichier. Un même fichier peut être accédé par des méthodes différentes selon son organisation qui elle a été définie au

moment de sa création.

•  Les différentes méthodes d’accès :

•  accès séquentiel : enregistrements traités en séquence

•  accès direct : accès direct par le numéro d’enregistrement

•  accès indexé : accès par l’ordre des clés d’accès

Rq: on ne peut utiliser que la méthode d’accès séquentielle avec une organisation de fichier séquentielle (Turbo Pascal permet également la méthode d’accès direct)

Rappels de typage en Pascal : enregistrements

•   Rappel :

Un enregistrement est un type complexe, composé (généralement) de plusieurs champs ou rubriques. Cela permet de définir un élément contenant plusieurs informations de types éventuellement différents.

•   Déclaration d’un enregistrement :

type t_nombre_complexe = record (* nombre complexe *)                               partie_reelle : real;                               partie_imaginaire : real;                              end; var nombre_1,     nombre_2 : t_nombre_complexe;

•   accès aux champs d’un enregistrement :

nombre_1.partie_reelle    (* accès au premier champ *) nombre_2.partie_imaginaire    (* accès au deuxième champ *)

Rappels sur la gestion du type string

•   Déclaration d’une chaîne de caractères :

const   max = 10; (* taille du type chaîne *) type    t_chaine = string [ max ]; (* déclaration du type *) var     chaine_1, chaine_2 :t_chaine; (* déclaration des variables *)

•   Opérations principales sur une chaîne :

chaine_1 := 'test'; (* affectation d’un chaîne constante à une variable de type chaîne, attention il faut length_1 >= length_2 *)

length ( < chaîne > ), (* donne la longueur réelle de chaîne *) read ( < chaîne > );  (* lit une chaîne au clavier *) readln ( < chaîne > ); (* même opération et lit le caractère /eoln *) write ( < chaîne > );  (* écrit une chaîne à l’écran *) writeln ( < chaîne > );(* même opération et écrit le caractère /eoln *)

•   Remarques additionnelles sur les chaînes :

•  une chaîne ne peut pas dépasser 255 caractères

•  un caractère est une chaîne de taille 1

•  la chaîne vide existe : ’’

Fichiers binaires et fichiers de texte

  Un fichier séquentiel sera donc structuré selon le type de données qu’il contient.

? données de type enregistrement :

fichier binaire (contient la structure de l’enregistrement)

? données de type caractère : fichier texte

Utilisation des fichiers d’enregistrements (1)

Déclaration et lien physique d’un fichier

•  Déclaration :

type     nombre_complexe = record (* nombre complexe *) partie_reelle : real;                               partie_imaginaire : real;                              end; fichier_entiers = file of integer; fichier_nombres_complexes = file of nombre_complexe;

var      int_1, int_2 : integer; nombre_1,nombre_2 : nombre_complexe; fichier_int : fichier_entiers; fichier_complexe : fichier_nombres_complexes;

Rq: il existe deux variables fichiers prédéfinies, input et output de type text qui n’ont pas besoin d’être déclarées

•  Assignation physique :assign ( < File >, < nom du fichier réel >);

Utilisation des fichiers d’enregistrements (2)

Principales commandes sur les fichiers

•   Indicateur de fin de fichier :

Eof ( < File > ) ;

(Valeur booléenne, True / False)

•   Exemples d’associations parassign:

var Destination: String ;

FOrigine, FDestination: FILE OF Integer ; assign ( FOrigine, 'C:\DATA\' ); readln ( Destination ); assign ( FDestination, Destination );

•   Opérations d’ouverture / fermeture :

reset ( < File > );     (* ouverture du fichier en lecture  *) rewrite ( < File > );   (* ouverture en écriture / création  *) close ( < File > );     (* fermeture du fichier, important !! *)

Utilisation des fichiers d’enregistrements (3)

Principales commandes sur les fichiers (suite)

•  Opérations de lecture / écriture (Pascal):

fenêtre, avance celle-ci *)

•  Opérations de lecture / écriture (TurboPascal):read ( < File > , < liste de variables > ); write ( < File > , < liste de variables > ); write (output , < variable > {, < variable > } ); read (input , < variable > {, < variable > } );

Exemple d’utilisation d’un fichier typé

Lecture d’un fichier de nombres réels et calcul de leur somme

. . .

TYPE FichierSequentiel = FILE OF Real ; . . .

VAR F: FichierSequentiel; . . .

FUNCTION SommeFichierReel ( VAR Fichier: FichierSequentiel ): Real

;

  VAR X, S: Real ;

BEGIN

  S:=0;

  WHILE NOT Eof ( Fichier ) DO BEGIN

    Read ( Fichier, X );

    S := S + X

  END ; (* -- WHILE, Eof( Fichier ) *)

SommeFichierReel := S END ; (* -- SommeFichierReel  *) . . .

BEGIN {main}

  Assign ( F, 'C:\' );

  Reset ( F ); {* ouverture du fichier en mode lecture  *)

  Writeln ( SommeFichierReel( F ) );

  Close ( F )

END . (* -- main  *)

Exemple d’utilisation d’un fichier typé (2)

Copie d’un fichier binaire dans un autre

Partie déclarative

(* Programme : ...

   Fonction : ...    Auteur : ... *)

program copie_de_fichiers (input, output, original, copie);

const    long_max_nom = 30; (* nombre maximal de caractères d’un nom *) long_max_titre = 80; (* nombre maximal de caractères d’un titre *)

type t_auteur_livre = string [ long_max_nom ]; t_titre_livre = string [ long_max_titre ];

t_livre = record (* représente une fiche bibliographique *)   titre : t_titre_libre;      (* titre du livre *)   auteur : t_auteur_livre; (* nom de l'auteur *)   ISBN : integer;              (* cote en bibliothèque *)   annee : integer; (* année de parution *)          end; t_fichier_biblio = file of t_livre;

var original : t_fichier_biblio;   (* fichier à copier *)

copie : t_fichier_biblio;      (* copie à créer *)

Exemple d’utilisation d’un fichier typé (2bis)

Programme principal

.. .. ..

begin (* copie_de_fichiers *)

assign (original, '');  (* association au fichier d’origine *)   assign (copie, ''); (* association au fichier duplicata *)

reset (original);                (* ouvrir le fichier à copier *)   rewrite (copie);                 (* initialiser la copie *)

  while noteof (original) do      (* parcourir le fichier à copier *)   begin     copie^ := original^;           (* copier l'élément courant d'une fenêtre *)

       (* dans l'autre *)

put (copie);                   (* écrire l'élément copié *)     get (original);                (* passer à l'élément à copier suivant *)   end; (* while not eof (original) *)   close (original); close (copie); (* fermeture en fin de programme *) end. (* copie_de_fichiers *)

Cas particulier : les fichiers de texte

•   Les fichiers de texte sont des cas particuliers de fichiers. Un fichier de texte est formé d'éléments bien connus : les caractères. Chacun a déjà manipulé de tels fichiers : un programme (Pascal ou autre) est en fait un fichier de texte!

•   Les caractères contenus dans un fichier de texte sont organisés en lignes, chacuneterminée par une marque de fin de ligne. Après la dernière ligne, le fichier se termine par une marque de fin de fichier.

•   Tout ce qui a été dit est valable pour les fichiers de texte. Précisons simplementqu’un fichier est un fichier de texte s'il est déclaré au moyen du type prédéfini text.

Rq: Un fichier de type text n'est généralement pas équivalent à un fichier de "type" :

file of char qui, lui, ne possède pas une structure de lignes !

•   Déclaration d’un fichier de texte :

f_text : text;   (* text est un fichier de type texte,    mot réservé en Pascal, file of n’est pas    nécessaire avec les fichiers textes *)

Commandes particulières aux fichiers de texte

•   Commandes de base sur les fichiers :

On retrouve toutes les commandes déjà vue pour les fichiers binaires (fichiers d’enregistrements), la spécificité des fichiers de texte permet de rajouter les commandes liées aux strings.

•   Indicateur de fin de ligne dans le fichier :

Eoln ( < File > );   (* Valeur booléenne, True / False *)

(au clavier, Eoln se fait avec <ret>, et Eof avec <enter> )

•   Opérations d’ouverture / fermeture :

read ( < File >, < variable > {, < variable > } );

(* lit une chaîne dans le fichier < File > *)

readln ( < File >, < variable > {, < variable > } );

(* même opération et lit le caractère /eoln *)

write ( < File >, < variable > {, < variable > } );

(* écrit une chaîne dans le fichier < File > *)

writeln ( < File >, < variable > {, < variable > } );

(* même opération et écrit le caractère /eoln *)

page ( < File> );   (* écrit une marque de saut de page dans le

   fichier à ne pas utiliser avec output *)

Lecture dans un fichier texte

•  Lecture d’un fichier texte, 2 options

Un fichier texte (étant une suite séquentielle de caractères) peut se lire caractère par caractère, ou ligne par ligne.

Le choix dépendra du programme à réaliser, généralement on lit ligne par ligne.

•  Partie déclarative des deux programmes

                exemple : text;               (* fichier texte *)

caractere : char; (* caractère simple *) chaine_caracteres : string;   (* chaîne de caractères *)

Exemple sur les fichiers de texte : copie de fichier

Copie de fichier texte avec lecture par caractère

var f_entree,f_sortie : text; ch : char;

begin

  (* assignations *)   assign (f_entree,'');   assign (f_sortie,'');

  (* ouvertures *)

reset (f_entree);  (* fichier ouvert en lecture *)   rewrite (f_sortie);  (* fichier ouvert en écriture *)   while not eof (f_entree) do   (* boucle sur le fichier *)   begin

while not eoln (f_entree) do (* boucle sur la ligne *)       begin

end;

  (* fermeture *)   close (f_entree);

close (f_sortie); (* fermeture des 2 fichiers *) end.

Compléments : fichiers externes / internes

•     Les fichiers externes (ou permanents) subsistent après la fin de tout programme les utilisant. Un fichier est rendu externe s'il est mentionné comme  paramètre du programme au même titre que input et output.

  Exemple:

program copie_de_fichiers (input, output, original, copie);       ...

type    t_fichier = file of ...;          var    original : t_fichier;     (* deux fichiers externes *)                 copie : t_fichier;       ...

•     Les fichiers internes (ou temporaires) sont détruits automatiquement à la fin du programme. Un fichier est rendu interne s'il n'est pas mentionné comme paramètre du programme.

  Exemple:

 program fichiers_internes (input, output);       ...          type   t_fichier = file of ...;

var resultat : t_fichier; (* deux fichiers internes *)                 copie : t_fichier;       ...

Compléments : fichiers input / output

Il existe deux fichiers de texte prédéfinis : input  et output .

En fait ces deux fichiers représentent :

• le clavier     ( input, considéré comme ouvert en lecture )

• l'écran ( output , considéré comme ouvert en écriture )

On a jusqu'à présent utilisé (sans le savoir) les abréviations suivantes:

read ( v1, v2 ..., vn );  pour  read ( input, v1, v2, ..., vn ); write ( e1, e2, ..., en );  pour  write ( output, e1, e2, ..., en );

Compléments : directives de compilation

 Gestion des erreurs par les directives de compilation

La directive de compilation I permet de gérer les erreurs d’entrée-sortie :

•     par défaut, elle est active et toutes les opérations d’entrée-sortie sont vérifiées parle système.Toute erreur provoque l’arrêt du programme et un message d’erreur est affiché.

•     on peut la désactiver (ponctuellement) avec la directive : {$I-}; dans ce cas, aucune vérification n’est effectuée à l’exécution

il est alors de la responsabilité du programmeur de vérifier et corriger les erreurs

grâce à la fonction standard IOresult, il est possible de savoir si l’opération d’entrée-sortie s’est bien passée (retourne 0)

Exemple : le programme demande le nom du fichier jusqu’à ce qu’un nom de fichier existant soit spécifié : repeat

  write('Donnez le nom physique du fichier ?');readln(NomPhysique);   assign(BU,NomPhysique+'.DAT');

  {$I-}reset(BU);{$I+} OK:=(IOresult=0);   if not OK then

    writeln('impossible de trouver le fichier ',NomPhysique); until OK;

Compléments : commandes additionnelles

• Commandes supplémentaires pour les fichiers

filepos ( < File > );    (* position actuelle du repère *) filesize ( < File > );   (* taille du fichier en enregistrements *)

Rq: ces commandes sont basées sur les enregistrements d’un fichier mais elles peuvent être utilisées avec un fichier texte (moins utile)

erase ( < File > );      (* efface le fichier File *) rename ( < File >, < nouveau_nom > );   (* renomme le fichier *)

Rq: ces commandes nécessitent que le fichier soit fermé avant de pouvoir être utilisées

seek ( < File >, < Num > );   (* positionne le repère sur

   l’enregistrement de numéro Num *)

Rq: la commande seek permet donc d’accéder directement à un enregistrement spécifique, cela peut être très utile dans un gros fichier binaire,

elle permet d’utiliser un accès direct, et ce même dans un fichier séquentiel, comme nous allons le voir par la suite.

Compléments : accès direct

 Accès direct à un enregistrement dans un fichier par la commandeseek

(cf déclaration des types, page 14) (* déclarations de types *)

(* déclarations des variables *) var   BU : t_fichier_biblio;

Courant : t_livre;

Num : integer; begin

  (* assignation *)   (* ouverture *)       reset (BU);

  (* saisie du numéro de l’enregistrement recherché *)       repeat

writeln ('quel est le numéro de l’enregistrement ?');           readln (Num); until Num in [0..filesize(BU)-1];   (* lecture de l’enregistrement *)       seek (BU, Num);       read (BU, Courant);   (* affichage *)       with Courant dowriteln (titre, '/', auteur, '/', annee, '/', ISBN);

  (* fermeture *)       close (BU); end.

Compléments : recherche dichotomique

Principe de l’algorithme

•     l’idée de base est de choisir un enregistrement e au hasard et de le comparer au critère de recherche

• s’il est égal, on a trouvé ;

• s’il est inférieur, l'enregistrement cherché se situe après ; s’il est supérieur, l'enregistrement cherché se situe avant.

•     puis on réitère avec le sous-ensemble d’enregistrements restant, la solutionoptimale consistant à choisir e au milieu de ce sous-ensemble

Rq: si n est le nombre d’enregistrements du fichier, le nombre maximum d’itérations est log2 n

Exercice :

Rechercher le livre dont l'auteur est Irving par dichotomie dans un fichier de livres. exemple de programmation

•     la fonction RechDicho renvoie le numéro de l'enregistrement vérifiant le critère derecherche, ou -1 si aucun enregistrement ne vérifie le critère

•     G et D sont les indices courants (gauche et droite) de la recherche dichotomiquedans le fichier.

Compléments : recherche dichotomique (2)

 Programme de recherche dichotomique

function RechDicho (var f: TypeFichier; v: t_auteur_livre) : integer;

if courant.auteur = v then trouve := true(* condition de sortie *)         else

if courant.auteur > v then D := m-1 (* trop à droite *)

end; (* RechDico *)

Compléments : Indexation (1), principe

Hypothèse

On dispose d'un fichier organisé en accès direct.

Principe

Les enregistrements sont indexés dans une table de taille réduite, appelée index, et contenant les clés et les numéros d'enregistrements associés.

Rq: on rappelle que la clé permet d'identifier de façon unique les enregistrements

Exemple

le numéro ISBN d'un livre peut servir de clé

hypothèse : on suppose (pour simplifier) que la clé est constituée par un attribut de la structure

•    l'index est trié sur la clé

•    l'accès à un enregistrement se fait en deux temps :

 accès à l'index qui, à partir de la clé, indique le numéro de l'enregistrement correspondant  accès à l'enregistrement

Compléments : Indexation (2), déclaration

 Déclarations d’un index de fichier pour une bibliothèque

const    long_max_nom = 30; (* nombre maximal de caractères d’un nom *) long_max_titre = 80; (* nombre maximal de caractères d’un titre *) nb_max_index = 10000; (* nombre maximal de livres *)

type t_auteur_livre = string [ long_max_nom ]; t_titre_livre = string [ long_max_titre ];

t_livre = record (* représente une fiche bibliographique *)   titre : t_titre_libre;      (* titre du livre *)   auteur : t_auteur_livre; (* nom de l'auteur *)   ISBN : integer;              (* cote en bibliothèque *)   annee : integer; (* année de parution *)          end; t_fichier_biblio = file of t_livre;

t_cle = ... (* dépend du type de l’attribut clé *) t_element_index = record   cle : t_cle;   numero_element : integer; end;

var    BU : t_fichier_biblio;   (* fichier à copier *)

Table_Index : array[1..nb_max_index] of t_element_index;

Compléments : Indexation (3), accès

Constitution de l'index

On peut gérer l’index de deux façons :

•  l'index peut être généré au début du programme à partir du fichier de données

•  l’index peut être stocké lui-même dans un fichier et être copié dans le tableau TableIndex au début du programme

Rq : il faudra dans ce cas recopier l'index dans le fichier à la fin du programme s ’il a été modifié.

Recherche associative (recherche d’un élément dans le fichier)

•  on recherche l'enregistrement tel que la clé = critère de recherche

•  principe : la recherche est faite dans l'index ; si un élément de l'index satisfait la condition, on accède à l'enregistrement correspondant dans le fichier de données •  la recherche dans l'index peut se faire suivant différentes stratégies, on peut par exemple utiliser la recherche dichotomique.

•  intérêt de l'indexation : économie

Compléments : Indexation (4), mise à jour

Difficultés de la mise à jour :

ajout d'un enregistrement

l'ajout d'un enregistrement consiste :

•  à ajouter l'enregistrement dans le fichier de données ( par exemple à la fin)

•  à ajouter l'élément correspondant dans l'index ( qui doit rester trié )

suppression d'un enregistrement On distingue :

•  la suppression logique de l'enregistrement qui consiste à supprimer l'élémentcorrespondant dans l'index, sans modifier le fichier de données

•  la suppression physique qui consiste à supprimer effectivement l'enregistrementdu fichier de données

En général, on effectue une suppression logique dans le cours du traitement (chaque fois qu’il faut supprimer un enregistrement) et une seule suppression physique à la fin du traitement, juste avant la fermeture du fichier.

Conclusion

Intérêt des fichiers : sauvegarder les données.

Manipulation des fichiers en Pascal : fichiers binaires, fichiers textes, méthodes d ’accès.

Deuxième partie du cours : les pointeurs.

Mise en pratique en TD …