Programování v jazyce C pro chemiky
(C2160)
4. Textové řetězce,
zápis dat do souboru
2
Textové řetězce
●
V jazyce C neexistuje typ proměnné, který by byl určen výhradně
pro ukládání textu
●
Pro práci s texty používáme pole znaků, tj. pole typu char, v praxi
mluvíme o tzv. řetězcích (jsou to řetězce znaků)
●
Posledním znakem řetězce je vždy zakončovací znak '\0', který
indikuje konec řetězce
●
Při definici pole musíme jeho velikost zvolit tak, aby zbylo místo na
zakončovací znak '\0'
●
Příklad: char str[5] = {'A', 'H', 'O', 'J', '\0'};
●
Počet platných znaků řetězce může být menší než je velikost pole;
za platné znaky jsou považovány pouze ty, které předchází
zakončovacímu znaku '\0'
●
Příklad: char str[10] = {'A', 'H', 'O', 'J', '\0'};
A H O J \0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
velikost pole je 10 prvků
platné znaky zakončovací znak neplatné znaky
3
Inicializace řetězce
●
Při definici můžeme řetězec inicializovat jednoduše uvedením textu
v uvozovkách
●
Velikost pole v tomto případě nemusíme uvádět, překladač
automaticky nastaví velikost pole a naplní pole specifikovaným
textem včetně zakončovacího '\0'
●
Pokud nechceme řetězec inicializovat žádným textem, inicializujeme
ho jako vždy alespoň jako prázdný řetězec (tj. uvedeme prázdné
uvozovky)
●
Tento postup lze použít pouze při definici řetězce, nelze ho použít
pro kopírování znaků do jiného řetězce. Pro zkopírování obsahu
jednoho řetězce do jiného musíme kopírovat postupně jednotlivé
znaky
char str[] = "AHOJ";
// Nasledujici prirazeni nebude fungovat !!!
str = "NAZDAR";
char str[] = "AHOJ"; // Pri inicializaci tohoto retezce
// prekladac automaticky alokuje pole
// potrebne velikosti a na jeho
// konec vlozi znak '\0'
char text[10] = ""; // Inicializace prazdnym retezcem
4
Unicode, diakritika, speciální znaky
●
Práce se znaky mimo znakovou sadu US-ASCII je komplikovanější
●
Dnes běžné kódování znaků UTF-8: každý ne-ASCII znak zabere
2-4 bajty. Jeden char je vždy právě jeden bajt
●
Ne-ASCII znak tedy nelze celý uložit do skalární proměnné typu char
●
Iterace přes řetězce funguje vždy normálně, jen se zvlášť zpracuje
každý bajt ne-ASCII znaku
●
Pozor při ručním počítání znaků k určení délky řetězce! Raději to při
inicializaci nechte na kompilátoru
char c = 'č'; // Nefunguje, znak potřebuje 2 B
char str[6] = "kočka"; // Chyba, 5 písmen zabere všech 6 B,
// nevejde se ukončovací znak '\0'
char str2[] = "kočka"; // Odpovídá str2[7]
// Nyní je v str2[2] první polovina č a ve str2[3] ta druhá.
5
Výpis textového řetězce pomocí printf()
●
Pro výpis řetězce ve funkci printf() používáme formátovací
prvek %s
●
Funkce printf() vypisuje všechny znaky, dokud nenarazí na
zakončovací znak '\0'
char str[] = "AHOJ";
printf("Text retezce je: %s\n", str);
6
Zkrácení řetězce
●
Obsah řetězce můžeme kdykoliv změnit, tj. zapsat do něj jiný
řetězec, počet nově zapsaných znaků však nesmí překročit
velikost pole (včetně znaku '\0')
●
Počet platných znaků řetězce může být menší než je velikost pole;
funkce které s řetězci pracují (např. printf()) poznají počet
platných znaků podle umístění zakončovacího znaku '\0'
●
Změnou polohy znaku '\0' lze řetězec zkrátit
char s[20] = "AHOJ";
printf("Text retezce je: %s\n", s); // Vypise se AHOJ
// Retezec zkratime tak ze znak '\0' umistime o pozici drive
s[3] = '\0';
printf("Text retezce je: %s\n", s); // Vypise se AHO
s[2] = '\0';
printf("Text retezce je: %s\n", s); // Vypise se AH
A H O J \0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
7
Výpis řetězce od jiného než prvního znaku
●
Chceme-li ve funkcích (např. printf()) pracovat s řetězcem tak
aby se začínalo jiným než prvním znakem, přičteme ke jménu
předávané řetězcové proměnné číslo odpovídající počtu znaků o
které se má začátek posunout
char s[20] = "AHOJ";
printf("Text retezce je: %s\n", s); // Vypise se AHOJ
printf("Text retezce je: %s\n", s+1); // Vypise se HOJ
printf("Text retezce je: %s\n", s+2); // Vypise se OJ
printf("Text retezce je: %s\n", s+3); // Vypise se J
printf("Text retezce je: %s\n", s+4); // Nevypise se nic
8
Načtení textového řetězce ze vstupu
●
Pro načtení řetězce ze vstupu (zpravidla z klávesnice) používáme
funkci scanf(), formátovací prvek je %s
●
Jméno řetězcové proměnné předávané funkci scanf() uvádíme bez
hranatých závorek a bez &
●
Abychom zajistili, že při načítání nebude překročena velikost pole,
uvedeme maximální počet načítaných znaků mezi % a s. Musí
zůstat jedno volné místo na zakončovací znak '\0', proto uvedeme
velikost o jedničku menší než je velikost pole
●
Funkce scanf() načítá text ze vstupu dokud nenarazí na mezeru,
pak načítání ukončí => načítají se slova oddělená mezerou
●
Funkce scanf() automaticky přidává znak '\0' na konec řetězce
char string[20] = ""; // Inicializujeme prazdnym retezcem
scanf("%19s", string); // Nacte max. 19 znaku do string + '\0'
printf("Text retezce s je: %s\n", string);
char s1[20] = "", s2[20] = "";
scanf("%19s %19s", s1, s2); // Nacte dve slova (oddelena mezerou)
printf("Prvni slovo: %s, druhe slovo: %s\n", s1, s2);
9
Zápis dat do souboru
FILE *f = NULL;
f = fopen("/home/martinp/testdata/data1.txt", "w");
if (f == NULL)
{
printf("Cannot open file!\n");
return 1;
}
fprintf(f, "Tento text se zapise do souboru\n");
fclose(f);
f = NULL;
Proměnná typu FILE slouží k identifikaci souboru.
Soubor otevřeme voláním funkce fopen()
Název a cesta k souboru
Režim otevření souboru
"w" vytvoří nový soubor
a otevře ho pro zápis.
Pokud bylo
otevření
souboru
úspěšné,
bude v f
hodnota
různá od
NULL.
Po ukončení používání souboru jej
uzavřeme funkcí fclose().
Prvním parametrem funkce
fprintf() je proměnná typu FILE
identifikující daný soubor.
Pro zápis do souboru používáme funkci
fprintf(). Můžeme použít formátovací
prvky podobně jako u funkce printf().
10
Zápis dat do souboru
●
Proměnná identifikující soubor je typu FILE *
●
Funkce fopen(cesta a jméno souboru, režim přístupu) otevře
soubor a vrací identifikátor, který je v případě úspěšného
otevření různý od NULL
Možné režimy přístupu:
"r" otevře existující soubor pro čtení
"w" vytvoří nový soubor pro zápis (popř. přepíše existující)
"r+", "w+", "a", "a+" - viz "man fopen"
●
Funkce fprintf(identifikátor souboru, formátovací řetězec,
proměnné...) se používá podobně jako printf(), prvním
argumentem je však identifikátor souboru (typu FILE *)
●
Funkce fclose(identifikátor souboru) slouží k uzavření souboru
FILE *f = NULL;
int i = 10;
float a = 2.3;
char c = 'R';
// Funkci fprintf() lze pouzivat stejne jako printf()
// avsak jako prvni argument musime uvest identifikator souboru
fprintf(f, "Promenne: %i, %f, %c\n", i, a, c);
11
Formátovaný výstup
●
Funkce printf() a fprintf() používají pro výpis hodnot
proměnných formátovací prvky (%i, %f, %c, %s atd.)
●
Formátovací prvky specifikují typ vypisované proměnné (int,
float, char), kromě toho umožňují specifikovat formát výpisu
např. počet desetinných míst, zarovnávání doleva nebo doprava
a pod.
●
Obecný zápis formátovacích prvků:
%[příznaky][šířka][.přesnost][modifikátor]konverze
●
Význam volitelných parametrů se může lišit pro různé typy
vypisovaných hodnot
●
Příklad: %+#12.5Lf
příznaky
šířka
přesnost
modifikátor
konverze (typ
hodnoty)
12
Výstup celých čísel – konverze %i
●
Pro výstup celých čísel (typ int) slouží konverze %i (%d)
●
Šířka nastavuje minimální počet vypisovaných znaků; je-li
vypisované číslo kratší než šířka, doplní ze zleva mezery
●
Přesnost nastavuje minimální počet vypisovaných znaků (funguje
tedy podobně jako šířka), je-li je číslo kratší jsou zleva doplněny nuly
●
Příznaky:
- výsledek se zarovnává doleva (namísto implicitního doprava)
+ číslo bude vždy vytištěno se znaménkem + nebo (standardně
se znaménko vypisuje jen u záporných čísel)
mezera kladná čísla jsou vypisována s mezerou na začátku
(záporná čísla budou mít místo mezery znaménko- )
●
Příklad výpisu čísla 47 (tečka · představuje mezeru):
%i 47 standardní výpis
%5i ···47 min. 5 znaků, zleva mezery
%.5i 00047 min. 5 znaků, zleva nuly
%-5i 47··· min. 5 znaků, zarovnání doleva (mezery zprava)
%+5i ··+47 min. 5 znaků, bude vytištěno znaménko + nebo %
i ·47 kladná čísla budou mít na začátku mezeru
%- 5i ·47·· min. 5 znaků, zarovnání doleva, mezera před
13
Výstup desetinných čísel - konverze %f
●
Pro výstup desetinných čísel (typ float) slouží konverze %f
●
Šířka nastavuje minimální počet vypisovaných znaků (vč. desetinné
tečky a znaménka); bude-li vypisované číslo kratší než šířka, doplní ze
zleva mezery
●
Přesnost specifikuje počet cifer za desetinnou tečkou (v případě
potřeby je číslo zaokrouhleno podle standardních pravidel)
●
Příznaky jsou stejné jako u konverze %i
●
Příklad výpisu čísla 45.375 (tečka · představuje mezeru):
%f 45.375000 standardní výpis (implicitní přesnost je 6)
%11f ··45.375000 min. 11 znaků, zleva mezery
%.2f 45.38 přesnost je 2 znaky, číslo je zaokrouhleno
%.5f 45.37500 přesnost je 5 znaků (tj. 5 deset. míst)
%10.5f ··45.37500 min. 10 znaků, přesnost je 5
%-10.5f 45.37500·· jako předchozí, ale zarovnání doleva
%+10.5f ·+45.37500 bude vytištěno znaménko + nebo %-+10.5f
+45.37500· jako předchozí, ale zarovnání doleva
% f ·45.375000 kladná čísla budou mít na začátku mezeru
14
Výstup znaku - konverze %c
●
Pro výstup znaku (typu char) slouží konverze %c
●
Šířka nastavuje minimální počet vypisovaných znaků; podle potřeby
se doplní zleva mezery
●
Přesnost nemá žádný efekt u této konverze
●
Příznaky:
- výsledek se zarovnává doleva (namísto implicitního doprava)
●
Chceme-li vypsat znak % použijeme formátování %% nebo \%
●
Příklad výpisu znaku 'A' (tečka · představuje mezeru):
%c A standardní výpis znaku
%6c ·····A min. 6 znaků, zleva mezery
%-6c A····· jako předchozí ale zarovnání doleva
15
Výstup řetězce - konverze %s
●
Konverze %s slouží pro výstup řetězce (tj. řetězcové proměnné typu
char [] obsahující zakončovací znak \0)
●
Šířka nastavuje minimální počet vypisovaných znaků; bude-li řetězec
kratší než šířka, doplní ze zleva mezery
●
Přesnost nastavuje maximální počet vypisovaných znaků řetězce
(což nemusí odpovídat celkovému počtu znaků, protože ten může být
nastaven hodnotou šířky a v takovém případě se podle potřeby
doplňují mezery - viz. příklad níže)
●
Příznaky:
- výpis řetězce zarovnává doleva (namísto implicitního doprava)
●
Příklad výpisu řetězce "AHOJ" (tečka · představuje mezeru):
%s AHOJ standardní výpis řetězce
%6s ··AHOJ min. 6 znaků, zarovnání doprava(zleva mezery)
%-6s AHOJ·· jako předchozí, ale zarovnání doleva
%.2s AH vypíše max. 2 znaky řetězce
%6.2s ····AH vypíše max. 2 znaky řetězce, ale dohromady
minimálně 6 znaků (zleva mezery)
%-6.2s AH···· jako předchozí, ale zarovnání doleva
16
Vykonání systémového příkazu
●
Funkce system(příkaz) slouží k vyvolání příkazu operačního
systému, který je interpretován shellem systému
●
Funkce slouží převážně k jednoduchému spouštění externích
programů
●
Příkaz se zapisuje stejně, jako bychom ho uvedli na příkazovém
řádku terminálu
●
Běh programu je pozastaven do té doby, než je příkaz vykonán
●
Při použití funkce system() je třeba na začátek programu vložit
#include <stdlib.h>
// Nasledujici program vypise obsah aktualniho adresare po sloupcich
int main()
{
system("ls -C /bin");
return 0;
}
17
Dodržujte následující pravidla
●
Všechny řetězce inicializujte vhodným textem nebo prázdným
řetězcem.
●
Pro jednoduchost ve všech řetězcích uvažujte jen US-ASCII znaky.
●
Dávejte pozor, aby všechny zpracovávané řetězce byly vždy řádně
ukončené nulovým znakem.
●
Na začátku každého programu uveďte stručný komentář
vysvětlující účel programu.
●
Dbejte na správné odsazování textu.
18
Úlohy – část 1
1. Vytvořte program, který načte od uživatele text (jedno slovo bez
mezer). Program potom vypíše na obrazovku počet znaků v načteném
řetězci. Potom vypíše část zadaného textu počínaje 6. znakem. Řetězec
potom zkraťte na 5 znaků (v původním umístění, bez kopírování do další
proměnné) a výsledek vypište na obrazovku. (Příklad: "kockopes",
vypíše se počet znaků 8, potom "pes" a nakonec "kocko"). 1 bod
2. Vytvořte program, který načte od uživatele jedno slovo, to pozpátku
zkopíruje do další proměnné výsledek vypíše na obrazovku. (Příklad:
uživatel zadá "kockopes" a vypíše se "sepokcok"). 1 bod
3. Vytvořte program, který od uživatele načte dvě slova, každé do jiné
řetězcové proměnné. Dále v programu definujte třetí řetězcovou
proměnnou do které zkopírujete první a pak druhé načtené slovo
oddělené mezerou (tj. bude obsahovat spojené první dva řetězce).
Řetězec vypište na obrazovku. Dále obraťte pořadí znaků tohoto
složeného řetězce stejně jako v úloze 2 a výsledek vypište na
obrazovku. (Příklad: uživatel zadá "dobry" "den" a vypíše se "dobry
den" a potom "ned yrbod"). nepovinná, 1 bod
19
Úlohy – část 2
4. Vytvořte program který vytvoří soubor a zapíše do něj seznam
čísel -5 až 10 a odpovídající hodnoty (viz. níže). Na každém řádku
bude číslo a za ním postupně příslušné hodnoty. Formátování
bude odpovídat obrázku níže, na prvních 3 řádcích souboru bude
níže uvedený komentář. Program doplňte o zavolání editoru kate
ve kterém se automaticky otevře vytvořený soubor. 1 bod
5. Vytvořte program který do souboru zapíše seznam čísel 1 až 20
a jejich druhé mocniny tak, že na každém řádku bude číslo a za
ním jeho druhá mocnina (oddělené mezerou). Program dále
vytvoří soubor s příkazy pro gnuplot, tak aby obsahoval příkazy
pro zobrazení souboru s mocninami. Zavolejte z programu
program gnuplot tak, aby došlo k zobrazení grafu mocnin. (Pozn.:
pro vypsání uvozovek ve funkci fprintf() použijte \"). 1 bod
Ukázka souboru s příkazy pro gnuplot (data budou v souboru mocniny.dat):
Bude-li se soubor s příkazy jmenovat např. gnuplot.cmd spustíme gnuplot příkazem:
gnuplot gnuplot.cmd
plot "mocniny.dat" using 1:2
pause -1 "Hit return"
20
Úloha 4 – ukázka
Seznam cisel a souvisejicich matematickych hodnot
i i*i i*i*i exp(i) sin(i) cos(i)
-------------------------------------------------
-5 25 -125 0.007 0.958924 +0.2837
-4 16 -64 0.018 0.756802 -0.6536
-3 9 -27 0.050 -0.141120 -0.9900
-2 4 -8 0.135 -0.909297 -0.4161
-1 1 -1 0.368 -0.841471 +0.5403
0 0 +0 1.000 0.000000 +1.0000
1 1 +1 2.718 0.841471 +0.5403
2 4 +8 7.389 0.909297 -0.4161
3 9 +27 20.086 0.141120 -0.9900
4 16 +64 54.598 -0.756802 -0.6536
5 25 +125 148.413 -0.958924 +0.2837
6 36 +216 403.429 -0.279415 +0.9602
7 49 +343 1096.633 0.656987 +0.7539
8 64 +512 2980.958 0.989358 -0.1455
9 81 +729 8103.084 0.412118 -0.9111
10 100 +1000 22026.466 -0.544021 -0.8391
01234567890123456789012345678901234567890123456789
21
Úlohy – část 3
6. Program z úlohy č. 5 upravte tak, že do souboru zapíše seznam
prvních 20 prvočísel tak, že na každém řádku bude pořadí
prvočísla a za ním prvočíslo. Nakonec zobrazí příslušný graf v
gnuplot, podobně jako v úloze 5. nepovinná, 1 bod