Лекция 32.Моделирование как метод решения прикладных задач
Begin
Var
Var
Лекция 30. Работа с файлами
Тип-файл представляет собой последовательность компонент одного типа, расположенных на внешнем устройстве (например, на диске). Элементы могут быть любого типа, за исключением самого типа-файла. Число элементов в файле при описании не объявляется. Работа с физическими файлами происходит через так называемые файловые переменные.
Для задания типа-файла следует использовать зарезервированные слова File и Of, после чего указать тип компонент файла.
Пример:
Type
N = File Of Integer; {Тип-файл целых чисел}
C = File Of Char; {Тип-файл символов}
Есть заранее определенный в Паскале тип файла с именем Text. Файлы этого типа называют текстовыми.
Введя файловый тип, можно определить и переменные файлового типа:
F1 : N;
F2 : C;
F3 : Text;
Тип-файл можно описать и непосредственно при введении файловых переменных:
Z : File Of Word;
Файловые переменные имеют специфическое применение. Над ними нельзя выполнять никаких операций (присваивать значение, сравнивать и т.д.). Их можно использовать лишь для выполнения операций с файлами (чтение, запись и т.д.).
Элементы файла считаются расположенными последовательно, то есть так же, как элементы линейного массива. Отличие же состоит в том, что, во-первых, размеры файла могут меняться, во-вторых, способ обращения к элементам совсем другой: невозможно обратиться к произвольному элементу файла; элементы его просматриваются только подряд от начала к концу, при этом в каждый момент времени доступен только один элемент. Можно представить себе, что для каждого файла существует указатель, показывающий в данный момент на определенный компонент файла. После проведения операции чтения или записи указатель автоматически передвигается на следующий компонент.
Перед тем, как осуществлять ввод-вывод, файловая переменная должна быть связана с конкретным внешним файлом при помощи процедуры Assign.
Формат:
Assign(<Имя файловой переменной>,<Имя файла>);
Имя файла задается либо строковой константой, либо через переменную типа Sting. Имя файла должно соответствовать правилам работающей в данный момент операционной системы. Если строка имени пустая, то связь файловой переменной осуществляется со стандартным устройством ввода-вывода (как правило - с консолью).
После этого файл должен быть открыт одной из процедур:
Reset(<Имя файловой переменной>);
Открывается существующий файл для чтения, указатель текущей компоненты файла настраивается на начало файла. Если физического файла, соответствующего файловой переменной не существует, то возникает ситуация ошибки ввода-вывода.
Rewrite(<Имя файловой переменной>);
Открывается новый пустой файл для записи, ему присваивается имя, заданное процедурой Assign. Если файл с таким именем уже существует, то он уничтожается.
После работы с файлом он, как правило, должен быть закрыт процедурой Close.
Close(<Имя файловой переменной>);
Это требование обязательно должно соблюдаться для файла, в который производилась запись.
Теперь рассмотрим непосредственную организацию чтения и записи.
Для ввода информации из файла, открытого для чтения, используется уже знакомый вам оператор Read. Правда, в его формате и использовании вы заметите некоторые изменения:
Read(<Имя файловой переменной>, <Список ввода>);
Происходит считывание данных из файла в переменные, имена которых указаны в списке ввода. Переменные должны быть того же типа, что и компоненты файла.
Вывод информации производит, как можно догадаться оператор Write(<Имя файловой переменной>, <Список вывода>);
Данные из списка вывода заносятся в файл, открытый для записи.
Для текстовых файлов используются также операторы Readln и Writeln с соответствующими дополнениями, относящимися к файловому вводу-выводу. Любопытно, что вывод данных на монитор и ввод с клавиатуры в языке Паскаль тоже являются действиями с файлами. Они даже имеют свои предопределенные файловые переменные текстового типа: Output и Input соответственно. Переменная Output всегда открыта для записи, Input - для чтения. Если не указывать файловые переменные в операторах ввода-вывода (придем к формату, рассмотренному в теме "Операторы ввода-вывода"), то в случае записи по умолчанию выбирается файл Output, в случае чтения - Input.
Как вы знаете, любой файл конечен и продолжать чтение из него информации можно лишь до определенного предела. Как этот предел установить? Проверить, окончен ли файл, можно вызовом стандартной логической функции Eof(<Имя файловой переменной>)
Она вырабатывает значение True, если файл окончен, и False - в противном случае.
Решим следующую задачу: "Написать программу, которая вводит с клавиатуры список фамилий учащихся, а затем распечатывает его, кроме тех учащихся, у которых фамилия начинается с буквы 'Ш'".
Так как заранее количество данных не известно, то для их хранения используем файл. Тип элементов - строковый.
Program L;Var
I,N : Integer;
F : File Of String;
S : String;
Assign(F,'Spis.lst'); {Связываем переменную F с файлом Spis.lst}
Writeln('Введите количество учащихся');
Readln(N); {Вводим количество учащихся}
Rewrite(F); {Создаем файл для записи в него данных}
For I:=1 To N Do {Для всех учащихся}
Begin
Writeln('Введите фамилию');
Readln(S);
Write(F,S)
End;
Close(F);
Reset(F);
Writeln; Writeln('Список учащихся:');
While Not(Eof(F)) Do
Begin
Read(F,S);
If S[1]<>'Ш' Then
Writeln(S)
End;
Close(F)
End.
Решение любой производственной или научной задачи описывается следующей технологической цепочкой; «реальный объект — модель — алгоритм — программа — результаты - реальный объект». Под моделью при этом понимается некоторый мысленный образ реального объекта (системы), отражающий существенные свойства объекта и заменяющий его в процессе решения задачи.
Различают модели материальные (натурные) и идеальные (абстрактные). Материальные модели основываются на чем-то объективном, существующем независимо от человеческого сознания (каких-либо телах или процессах). Ихделят на физические (например авто- и авиамодели) и аналоговые, основанные на процессах, аналогичных в каком-то отношении изучаемому (например, процессы в электрических цепях оказываются аналогичными многим механическим, химическим, биологическим и даже социальным процессам и могут быть использованы для их моделирования).
Идеальные модели, неразрывным образом связанные с человеческим мышлением, воображением, восприятием. Среди идеальных моделей можно выделить интуитивные модели, к которым относятся, например, произведения искусства - живопись, скульптура, литература, театр и т.д., но единого подхода к классификации остальных видов идеальных моделей нет.
В прикладных областях различают следующие виды абстрактных моделей:
I. традиционное (прежде всего для теоретической физики, а также механики, химии, биологии, ряда других наук) математическое моделирование без какой-либо привязки к техническим средствам информатики;
II. информационные модели и моделирование, имеющие приложенияв информационных системах;
III. вербальные (т.е. словесные, текстовые) языковые модели;
IV. информационные (компьютерные) технологии, которые надо делить
а) на инструментальное использование базовых универсальных программных средств (текстовых редакторов, СУБД, табличных процессоров, телекоммуникационных пакетов);
б) на компьютерное моделирование, представляющее собой
o вычислительное (имитационное) моделирование;
o «визуализацию явлении и процессов» (графическое моделирование);
o «высокие» технологии, понимаемые как специализированные прикладные технологии, использующие компьютер (как правило, в режиме реального времени) в сочетании с измерительной аппаратурой, датчиками, сенсорами и т. д.
Граница между вербальными, математическими и информационными моделями может быть проведена весьма условно; вполне возможно считать информационные модели подклассом математических моделей. Однако, в рамках информатики как самостоятельной науки, отделенной от математики, физики, лингвистики и других наук, выделение информационных моделей в отдельный класс является целесообразным.
Более продуктивным представляется такой подход к классификации идеальных моделей, при котором различают следующие.
1. Вербальные (текстовые) модели. Эти модели используют последовательности предложений на формализованных диалектах естественного языка для описания той или иной области действительности (примерами такого рода моделей являются милицейский протокол, правила дорожного движения, настоящий учебник).
2. Математические модели — очень широкий класс знаковых моделей (основанных на формальных языках над конечными алфавитами), широко использующих те или иные математические методы. Например, можно рассмотреть математическую модель звезды. Эта модель будет представлять собой сложную систему уравнений, описывающих физические процессы, происходящие в недрах звезды. Математической моделью другого рода являются, например, математические соотношения, позволяющие рассчитать оптимальный (наилучший с экономической точки зрения) план работы какого-либо предприятия.
3. Информационныемодели - класс знаковых моделей, описывающих информационные процессы (возникновение, передачу, преобразование и использование информации) в системах самой разнообразной природы,
Граница между вербальными, математическими и информационными моделями может быть проведена весьма условно. Математическая модель исследуемого процесса или явления на определенной стадии исследования преобразуется в компьютерную (вычислительную) модель, которая затем превращается в алгоритм и компьютерную программу.
