Physische Dateistrukturen

Transkript

1 Direktzugriffsdateien Seite 1 Charakteristik: Folge von Elementen (physischen Datensätzen) Länge (Speicherbedarf) dynamisch Begriffe: x = < > leere Datei x x = <x1> Datei x mit einem Datensatz x1 x = <x1, x2,..., xn> Datei x mit n Datensätzen first (x) = x1 1. Satz der nichtleeren Datei x rest (x) = <x2,..., xn> Datei x ohne ihren 1. Satz x y = <x1, x2,..., xn, y1, y2,..., ym> Verkettung zweier Dateien x und y Zugriff: xl xr x = xl xr Positionszeiger *x Seite 2

2 Datei-Operationen Voraussetzung: Jedem File x zugeordnet existiert ein Puffer x^ der Länge eines Elementes (physischen Datensatzes), in den beim Lesen aus dem File bzw. beim Schreiben in das File ein physischer Datensatz übertragen wird. Dateioperationen: rewrite (x): erstellt eine leere Sequenz x=< >; überschreibt die vorhandene Datei x und initialisiert das Schreiben einer neuen put (x): erweitert die Sequenz x; hängt den Inhalt von x^ an x an reset (x): initialisiert die Inspektion von x; liefert xl=< >; x^=first(x); xr=x; get (x): schreitet zum nächsten Satz von x fort; realisiert xl= xl first(xr); x^ = first(rest(xr)); xr = rest(xr); eof (x): erkennt das Datei-Ende von x; realisiert eof(x)=(xr==<>) Seite 3 Definitionsdatei stdio.h deklariert FILE als Datentyp Standardfiles sind FILE *stdin; // Tastatur FILE *stdout; // Bildschirm FILE *stderr; // Fehlerausgabe, normalerw. Bildschirm Seite 4

3 Öffnen eines Files: FILE *fopen (const char *filename, const char *mode); liefert bei Erfolg Zeiger auf eine Struktur FILE, sonst NULL; für mode gilt (Standard ist Textmodus; möglich auch Binärmodus) "r" Lesen, Datei muss existieren "w" Schreiben, neue Datei wird erzeugt "a" Anhängen, vorhandene Datei wird erweitert "r+" Lesen und Schreiben, Datei muss existieren) w+ Neues File, Lesen und Schreiben a+ Lesen und Anhängen Schließen eines Files: int fclose (FILE *fp) liefert bei Erfolg 0, sonst EOF Seite 5 Lesen und Schreiben einzelner Zeichen: int fgetc (FILE *f); int getc (FILE *f); int fputc (int c, FILE *f); int putc (int c, FILE *f); Makro Makro int putchar (int c); äquivalent zu putc (c, stdout) int getchar (void); äquivalent zu getc (stdin) int ungetc (int c, FILE *f); stellt Zeichen in den Puffer zurück Seite 6

4 Lesen und Schreiben von Zeichenketten: char *gets (char *s); liest vom Terminal eine Zeichenkette bis zum Zeilentrennzeichen '\n' char *fgets (char *line, int n, FILE *f); liest aus dem Eingabestrom f maximal n Zeichen, das Zeilentrennzeichen '\n' wird mit abgespeichert int puts (const char *s); gibt eine Zeichenkette aus und beendet sie mit '\n' int fputs (const char *s, FILE *f) gibt in den Ausgabestrom f aus ohne Zeilentrenner am Ende Formatierte Ein- und Ausgabe: fscanf (FILE *f,const char *format[,argument]...); fprintf(file *f,const char *format[,argument]...); Seite 7 Objektweise Ein- und Ausgabe: size_t fread (void *a_ptr,size_t el_size,size_t n,file *f); liest aus File f in den Vektor a_ptr höchstens n Objekte der Größe el_size; Ergebnis ist die Anzahl der gelesenen Objekte; Zustand des Datenstroms muß mit feof und ferror überwacht werden size_t fwrite (const void *a_ptr,size_t el_size,size_t n,file f); schreibt n Objekte aus dem Vektor a_ptr in das File f; Ergebnis ist die Zahl der ausgegebenen Objekte, im Fehlerfall kleiner n Seite 8

5 Speicherung Begriffe: logischer Satz Datensatz aus logisch zusammengehörigen Datenfeldern Block physischer Datensatz Blockung Vereinigung mehrerer logischer Datensätze zu einem physischen Datensatz (Block) Blockungsfaktor Anzahl logischer Datensätze pro Block Seite 9 Speicherungsformen: ungeblockt, feste Satzlänge Speicherung hdr key rec1 kl key rec2 kl key rec3 kl key rec4 kl eof ungeblockt, variable Satzlänge hdr key bl rl rec1 kl key bl rl rec2 kl key bl rl rec3 kl key bl rl rec4 kl geblockt, feste Satzlänge hdr key key rec1 key rec2 key rec3 kl key key rec4 key rec5 geblockt, variable Satzlänge hdr key bl rl key rec1 rl key rec2 rl key rec3 rl key rec4 kl Legende: hdr - Datei-Header; bl - Blocklänge; rl - Satzlänge key - Schlüssel; rec - Datensatz; kl - Blocklücke; eof Datei-Ende Seite 10

6 Direktzugriffsdateien Begriffe Charakteristik: Der Speicherbereich der Datei ist in eine Folge von Zellen fester Länge eingeteilt. Jede Zelle hat eine Nummer (Adresse). In einer Zelle wird genau ein physischer Datensatz (Block) gespeichert. Ein physischer Datensatz (Block) kann mehrere logische Datensätze aufnehmen. Jeder logische Datensatz besitzt einen eindeutigen Schlüssel. Zu jedem logischen Datensatz kann zu jeder Zeit über seine Blockadresse (wahlfrei) zugegriffen werden. Adressierung: Zuordnung von Adresse zum Schlüssel = gestreute Speicherung (hash coding, hashing technique, hashing) Seite 11 Direktzugriffsdateien normalerweise immer sequentielle Dateien, Direktzugriff aber über Verschieben des Filepointers möglich Positionieren in einer Datei (1): int fseek (FILE *f, long offset, int origin); setzt Dateiposition für nächste E/A-Operation auf offset ab origin Werte für origin sind SEEK_SET = Dateianfang; SEEK_CUR = aktuelle Position; SEEK_END = Dateiende long ftell (FILE *f); liefert die aktuelle Dateiposition, bei Fehler -1L Seite 12

7 Direktzugriffsdateien Positionieren in einer Datei (2): void rewind (FILE *f); setzt die Position auf den Dateianfang; ist äquivalent zu fseek (f, 0L, SEEK_SET); clearerr (f); int fgetpos (FILE *f, fpos_t *pos); speichert aktuelle Dateiposition bei pos; Ergebnis bei Fehler!= Null int fsetpos (FILE *f, const fpos_t *pos); setzt aktuelle Dateiposition wieder auf früher durch fgetpos ermittelten Wert pos; Ergebnis bei Fehler!= Null Seite 13 Direktzugriffsdateien Fehlerbehandlung: void clearerr (FILE *f); löscht die Fehleranzeigen für f (einschl. EOF) int feof (FILE *f); liefert einen von Null verschiedenen Wert am Dateiende int ferror (FILE *f); liefert einen von Null verschiedenen Wert, falls ein Fehlerindikator gesetzt ist void perror (const char *s); gibt einen Fehlertext s auf stderr aus Seite 14