【計算機課件】第十七章文件處理

《程序設計》2007.9

第17章文件處理

A文件中的數(shù)據(jù)層次、

?文件和流

?順序訪問文件

?隨機訪問文件

?實例：事務處理程序

?對象的輸入輸出

?小結

程序設計-1

《程序設計》2007.9

文件

?臨時數(shù)據(jù)

?存儲在變量利數(shù)組中的數(shù)據(jù)是臨時的（內存）,

這些數(shù)據(jù)在程序運行結束后都會消失。，

?文件

A目的：文件用來永久地保存大量的數(shù)據(jù)。

?存儲：計算機把文件存儲在二級存儲設備

中（特別是磁盤存儲設備）。

程序設計-2

《程序設計》2007.9

數(shù)據(jù)的層次

位(bit):

＞最小數(shù)據(jù)項：0和1

字符(character)/字節(jié)(byte)文件

＞字符：數(shù)字、字母和專門的符號

＞字節(jié)：由0、1組成的序列(常見的是8位/字節(jié))

＞字符用字節(jié)表示

域(field)：

＞一組有意義的字符，例如姓名

記錄(record)

＞一組相關的域

A

＞記錄關鍵字(recordkey)：用于檢索

文件(Ele)Judy域

＞一組相關的記錄

數(shù)據(jù)庫01001010字節(jié)(ASCII字符J)

▲

＞一組相關的文件

1位

程序設計-3

《程序設計》2007.9

舉例

。域與記錄：記錄是由多個域構成。例如，在一張工資表中，為

某個特定雇員建立的一條記錄可能是由如下域組成的：

1.雇員標識號\

2.名字\

3.地址

4.每小時工資等級

5.免稅申請?zhí)朶

6.年度收入

7.聯(lián)邦稅收額等等

文件：某個公司的工資表文件通常包含為每一個雇員建立的t4

錄。較小公司的工資表文件可能只包含22條記錄，而大型公司

的工資表文件可能要包含100000條記錄。一個機構可能建立成

百上千個文件，而每一個文件又包含幾百萬甚至幾十億個字符

信息。

程序設計-4

《程序設計》2007.9

文件中記錄的組織方式

?文件中記錄常見的兩種組織方式

>順序訪問文件(sequentialaccessfile):

?按記錄關鍵字字段的順序存儲記錄余

?例：在工資表文件中，記錄通常按

的順序存儲與訪問。

>隨機訪問文件(randomaccessfile)

?按隨機順序訪問存儲記錄的文件。

程序設計-5

《程序設計》2007.9

第17章文件處理

A文件中的數(shù)據(jù)層次、

O文件和流

?順序訪問文件

?隨機訪問文件I

A實例：事務處理程序I

?對象的輸入輸出|

?小結|■

程序設J-6

《程序設計》2007.9

文件和流

C++語言把每一個文件都看成一個字節(jié)

流(把文件看成n個字節(jié))

＞每一個文件或者以文件結束符(end-of-file/EOF)結

束，或者在特定的字節(jié)號處結束。

＞當打開一個文件時，該文件就和某個流關聯(lián)起來。

0__Z34J__789…n-1

...文件結束符

程序設計-7

《程序設計》2007.9

ifstream,fstream,ofstream

頭文件<iostream>和<fstream>

ios

istreamostream

ifstreamiostreamofstream

fstream

程序設計-8

《程序設計》2007.9

第17章文件處理

?文件中的數(shù)據(jù)層次、

A文件和流

A順序訪問文件

?隨機訪問文件I

A實例：事務處理程序I

?對象的輸入輸出|.

?小結|1

程序設J-9

《程序設計》2007.9

建立順序訪問文件

?C++把文件看作是無結構的字節(jié)流

?記錄的說法在C++文件中是不存在的。

程序員必須提供滿足特定應用程序要求

的文件結構。

?:?問題：怎樣給文件強加一個記錄結構？

程序設計-10

Jkl《程序設計》2007.9

例子(Fig17_04)

#include<iostream>

#include<fstream>

#include<cstdlib>

usingnamespacestd;

intmain()

(

ofstreamoutClientFile(nclients.dat0,ios::out);

if(outClientFile){//overloaded!operator

cerr?”Filecouldnotbeopened0?endl;

exit(1);//incstdlib

}

程序設計-11

《程序設計》2007.9

例子(Fig17_04續(xù))

cout?”Entertheaccount,name,andbalanceAn^

?“Enterend-of-filetoendinput.\n?

intaccount;

charname[30];

doublebalance;

while(cin?account?name?balance){

outClientFile?account?11?name

vv''vvbalance?endl;

cout?''?

return0;//ofstreamdestructorclosesfile

程序設計-12

《程序設計》2007.9

例子（續(xù)）

?：?輸出結果：

Entertheaccount,name,andbalance.

Enterend-of-filetoendinput.

?100Jones24.98

?200Doe345.67

?300White0

?400Stone-42.16

?500Rich224.62

?Az

程序設計-13

豳輸入流(cin)的流狀態(tài)?

?failbit

當流中發(fā)生格式錯誤時，設置failbit，但字符并末丟失。

cin.fail()判斷流操作是否失敗，這種錯誤通?？尚迯?。

badbit

當發(fā)生導致數(shù)據(jù)丟失的錯誤時，設置badbit。dn.badO判

斷流操作是否失敗，這種嚴重錯誤通常不可修復。

eofbit

如果cin遇至！J了文件結束符，設置badbit。cin.eof()

判斷eofbit是否被設置。

goodbit

如果eofbit、failbit或badbit都沒有設置，則設置goodbit。

cin.good。判斷goodbit是否被設置。

程序設計-14

《程序設計》2007.9

輸入流（cin）的流狀態(tài)

?cin.rdstate（）返回流的錯誤狀態(tài)。

0:沒有錯\

非0：有錯\一

cin.clearO把一個流的狀態(tài)恢復為“好”，從而可以

對該流繼續(xù)執(zhí)行I/O操作。

?cin.ignore：在需要時跳過流中指定數(shù)量的字符（默認

個數(shù)是1）,或在遇到指定的分隔符（默認分隔符是EOF,

使得ignore在讀文件的時候跳過文件末尾）時結束。

cin.ignore(10007\n,);

程序設計-15

intmain()

Fig15_22(P594)2007.9

cout?”Beforeabadinputoperation:11

?n\ncin.rdstate():“?cin.rdstate()

?n\ncin.eof():n?cin.eof()

?n\ncin.fail():"?cin.fail()

?n\ncin.bad():“?cin.bad()

?”\ncin.good():n?cin.good()

?H\n\nExpectsaninteger,butenteracharacter:n;

cin?x;

cout?n\nEnterabadinputoperation:11

?“\ncin.rdstate():n?cin.rdstate()

?n\ncin.eof():n?cin.eof()

?n\ncin.fail():''?cin.fail()

?n\ncin.bad():n?cin.bad()

?n\ncin.good()''?cin.good()?n\n\nn;

cin.clear();

cout?HAftercin.clear。"

?n\ncin.fail():n?cin.fail()

?“\ncin.good():H?cin.good()?endl;

return0;}計-16

constintMAXLEN=1000;

intget_NonNegtiveNumber()

(~獲取一個非負整數(shù)

intnumber=-1;1如果輸入的不是數(shù)字，提示重新輸入；

do2如果輸入的是浮點數(shù)，例如5.6,會獲得

{一個整數(shù)5,同時清除輸入緩存區(qū)，不影響

while(1)下次的cin操作

(

cin?number;

if(!cin)//沒有獲得一個int

(

number=-1;

cout?"Pleaseinputanon-negativeinteger(>=0)?endl;

break;

}

if(number>=0)break;

cout?"Pleaseinputanon-negativeinteger(>=0)?endl;

)

cin.clear();〃恢復輸入狀態(tài)信息

cin.ignore(MAXLEN,t\n,);〃清除輸入緩存區(qū)

}while(number==-1);

returnnumber;

)

《程序設計》2007.9

例子（續(xù)）

?ofstreamoutClientFile（"clients.dat",ios::out）;

已存在的文件用ios：：out打開時，文件中的所有數(shù)據(jù)均刪除。如果指

定文件還不存在，則用該文件名生成這個文件。

文件打開方式說明

ios::app將所有輸出寫入文件末尾（不修改文件中現(xiàn)有的

數(shù)據(jù)）

ios::ate打開文件以便輸出，并移到文件末尾

數(shù)據(jù)可以寫入文件中的任何地方

ios::in打開文件以便輸入

ios::out打開文件以便輸出

ios::trunc刪除文件現(xiàn)有內容（是ios::out的默認操作）

程序設計-18

《程序設計》2007.9

打開與關閉文件

*打開文件(三種方式)：

方式1:ofstreamoutClientFile("clients.datn,ios::out);

方式2:ofstreamoutClientFile(￡clients.dat,5)；

方式3:ofstreamoutClientFile;

outClientFile.open("clients.dat”，ios::out)；

關閉文件(兩種方式)：

方式1:main終止時，outClientFile的解析函數(shù)會關閉文件。

方式2:顯式方式：outClientFile.close();

程序設計-19

《程序設計》2007.9

測試文件打開是否成功

?用重載的ios運算符成員函數(shù)operator!確定打開操作是

否成功。如果open操作的流將failbit或badbit設置，則

這個條件返回非0值(true)?？赡艿腻e誤是:

＞試圖打開讀取不存在的文件\

＞試圖打開讀取沒有權限的文件

＞試圖打開文件以便寫入而磁盤空間不足。

程序設計-20

《程序設計》2007.9

測試文件結束符與不合法輸入

?另一人重載的ios運算符成員函數(shù)operatorvoid*將流

變成指針，使其測試為0（空指針）或非0（任何其他指針

值）。如果failbit或badbit（見第15章）對流進行設置，

則返回O（false）。

?下列while首部的條件自動調用operatorvoid*成員函

數(shù)：

Line36:while（cin?account?name?balance）

只要cin的failbit和badbit都沒有設置，則條件保持true。

輸入文件結束符設置cin的failbitooperatorvoid*函數(shù)

可以側試輸入對象的文件結束符，而不必對輸入對象

顯同曲用eof成員函數(shù)。

程序設計-21

《程序設計》2007.9

讀取順序訪問文件中的數(shù)據(jù)

?讀取文件(三種方式)

方式1:ifstreaminClientFile(uclients.datJ\ios::in);

方式2:ifstreaminClientFile(uclients.dat,J);

方式3:ifstreaminClientFile;

inClientFile.open(uclients.dat,J,ios::in)；

程序設計-22

駕《程序設計》2007.9

1例子(Fig17_07)

#include<iostreamo>

#include<fstream>

#include<iomanip>

#include<string>

#include<cstdlib>

voidoutputLine(int,conststring,double);

intmain()

(

//ifstreamconstructoropensthefile

ifstreaminClientFile(nclients.datu,ios::in);

if(inClientFile){

cerr?"Filecouldnotbeopened\nu;

exit(1);

)

程序設計-23

《程序設計》2007.9

■例子(續(xù))

intaccountt;

charname[30];

doublebalance;

cout?left?setw(10)?''Account"?setw(13)

?“Name"?HBalance,,?endl?fixed?showpoint;

while(inClientFile?account?name?balance)

outputLine(account,name,balance);

return0;//ifstreamdestructorclosesthefile

)

voidoutputLine(intaccount,conststringname,doublebalance)

(

cout?left?setw(10)?account?setw(13)?name

?setw(7)?setprecision(2)?right?balance?endl;

}

程序設計-24

《程序設計》2007.9

例子（續(xù)）

輸出結果：

AccountNam一Balance

100Jonas24.98

200D。一345.67

300Whit一0.00

400Stem一-42.16

500Rich224.62

程序設計-25

文件位置指針及其重新定檢39

文件位置指針（,lepositionpointer）：用于指示讀寫操作所在的下一

個字節(jié)號；是個整砥（值，語定文件中離文件開頭的相對位置（也稱為

離文件開頭的偏移量）。'

重新定位

>istream類的（long,參數(shù)2）：每個istream對象有個get指針，表示

文件中下一個輸入相距的字節(jié)數(shù)。

seekg的第一個參數(shù)通常為long類型的整數(shù);

第二個參數(shù)可以指定尋找方向：

?ios：：beg（默認）相對于流的開頭定位

?ios：：curj目對手流當前位置定位

?ios：：end相對于流結尾定位。

>ostream類的（即“seekput"）：每個ostream對象有一個put指針,

表示文件中下一個輸出相距的學節(jié)數(shù)。

例子：inclientFile.§eekg（0）;

將文件位置指針移薊文徉開頭（位置0）,連接inclientFile。

程序設計-26

文件位置指針的例子-9

。下面是一些get文件位置指針的例子：

//positiontothenthbyteofflleObject

//assumesios::beg

fileObject.seekg(n);

//positionnbytesforwardinflleObject

fileObject.seekg(n,ios::cur);

//positionybytesbackfromendofflleObject

fileObject.seekg(y,ios::end);

//positionatendofflleObject

fileObject.seekg(0,ios::end);

ostream成員函數(shù)seekp也可以進行類似的操作。

成員函數(shù)tellg和tellp分別返回get和put指針的當前位置

location=filObject.tellgO;

程序設計-27

更新順序訪問文件《程序設計》2007.9

?：?格式化和寫入順序訪問文件的數(shù)據(jù)修改時會有破壞文件

中其他數(shù)據(jù)的危險

?例如，如果要把名字“White”改為“Worthington”，

White的原來的記錄是：300White0.00

修改后：300Worthington0.00

出現(xiàn)該問題的原因在于：在使用流插入運算符《和流讀

取運算符＞＞的格式化輸入，輸出模型中，域的大小是不

定的，因而記錄的大小也是不定的。

例如,7、14、-117、2047和27383都是int類型的值,雖然

它們的內部存儲占用相同的字節(jié)數(shù)，因此，格式化輸入，

輸出模型通常不用來更新已有的記錄。

程序設計-28

《程序設計》2007.9

更新順序訪問文件（續(xù)）

?一種解決方法（但比較危險）：

1：將在300White0.00之前的記錄復制到

一個新的文件中

2：然后寫入新的記錄并把300White0.00

之后的記錄復制到新文件中。

程序設計-29

《程序設計》2007.9

第17章文件處理

?文件中的數(shù)據(jù)層出、

?文件和流

?順序訪問文件

A隨機訪問文件

?實例：事務處理程序|

?對象的輸入輸出|\

?小結|1

程序設計-30

《程序設計》2007.9

隨機訪問文件

?順序訪問文件不適合快速訪問應用程序，即要立即找

到特定記錄的信息。\

*快速訪問應用程序的例子有航空訂票系統(tǒng)、銀行系統(tǒng)、

第售網(wǎng)點系統(tǒng)、自動柜員機和其他要求快速處理特定

數(shù)據(jù)的事務處理系統(tǒng)(transactionprocessingsystem)o

銀行要面對成千上萬的客戶，但自動柜員機能在瞬間

作出響應。這種快速訪問應用程序是用隨機訪問文件

(randomaccessfile)實壬見的。

隨機訪問文件的各個記錄可以直接快速訪問，而不需

要進行搜索。

程序設計-31

《程序設計》2007.9

使用定長記錄的隨機訪問文件

?C++不提供文件結構。因此應用程序要自己生成隨機

訪問文件。雖然實現(xiàn)隨機訪問文件還有其他方法，但

是本課程的討論只限于使用定長記錄的這種簡潔明了

的方法。

?因為隨機訪問文件中的每一條記錄都有相同的長度，

所以能夠用記錄關鍵字的函數(shù)計算出每一條記錄相對

于文件起始點的位置。

將學到：怎樣立即訪問到文件甚至大型文件中指定的

＞可以在不破壞其他數(shù)據(jù)的情況下把數(shù)據(jù)插入到隨機訪問文件

中。

＞也能在不重寫整個文件的情況下更新和刪除以前存儲的數(shù)據(jù)。

＞怎擇建立隨機訪問文件、鍵入數(shù)據(jù)、順序和隨機地讀取數(shù)據(jù)、

更新藪據(jù)和刪除不再需要的數(shù)據(jù)。

程序設計-32

《程序設計》2007.9

整數(shù)寫入文件(固定占4個字節(jié))

?outFile?number；

貝U對4字節(jié)整數(shù)占1?11字節(jié)(10位數(shù)加"符號位)

改用：

outFile.(reinterpret_cast<constchar*>(&number),

sizeof(number));

>這種方法總是寫入4字節(jié)(在4字節(jié)整數(shù)機器上)。\

>用reinterpret_castvconstchar*>強制類型轉換運算符將number的地址

變?yōu)閏onstchar*指針。\

>write的第二個參數(shù)是sizet類型的整數(shù)，指定寫入的字節(jié)數(shù)

*istream函數(shù)可以將4個字節(jié)讀回到整型變量number中。

*隨機存取文件處理程序很少只把一個域寫入文件中，通常會

一次寫入一個結構或一個類對象。

程序設計-33

《程序設計》2007.9

例子

建立一個能夠存儲100個定長記錄的借貸

處理系統(tǒng)：

1、每一條記錄由賬號（用作記錄關鍵字卜，

姓、名和借貸金額組成。

2、程序要能夠更新、插入和刪除一條記

錄以及能夠以格式化文本形式列出所有

的記錄。\

3、要求使用隨機訪問文件?！?/p>

程序設計-34

例子：順序生成隨機訪問文侏一

(Fig17_10)

#ifndefCLIENTDATAH

#defineCLNTDATAH

classClientData{

public:

ClientData(int=O;string='"'double=0);

private:

intaccountNumber;

charlastName[15];

charfirstName[10];

floatbalance;

}；

#endif

程序設計-35

《程序設計》2007.9

例子：順序生成隨機訪問文件（續(xù)）

intmain()

ofstreamoutCredit(ncredit.datn,ios::binary);

if(loutCredit){

cerr?”Filecouldnotbeopened."?endl;

exit(1);

}

clientDatablankClient;

for(inti=0;i<100;i++)

outCredit.write(

reinterpret_cast<constchar*>(&blankClient),

sizeof(clientData));

return0;

程序設計-36

例子：隨機地寫入隨機訪問蝴小

(Fig17_13)

intmain()

intaccountNumber;

charlastName[15];

charfirstName[10];

doublebalance;

ofstreamoutCredit(ncredit.datn,ios:in|ios::out:ios::binary);

if(!outCredit){

cerr?"Filecouldnotbeopened/1?endl;

exit(1);

cout?”Enteraccountnumber”

?n(lto100,0toendinput)\n?n;

clientDataclient;

cin?accountNumber;程序設計-37

子：隨機地寫入隨機訪問文件幺續(xù)黑9

f(Fig17_13)

while(accountNumber>0&accountNumber<=100){

cout?"Enterlastname,firstname,balance\n?

cin?setw(15)?lastName;

cin?setw(10)?firstName;

cin?balance;

client.setAccountNumber(accountNumber);

■■■

outCreditseekp((client.accountNumber-1)*sizeof(clientData));

outCredit.write(

reinterpret_cast<constchar*>(&client),sizeof(clientData));

cout?”Enteraccountnumber\n?”；

cin?accountNumber;

return0;

程序設計-38

《程序設計》2007.9

例子：隨機地寫入隨機訪問文件（續(xù)）

Enteraccountnumber(1to100,0toendinput)

?37

Enterlastname,firstname,balance

?BarkerDoug0.00

Enteraccountnumber

?29

Enterlastname,firstname,balance

?BarkerNancy-24.54

Enteraccountnumber

?96

Enterlastname,firstname,balance

?StoneSam34.98

Enteraccountnumber

?88

Enterlastname,firstname,balance

?SmithDave258.34

Enteraccountnumber

?33

Enterlastname,firstname,balance

?DunnStacey314.33

Enteraccountnumber

?0

程序設計-39

子：從隨機訪問文件中順序地《數(shù)據(jù)2g9

(Fig17_14)

voidoutputLine(ostream<&,constclientData&);

intmain()

ifstreaminCredit(ncredit.dat);

if(!inCredit){

cerr?"Filecouldnotbeopened.0?endl;

exit(1);

cout?left?setw(10)?”Account"?setw(16)

?“LastName"?setw(11)?nfirstName"?left

?setw(10)?right〈〈''Balance''?endl;

程序設計-40

目例子：從隨機訪問文件中順序地讀取數(shù)據(jù)^續(xù)2r9

(Fig17_14)

clientDataclient;

inCredit.(reinterpret_cast<char*>(&client),sizeof(clientData));

while(inCredit&&!inCredit.eof())

(

if(client.getAccountNumber!=0)

outputLine(cout,client);

inCredit.read(reinterpret_cast<char*>(&client),

sizeof(clientData));

}

return0;

}

程序設計-41

《程序設計》2007.9

Hi

例子：從隨機訪問文件中順序地讀取數(shù)據(jù)（續(xù)）

輸出結果:

AccountLastNameFirstNameBalance

29BrownNancy-24.54

33DunnStacey319.33

37BarkerDoug9.00

88SmithDave258.34

96StoneSam34.98

程序設計-42

《程序設計》2007.9

第14章文件處理

A文件中的數(shù)據(jù)層次、

A文件和流

A順序訪問文件

A隨機訪問文件I

A實例：事務處理程序|

?對象的輸入輸出|.

?小結|