Les Fichiers en Pascal
Université de Toulouse II
DEUG MASS
Année 2004-2005
Patricia PASCAL
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• 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
• 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)
• 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.
• 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
• 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)
• 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 *)
• 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 : ’’
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
• 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 >);
• 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 !! *)
• Opérations de lecture / écriture (Pascal):
| livre := bibliotheque^; | (* copie la valeur de l'élément courant dans livre *) |
| get ( bibliotheque ); | (* positionne la fenêtre sur l'élément suivant *) |
| bibliotheque^ := livre; | (* copie la valeur de livre dans la fenêtre *) |
| put ( bibliotheque ); | (* écrit la valeur contenue dans la |
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 > } );
. . .
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 *)
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 *)
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 *)
• 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 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 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 *)
| Version lecture caractère par caractère | Version lecture ligne par ligne |
| while not eof ( exemple ) do begin while not eoln ( exemple ) do begin read ( exemple,caractere ); ... (* traiter le caractère lu *) end; readln ( exemple ); End; | while not eof ( exemple ) do begin readln ( exemple, chaine_caracteres ); ... (* traiter la chaîne lue *) End; |
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
| read (f_entree,ch); | (* lecture d’un caractère *) |
| write (f_sortie,ch); end; | (* écriture d’un caractère *) |
| readln (f_entree); | (* passage à la ligne, entrée *) |
| writeln (f_sortie); | (* passage à la ligne, sortie *) |
end;
(* fermeture *) close (f_entree);
close (f_sortie); (* fermeture des 2 fichiers *) end.
• 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; ...
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 );
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;
• 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.
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.
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.
Programme de recherche dichotomique
function RechDicho (var f: TypeFichier; v: t_auteur_livre) : integer;
| var G, D, m : integer; trouve : boolean; courant : t_livre; Begin | |
| G := 0; D := filesize (f) - 1; trouve := false; while (G <= D and not trouve) dobegin | (* bornes de l’ensemble considéré *) |
| m := (G + D) div 2; | (* calcul de la valeur moyenne *) |
| seek (f, m); | (* positionnement du repère de fichier *) |
| read (f, courant); | (* lecture de l’enregistrement *) |
if courant.auteur = v then trouve := true(* condition de sortie *) else
if courant.auteur > v then D := m-1 (* trop à droite *)
| else G := m+1; end; (* while *) | (* trop à gauche *) |
| if trouve then RechDicho := m else RechDicho := -1; | (* détermine l’état de sortie du prg *) |
end; (* RechDico *)
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
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;
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
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.
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 …
