‫© אגף התקשוב‪ ,‬אוניברסיטת בר אילן‬ ‫ד"ר סמדר שץ‬ ‫קורס תוכנת מטלב ויישומיה‬ ‫קורס תוכנת מטלב ויישומיה‬ ‫שיעור מס' ‪ :5‬משתני טקסט‬ ‫נתונים טקסטואליים‬ ‫נתונים טקסטואליים מופיעים בהקשרים הבאים‪:‬‬ ‫‪ ‬נתונים לתוכנית‪ .‬לדוגמא‪ :‬שמות אנשים‪ ,‬ערים‪ ,‬מוצרים וכו' וכן טקסטים שלמים למשל ספרים‪.‬‬ ‫‪ ‬שמות בקוד עצמו‪ .‬לדוגמא‪ :‬שמות משתנים‪ ,‬קבצים‪.‬‬ ‫‪ ‬אנוטציה בגרפיקה‪ :‬כותרות לצירים ולגרף‪ ,‬מקרא‪ ,‬טקסט חופשי‪.‬‬ ‫‪ ‬מאפיינים שונים לפעולות בתוכנית‪ .‬לדוגמא‪ :‬סימונים לצבעים ולסגנון קו בגרפיקה (פקודת ‪ ,)plot‬פורמט כתיבה לקובץ גרפי‬ ‫(פקודת ‪ ,)print‬וכן פקודות שנראה בהמשך שיעור זה‪.‬‬ ‫מהם תווים ומחרוזות תווים‬ ‫תו הוא יחידת ‪-‬מידע שמתייחסת לסימן גרפי‪ .‬דוגמה פשוטה לתו היא אחת מאותיות האלפבית‪ .‬תווים כוללים גם את סימני הספרות‪,‬‬ ‫סימני פיסוק‪ ,‬סימנים מיוחדים (למשל @ או ‪ ,)$‬וכן סימן רווח‪ .‬תווי ‪-‬בקרה הם תווים שאינם ניתנים לקריאה אבל מסמנים הוראות‬ ‫להצגה של תווים אחרים‪ ,‬לדוגמא‪ :‬מעבר לשורה חדשה‪ ,‬קפיצה (סימן טאב)‪ ,‬חזרה אחורה מקום אחד ועוד‪.‬‬ ‫במחשב תווים מיוצגים ע"י קודים‪ ,‬שהם ערכים מספריים‪ .‬ההתאמה בין התווים לקודים שלהם נקראת קידוד‪ .‬קיימות כיום מערכות‬ ‫קידוד רבות‪ ,‬ביניהן קוד ‪ UTF8 ,ascii‬ועוד‪ .‬בגירסאות מוקדמות של מטלב הוכר רק קידוד ‪ .ascii‬כיום ניתן לעבוד עם כל קידוד‬ ‫המוכר ע"י המערכת‪ ,‬כאשר ניתן גם לשנות את ברירת המחדל לקידוד‪.‬‬ ‫מחרוזת תווים היא שורה מסודרת של תווים‪ .‬דוגמא פשוטה היא שורת‪-‬טקסט‪ .‬במטלב מחרוזת תווים היא מערך חד‪-‬ממדי של‬ ‫תווים‪( .‬במטלב ניתן ליצור גם מערכי תווים רב‪-‬ממדיים)‪.‬‬ ‫מטלב מציין קבועי ‪-‬מחרוזת (מחרוזות שהן חלק מן התוכנית עצמה) בצבע ייחודי‪.‬‬ ‫עבודה עם משתני טקסט‬ ‫יצירת מחרוזות‬ ‫בדומה לנתונים מספריים‪ ,‬אפשרות אחת ליצירת משתני מחרוזת היא קריאה מקובץ (על כך בהמשך)‪.‬‬ ‫ליצירת מחרוזות בתוך התוכנית‪ ,‬הצורה הנפוצה ביותר היא ע"י כתיבת האותיות בין גרשיים‪.‬‬ ‫'!' = ‪mychar‬‬ ‫= ‪mychar‬‬ ‫!‬ ‫'‪mysay = 'This is a string‬‬ ‫= ‪mysay‬‬ ‫‪This is a string‬‬ ‫)‪char(80‬‬ ‫= ‪ans‬‬ ‫‪P‬‬ ‫)‪char(40:50‬‬ ‫= ‪ans‬‬ ‫‪()*+,-./012‬‬ ‫)‪blanks(n‬‬ ‫ליצירת תו בודד‪:‬‬ ‫ליצירת מחרוזת‪:‬‬ ‫יצירת תו מתוך הקידוד שלו‬ ‫יצירת מחרוזת מתוך סדרת קודים‬ ‫יצירת מחרוזת של ‪ n‬תווי רווח‬ ‫המרה ממספר למחרוזת‪ ,‬כלומר‪ :‬מחרוזת התווים שמייצגת באופן קריא את המספר‬ ‫עמ' ‪ 1‬מתוך ‪9‬‬ ‫שיעור ‪5‬‬ ‫)‪num2str(x‬‬ ‫אפריל ‪15‬‬ ‫קורס תוכנת מטלב ויישומיה‬ ‫© אגף התקשוב‪ ,‬אוניברסיטת בר אילן‬ ‫ד"ר סמדר שץ‬ ‫)‪num2str(x,n‬‬ ‫לכלול לא יותר מ‪ n-‬ספרות משמעותיות‪:‬‬ ‫)‪int2str(x‬‬ ‫המרה למחרוזת של החלק השלם בלבד של מספר (החלק השברי מושמט)‬ ‫פעולות ‪-‬מערך על מחרוזות‬ ‫מאחר שמחרוזות הן מערכים‪ ,‬כל הפעולות המוגדרות במטלב על מערכים מוגדרות גם על מחרוזות‪.‬‬ ‫]‪yoursay = [mysay mychar‬‬ ‫= ‪yoursay‬‬ ‫!‪This is a string‬‬ ‫;‪x = 3.5‬‬ ‫' ‪msg = ['The value of x is:‬‬ ‫])‪num2str(x‬‬ ‫= ‪msg‬‬ ‫‪The value of x is: 3.5‬‬ ‫למשל שרשור‪:‬‬ ‫כך יש לבנות טקסט להצגת מספר‪:‬‬ ‫)‪yoursay(3:7‬‬ ‫= ‪ans‬‬ ‫‪is is‬‬ ‫]' ‪names=['Ruthi';'Moshe';'Avram';'Dana‬‬ ‫= ‪names‬‬ ‫‪Ruthi‬‬ ‫‪Moshe‬‬ ‫‪Avram‬‬ ‫‪Dana‬‬ ‫שליפת חלק ממחרוזת‪:‬‬ ‫ניתן ליצור גם מערכי תווים דו‪-‬ממדיים‪,‬‬ ‫אבל רק אם כל המחרוזות באותו אורך‪.‬‬ ‫(אם לא‪ ,‬ניתן "לרפד" את המחרוזות הקצרות יותר ברווחים‪ .‬צורת‬ ‫עבודה זו פחות נוחה ובהמשך נכיר סוגי משתנים שמתאימים יותר‬ ‫לעבודות עם קבוצות של מחרוזות)‪.‬‬ ‫◄דוגמא ‪ :1‬שרשרת ‪ DNA‬בנויה משני "גדילים" המחוברים ביניהם לאורכם‪ .‬כל "גדיל" בנוי מסדרה של בסיסים שמסומנים‬ ‫באותיות ‪ .G,A,T,C‬הגדילים מאורגנים כך שמול הבסיס ‪ G‬בגדיל אחד נמצא הבסיס ‪ C‬בגדיל שני‪ ,‬מול ‪ C‬נמצא ‪ ,G‬מול ‪ A‬נמצא ‪T‬‬ ‫ומול ‪ T‬נמצא ‪ .A‬הסקריפט ‪ d5pairs‬מייצג שרשרת ‪ DNA‬באורך ‪ n‬ע"י שתי שורות של אותיות (כל "גדיל" בשורה) כלומר מערך‬ ‫‪ . 2xn‬את השורה הראשונה "מגרילים" באופן אקראי‪ ,‬ואת השורה השנייה בונים בהתאם לשורה הראשונה‪.‬‬ ‫‪n=30; d5pairs‬‬ ‫= ‪DNA‬‬ ‫‪GCCAAACAGCAGAGGCCTGGACGGGTTTAT‬‬ ‫‪CGGTTTGTCGTCTCCGGACCTGCCCAAATA‬‬ ‫פקודות לטיפול במחרוזות‬ ‫קיימות פקודות רבות לטיפול במחרוזות‪ .‬לרשימה מלאה‪ ,‬יש לחפש בתיעוד לפי ‪ .strings‬להלן כמה מן הפקודות השכיחות‪:‬‬ ‫הסרת כל הרווחים לפני הסימן הראשון ואחרי הסימן האחרון שאינם רווחים‪( .‬משאירה רווחים‬ ‫)‪strtrim(strng‬‬ ‫בין הסימנים שאינם רווחים)‪.‬‬ ‫)'‪str2double('5.1e-3‬‬ ‫= ‪ans‬‬ ‫‪0.0051‬‬ ‫)‪str2num(strng‬‬ ‫המרה ממחרוזת למספר אחד‪.‬‬ ‫אם המחרוזת לא מצייגת מספר‪ ,‬מתקבל ‪.NaN‬‬ ‫המרה ממחרוזת למספר‪/‬ים (יכול לפענח גם סדרה של מספרים)‪.‬‬ ‫חיפוש מחרוזת ‪ substr‬בתוך מחרוזת אחרת ‪ .strall‬אם נמצא‪ ,‬מתקבל האינדקס בתוך ‪strall‬‬ ‫שבו נמצא התו הראשון של ‪( . substr‬אם יותר מפעם אחת‪ ,‬מתקבל מערך של אינדקסים)‪.‬‬ ‫השוואה בין שתי מחרוזות‪ .‬מתקבל ‪ true‬אם שתי המחרוזות זהות‪ false ,‬אחרת‪.‬‬ ‫)‪strfind(strall,substr‬‬ ‫)'‪strfind(mysay,'is‬‬ ‫= ‪ans‬‬ ‫‪3‬‬ ‫‪6‬‬ ‫)‪strcmp(str1,str2‬‬ ‫שאלה ‪ :‬מדוע לא מספיקה השוואה == ויש להשתמש בפקודת ‪?strcmp‬‬ ‫עמ' ‪ 2‬מתוך ‪9‬‬ ‫שיעור ‪5‬‬ ‫אפריל ‪15‬‬ ‫קורס תוכנת מטלב ויישומיה‬ ‫© אגף התקשוב‪ ,‬אוניברסיטת בר אילן‬ ‫ד"ר סמדר שץ‬ ‫עבודה עם קבצים‬ ‫קובץ הוא אוסף של נתונים שהמערכת מתייחסת אליהם כאל יחידה אחת‪.‬‬ ‫לקובץ מספר מאפיינים‪ ,‬לדוגמא‪:‬‬ ‫‪ ‬שם הקובץ‬ ‫‪ ‬תוכן הקובץ ‪ -‬המידע הנמצא על אמצעי האכסון‪.‬‬ ‫‪ ‬גודל הקובץ ‪ -‬מס' הבתים שתופס באמצעי‪-‬האכסון‪.‬‬ ‫‪ ‬תאריכים (יצירה‪ ,‬שינוי)‪.‬‬ ‫‪ ‬הרשאות (אילו משתמשים רשאים לעשות בו פעולות שונות)‪.‬‬ ‫‪ ‬מידע על מיקום הקובץ באמצעי האכסון‪ :‬מידע זה שקוף למשתמש‪ ,‬ונמצא בניהול המערכת‪.‬‬ ‫תיקייה היא סוג מיוחד של קובץ‪ ,‬שכולל מידע על קבצים אחרים‪ .‬קבצים אלה שייכים לתיקייה (נמצאים בתוכה)‪ .‬חלק מן הקבצים‬ ‫יכול להיות תיקיות‪.‬‬ ‫קיים סימון של המערכת ל"שיוך" של קובץ לתיקייה‪ :‬הסימן \ במערכת ‪ Windows‬והסימן ‪ /‬במערכת ‪ .Linux‬לדוגמא‬ ‫‪ c:\lib1\lib2\myfile.txt‬פירושו שהתיקייה ‪ lib1‬נמצא ברמה העליונה של דיסק ‪ ,C‬התיקייה ‪ lib2‬נמצאת בתיקייה ‪ lib1‬והקובץ‬ ‫‪ myfile.txt‬נמצא בתיקייה ‪.lib2‬‬ ‫‪ path‬הוא ה"מסלול" שמוביל מהרמה העליונה של אמצעי האכסון לתיקייה שבה נמצא קובץ‪ ,‬במקרה שלמעלה ‪c:\lib1\lib2‬‬ ‫שם מלא של קובץ כולל גם את השם וגם את ה‪ ,path-‬כלומר ‪c:\lib1\lib2\myfile.txt‬‬ ‫פקודות מערכת לטיפול בקבצים‬ ‫לרשימה המלאה של פקודות לטיפול בקבצים‪ ,‬יש לחפש ‪ files‬בתיעוד‪ .‬להלן כמה פקודות שימושיות‪.‬‬ ‫הארגומנטים של קלט ו‪/‬או פלט בכל הפקודות הבאות הם מחרוזות תוים (שמות של קבצים)‪:‬‬ ‫‪pwd‬‬ ‫ה‪ path-‬המלא לתיקייה בה נמצאים‪.‬‬ ‫‪cd mydir‬‬ ‫מעבר לתיקייה ‪ .mydir‬אם אין ‪ path‬מלא‪ ,‬מטלב מחפש את ‪ mydir‬תחת התיקייה הקיימת‪.‬‬ ‫‪delete myfile‬‬ ‫מחיקת קובץ ‪myfile‬‬ ‫‪copyfile ffrom fto‬‬ ‫העתקת קובץ ‪ ffrom‬לקובץ ‪fto‬‬ ‫בניית שם מלא של קובץ מחלקיו‪ ,‬תוך הכנסת סימן התיקייה המתאים למערכת (‪,Windows‬‬ ‫‪fullfile fdir fname‬‬ ‫‪fullfile data-files pictures pic1.png‬‬ ‫= ‪ans‬‬ ‫‪data-files\pictures\pic1.png‬‬ ‫‪ Linux‬וכו')‪ .‬לדוגמא‪:‬‬ ‫פורמט פונקציה לעומת פורמט פקודה‬ ‫במטלב אפשר לכתוב פקודות בשתי צורות‪:‬‬ ‫פורמט פונקציה‬ ‫פורמט פקודה‬ ‫‪command arg1 arg2‬‬ ‫הארגומנטים מפוענחים כטקסט‬ ‫)‪command(arg1,arg2‬‬ ‫מה שלא מוגדר בין גר שיים‪ ,‬מפוענח כקלט רגיל‪ :‬אותיות‬ ‫כשמות משתנים‪ ,‬מספרים כמספרים‪.‬‬ ‫לא מתקבל פלט שניתן לשמור במשתנה‪.‬‬ ‫פלט יתקבל לפי הגדרת הפקודה‪.‬‬ ‫שמות ספציפיים הם חלק מן הפקודה‪.‬‬ ‫מאפשר גמישות כאשר שמות ניתנים ע"י משתני מחרוזת‪.‬‬ ‫עמ' ‪ 3‬מתוך ‪9‬‬ ‫שיעור ‪5‬‬ ‫אפריל ‪15‬‬ ‫© אגף התקשוב‪ ,‬אוניברסיטת בר אילן‬ ‫ד"ר סמדר שץ‬ ‫קורס תוכנת מטלב ויישומיה‬ ‫פורמט פונקציה‬ ‫פורמט פקודה‬ ‫‪save results.txt alltab -ascii‬‬ ‫)'‪save(myfile,'alltab','-ascii‬‬ ‫המשתנה ‪ alltab‬ייכתב לקובץ ששמו הוא המחרוזת במשנה‬ ‫תמיד יווצר קובץ בשם ‪results.txt‬‬ ‫‪.myfile‬‬ ‫‪load acid.txt‬‬ ‫)‪spectra = load(myfile‬‬ ‫ייקרא תוכנו של הקובץ ששמו הוא המחרוזת שבמשתנה‬ ‫תמיד יווצר משתנה בשם ‪acid.txt‬‬ ‫‪ .myfile‬אחרי הקריאה הנתונים נשמרים במשתנה ‪.spectra‬‬ ‫‪print myplot.pdf -dpdf‬‬ ‫)'‪print(myplot,'-dpdf‬‬ ‫הפלוט יישמר בפורמט ‪ PDF‬בקובץ ששמו הוא המחרוזת‬ ‫שבמשתנה ‪.myplot‬‬ ‫תמיד יווצר קובץ בשם ‪.myplot.pdf‬‬ ‫‪cd mydir‬‬ ‫)‪cd(mydir‬‬ ‫מעבר לתיקייה ששמה הוא המחרוזת שבמשתנה ‪.mydir‬‬ ‫מעבר לתיקייה ‪.mydir‬‬ ‫‪copyfile a.txt b.txt‬‬ ‫)‪copyfile(file_a,file_b‬‬ ‫הקובץ ששמו הוא המחרוזת במשתנה ‪ file_a‬יועתק לקובץ‬ ‫תמיד יועתק קובץ ‪ a.txt‬לקובץ ‪.b.txt‬‬ ‫ששמו הוא המחרוזת במשתנה ‪.file_b‬‬ ‫בחירת קובץ מתוך רשימה‬ ‫הפקודות הבאות מציגות למשתמש רשימה של קבצים לפי קריטריון מסוים (‪ ,)pattern‬ועוצרות את התוכנית עד שהמשתמש בוחר‬ ‫באמצעות העכבר את אחד הקבצים‪ .‬המשתמש יכול לעבור לתיקיות אחרות‪ ,‬גם כאלה שנמצאות מעל לתיקייה הנוכחית‪ .‬מתקבל‬ ‫שם ‪-‬קובץ (אותו אפשר לשמור במשתנה מחרוזת)‪.‬‬ ‫בחירת קובץ לקריאה‪ :‬יש לבחור שם קובץ קיים‪.‬‬ ‫)‪[FName,PName] = uigetfile(pattern,title‬‬ ‫בחירת קובץ לשמירה‪ :‬ניתן לבחור שם קיים או‬ ‫)‪[FName,PName] = uiputfile(pattern,title‬‬ ‫להזין שם שאינו קיים‪.‬‬ ‫בחירת תיקייה‪:‬‬ ‫)‪Pname = uigetdir(start_path,title‬‬ ‫בכל הפקודות האלה‪:‬‬ ‫שם קובץ (ללא ‪.)path‬‬ ‫‪FName‬‬ ‫שם של תיקייה‪ ,‬בצורת ‪ path‬מלא‪.‬‬ ‫‪PName‬‬ ‫‪pattern‬‬ ‫תבנית לבחירה‪ ,‬בדרך כלל בשילוב * המסמן תווים כלשהם‪.‬‬ ‫כדי לאפשר בחירת קובץ כלשהו בתיקייה כלשהי‪ ,‬יש לציין *‪*.‬‬ ‫‪title‬‬ ‫כותרת‪ ,‬טקסט על פס‪-‬הכותרת של חלונית הבחירה‪.‬‬ ‫ניתן להשמיט ‪ title‬ואז תופיע כותרת ברירת ‪-‬מחדל‪.‬‬ ‫ניתן להשמיט ‪ Pname‬ואז ידוע רק שם הקובץ (לא מומלץ‪ ,‬מאחר שאין לצפות את תגובת המשתמש)‪.‬‬ ‫◄דוגמא ‪ :2‬הסקריפט ‪ d5plot_ecology‬מבצע את הדברים הבאים‪:‬‬ ‫א‪ .‬נותן למשתמש לבחור קובץ מתוך רשימת קבצי ‪.LGDW*.mat‬‬ ‫ב‪ .‬קורא את הקובץ‪ ,‬ומשרטט את אוכלוסיות האנטילופות והעשב כפונקציה של הזמן‪.‬‬ ‫ג‪ .‬מוצא את נקודת המינימום של אוכלוסיית האנטילופות ומוסיף על הגרף ליד נקודה זו את ערכי הזמן והאוכלוסייה‪.‬‬ ‫ד‪ .‬כותב ככותרת לגרף פרמטרים נוספים של המערכת‪.‬‬ ‫ה‪ .‬שומר את הציור לקובץ ‪ ,PDF‬כאשר שם הקובץ זהה לשם קובץ הנתונים‪.‬‬ ‫עמ' ‪ 4‬מתוך ‪9‬‬ ‫שיעור ‪5‬‬ ‫אפריל ‪15‬‬ ‫© אגף התקשוב‪ ,‬אוניברסיטת בר אילן‬ ‫ד"ר סמדר שץ‬ ‫קורס תוכנת מטלב ויישומיה‬ ‫‪Water supply = 4.02, W0 = 20.05, L0 = 20‬‬ ‫‪65‬‬ ‫‪deer‬‬ ‫‪grass‬‬ ‫‪60‬‬ ‫‪55‬‬ ‫‪50‬‬ ‫‪population‬‬ ‫‪45‬‬ ‫‪40‬‬ ‫‪35‬‬ ‫‪30‬‬ ‫)‪(29.4685,28.2276‬‬ ‫‪100‬‬ ‫‪90‬‬ ‫‪80‬‬ ‫‪70‬‬ ‫‪60‬‬ ‫‪50‬‬ ‫‪time‬‬ ‫‪30‬‬ ‫‪40‬‬ ‫‪20‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪10‬‬ ‫‪25‬‬ ‫קלט‪/‬פלט‬ ‫קלט מן המשתמש‬ ‫קלט מן המקלדת‪ :‬פקודת ‪ input‬מציגה מחרוזת תווים ‪ , prompt‬עוצרת את ביצוע התכנית ומאפשרת למשתמש להקיש על‬ ‫המקלדת‪ .‬לאחר שהמשתמש מקיש על >‪ ,<ENTER‬כל מה שהוקש מהצגת ה‪ prompt-‬ועד מקש זה‪ ,‬מתקבל כפלט של הפקודה‪.‬‬ ‫קיימות שתי צורות לפקודה‪:‬‬ ‫)‪resp = input(prompt‬‬ ‫קלט מפוענח ‪ :‬מטלב מנסה לפענח את התווים שהוקשו כאילו‬ ‫הוקלדו בחלון הפקודות‪ ,‬והתוצאה נשמרת במשתנה ‪.resp‬‬ ‫)'‪raw = input(prompt,'s‬‬ ‫קלט גולמי‪ :‬התווים מועברים למשתנה ‪ raw‬כפי שהוקשו‪.‬‬ ‫בחירת אפשרות מתוך תפריט‪ :‬פקודת ‪ menu‬מציגה חלונית עם עמודה של כפתורים‪ ,‬עוצרת את ביצוע התוכנית ומאפשרת‬ ‫למשתמש להקיש על אחד מן הכפתורים עם העכבר‪ .‬הפלט ‪ n‬של הפקודה הוא המספר הסידורי של הכפתור עליו הוקש‪.‬‬ ‫אופן השימוש בפקודה‪:‬‬ ‫)‪n = menu(title,b1,b2,...,bN‬‬ ‫‪title‬‬ ‫כותרת‪ ,‬טקסט שיופיע מעל עמודת הכפתורים‪.‬‬ ‫‪b1, b2, ...bN‬‬ ‫מחרוזות טקסט‪ ,‬כל אחת תווית על כפתור בתפריט‪.‬‬ ‫◄דוגמא ‪ :3‬הסקריפט ‪ d5births‬מבצע את הדברים הבאים‪:‬‬ ‫‪13000‬‬ ‫‪feb‬‬ ‫‪aug‬‬ ‫א‪ .‬קורא נתוני לידות מקובץ ומציג כפונקציה של הזמן את נתוני כל‬ ‫החודשים‪.‬‬ ‫‪12000‬‬ ‫‪11000‬‬ ‫ב‪ .‬נותן למשתמש לבחור עמודה‪ ,‬צבע ומרקר‪.‬‬ ‫‪10000‬‬ ‫ג‪ .‬חוזר על הבחירה עבור חודש נוסף‪.‬‬ ‫‪9000‬‬ ‫ד‪ .‬מנקה את הפלוט‪ ,‬מצייר רק את נתוני שני החודשים שנבחרו‪ ,‬עם‬ ‫‪8000‬‬ ‫הצבעים והמרקרים שנבחרו‪ ,‬ומציג מקרא‪.‬‬ ‫‪7000‬‬ ‫‪6000‬‬ ‫‪2005‬‬ ‫עמ' ‪ 5‬מתוך ‪9‬‬ ‫שיעור ‪5‬‬ ‫‪2000‬‬ ‫‪1995‬‬ ‫‪1990‬‬ ‫‪1985‬‬ ‫‪1980‬‬ ‫‪1975‬‬ ‫‪5000‬‬ ‫‪1970‬‬ ‫אפריל ‪15‬‬ ‫© אגף התקשוב‪ ,‬אוניברסיטת בר אילן‬ ‫ד"ר סמדר שץ‬ ‫קורס תוכנת מטלב ויישומיה‬ ‫קלט‪/‬פלט מפורש‬ ‫עד כה הכרנו פקודות שמבצעות קלט‪/‬פלט על קובץ שלם‪ ,‬בצורה שקופה לתוכנית‪ .‬הפקודות בהמשך מאפשרות לקרוא או לכתוב‬ ‫לקובץ בשלבים‪.‬‬ ‫כל קובץ מסתיים בסימן ‪ end-of-file‬המציין למערכת את קצה הנתונים בקובץ‪( .‬זה אינו מספר או אחד מן הסימנים האפשריים‬ ‫כחלק מן הנתונים)‪.‬‬ ‫בכל רגע נתון בטיפול בקובץ‪ ,‬המערכת קוראת או כותבת למקום מסוים בקובץ‪ .‬המערכת עוקבת אחרי מקום זה באמצעות ה‪file -‬‬ ‫‪.pointer‬‬ ‫בדרך כלל‪ ,‬פעולת כתיבה או קריאה בודדת לא מתבצעת ישירות לאמצעי‪-‬האכסון‪ ,‬אלא ל"חוצץ" (‪ :)buffer‬אזור שבו המערכת‬ ‫מכינה את הנתונים הנקראים‪/‬נכתבים לקובץ‪ .‬במטלב פעולה זו שקופה למשתמש‪.‬‬ ‫הליך קריאה או כתיבה לקובץ כולל את השלבים הבאים‪:‬‬ ‫‪ ‬פתיחת הקובץ‪ :‬מציאת הקובץ לפי שם מלא‪ ,‬איסוף מידע (מקום פיסי של הקובץ ומאפיינים נוספים)‪ ,‬הקצאת ה‪,buffer-‬‬ ‫הצבת ה‪ file pointer-‬בהתחלת הקובץ‪ .‬כל המידע הזה שקוף למשתמש‪ ,‬וניתן לגשת לקובץ רק ע"י מציין ‪ File-ID‬שמצביע‬ ‫על אוסף המידע שהמערכת שומרת לגבי הקובץ בכל זמן עיבודו‪.‬‬ ‫‪ ‬כתיבה או קריאה לקובץ (אפשר יותר מפעולה אחת)‪.‬‬ ‫‪ ‬סגירת הקובץ‪ :‬כתיבת ה‪ buffer-‬לאמצעי האכסון‪ ,‬כתיבת ‪( end-of-file‬אם רלוונטי)‪.‬‬ ‫תוכנית שמשתמשת בקלט‪/‬פלט מפורש כוללת פקודות המבצעות את השלבים האלה‪ .‬הפקודות לפתיחה וסגירה של קובץ הן‪:‬‬ ‫)‪fID = fopen(filename, action‬‬ ‫פתיחת קובץ‪:‬‬ ‫‪fID‬‬ ‫מציין לקובץ (להתייחסות בהמשך)‬ ‫‪filename‬‬ ‫שם הקובץ‬ ‫‪action‬‬ ‫הפעולה‪/‬ות לביצוע בקובץ‬ ‫אפשרויות עבור ‪:action‬‬ ‫קריאה (ברירת מחדל)‬ ‫'‪'r‬‬ ‫כתיבה (גם על קובץ קיים)‬ ‫'‪'w‬‬ ‫הוספה לקובץ קיים (אם יש)‬ ‫'‪'a‬‬ ‫אפשרויות נוספות מפורטות בתיעוד של הפקודה‪.‬‬ ‫סגירת קובץ‪:‬‬ ‫סגירת כל הקבצים הפתוחים‪:‬‬ ‫)‪fclose(fID‬‬ ‫)'‪fclose('all‬‬ ‫קלט‪/‬פלט מקבצי טקסט‬ ‫קבצי טקסט כוללים רק קודים של תווים‪ .‬למרות שהקבצים מוצגים "בצורה דו ממדית" כלומר כאוסף של שורות זו מתחת לזו‪ ,‬כל‬ ‫קובץ הוא סדרה אחת של תווים‪ .‬השורות מופרדות ביניהן בקובץ ע"י סימן ‪ newline‬שמצויין בתוכנית מטלב ע"י '‪.'\n‬‬ ‫הערה‪ :‬בטיפול בקבצי טקסט במערכת ‪ ,Windows‬לפעמים יש להוסיף מציין '‪ 't‬ל‪ action-‬בפקודת ‪ fopen‬לקובץ טקסט כדי‬ ‫שתוכנת ‪ NotePad‬תקרא את הקובץ כהלכה‪ .‬לדוגמא‪ ,‬במקום '‪ 'r‬לכתוב '‪( .'rt‬בקבצי טקסט ב‪ Windows-‬יש '‪ '\n\r‬כלומר גם חזרה‬ ‫לראשית השורה במקום רק '‪ '\n‬כלומר מעבר לשורה חדשה)‪.‬‬ ‫עמ' ‪ 6‬מתוך ‪9‬‬ ‫שיעור ‪5‬‬ ‫אפריל ‪15‬‬ ‫ד"ר סמדר שץ‬ ‫קורס תוכנת מטלב ויישומיה‬ ‫© אגף התקשוב‪ ,‬אוניברסיטת בר אילן‬ ‫קריאה של שורת טקסט‬ ‫)‪strng = fgetl(fID‬‬ ‫קריאת מחרוזת תווים מהמקום הנוכחי בקובץ ועד סוף השורה‪.‬‬ ‫‪strng‬‬ ‫אם נקראו תווים‪ :‬מחרוזת תווים (לאחר קידוד אך ללא פענוח תוכן)‪.‬‬ ‫אם ה‪ file pointer-‬הקובץ‪ :‬מספר = ‪.-1‬‬ ‫קריאה וכתיבה של טקסט לפי פורמט‬ ‫הפורמט מציין את אופן ההמרה בין ייצוג פנימי (בינארי) של משתנים במטלב לטקסט קריא (מחרוזות תווים)‪ .‬פקודת ‪format‬‬ ‫במטלב שהכרנו בשיעורים קודמים מגדירה כמה צורות המרה נתונות‪ ,‬לצורך הצגה בחלון הפקודות‪ .‬קלט‪/‬פלט מפורש מאפשר ציון‬ ‫מגוון רחב יותר של פורמטים‪.‬‬ ‫פורמט במטלב הוא מחרוזת תווים‪ .‬המחרוזת יכולה לכלול "תווים חופשיים" אשר לא מתפענחים (נקראים או נכתבים כפי שהם‬ ‫מופיעים בפורמט)‪ ,‬וכן "שדות" שכל אח ד מהם מגדיר צורת המרה לגודל סקלרי (מספר או מחרוזת) אחד‪ .‬בתוך הפורמט‪ ,‬מזהים‬ ‫את התחלת השדה בסימן ‪ %‬ואת סוף השדה לפי קוד ההמרה‪ .‬כמו ‪-‬כן אפשר לציין את רוחב השדה ‪ w‬שהוא מספר התווים‬ ‫שהשדה יתפוס לאחר המרה‪ ,‬וכן מאפיינים נוספים הרלוונטיים לכל סוג‪.‬‬ ‫במידה ורוחב השדה עולה על מספר התווים הנוצרים מן ההמרה‪ ,‬התווים מיושרים לימין ו"מרופדים" בתווי רווח משמאל‪.‬‬ ‫להלן כמה סוגי שדות ומאפיינים נפוצים‪:‬‬ ‫תו בודד‬ ‫‪%c‬‬ ‫מחרוזת תווים‬ ‫‪%s‬‬ ‫רוחב שדה ‪w‬‬ ‫‪%ws‬‬ ‫‪%d‬‬ ‫מספר (עשרוני) שלם‬ ‫רוחב שדה ‪w‬‬ ‫"ריפוד" באפסים במקום בתווי רווח‪.‬‬ ‫‪%wd‬‬ ‫‪%0wd‬‬ ‫‪%f‬‬ ‫מספר עשרוני עם נקודה קבועה‪.‬‬ ‫רוחב שדה ‪ ,w‬מתוכו ‪ p‬ספרות אחרי הנקודה‬ ‫"ריפוד" באפסים במקום בתווי רווח‪.‬‬ ‫‪%w.pf‬‬ ‫‪%0w.pf‬‬ ‫‪%e‬‬ ‫מספר עשרוני עם נקודה צפה‪.‬‬ ‫רוחב שדה ‪ ,w‬מתוכו ‪ p‬ספרות אחרי הנקודה‬ ‫"ריפוד" באפסים במקום בתווי רווח‪.‬‬ ‫‪%w.pe‬‬ ‫‪%0w.pe‬‬ ‫כתיבה ע"י פורמט‬ ‫)‪fprintf(fID,format,A1,...,An‬‬ ‫הפקודה לכתיבה לקובץ היא‪:‬‬ ‫‪fID‬‬ ‫מציין לקובץ‪ .‬אם מושמט‪ ,‬הפלט נכתב לחלון הפקודות‪.‬‬ ‫‪format‬‬ ‫מחרוזת הפורמט‬ ‫ערכים להמרה‪ .‬יכולים להיות ביטויים כלשהם (לא רק שמות משתנים)‪.‬‬ ‫‪A1,A2, ...An‬‬ ‫מטלב עובר על כל הערכים במשתנים (לפי הסדר שבו הם מופיעים בפקודה) ובהתאמה על כל השדות שבפורמט‪ .‬כל ערך מומר‬ ‫בהתאם למאפייני השדה המתאים בפורמט‪.‬‬ ‫אם משתנה הוא מערך‪ ,‬אז קודם ממירים את כל האיברים שלו ורק אז עוברים למשתנה הבא‪ .‬במקרה של מערך עם ‪ 2‬ממדים או‬ ‫יותר‪ ,‬עוברים על כל האברים בסדר שבו הם נמצאים בזיכרון ‪ -‬לפי עמודות‪.‬‬ ‫עמ' ‪ 7‬מתוך ‪9‬‬ ‫שיעור ‪5‬‬ ‫אפריל ‪15‬‬ ‫© אגף התקשוב‪ ,‬אוניברסיטת בר אילן‬ ‫ד"ר סמדר שץ‬ ‫קורס תוכנת מטלב ויישומיה‬ ‫אם השדו ת בפורמט "נגמרים" לפני שהומרו כל הערכים שבמשתנים‪ ,‬מטלב עושה בפורמט "שימוש חוזר"‪ .‬לדוגמא‪:‬‬ ‫)‪rnd = rand(3,4‬‬ ‫;'‪fmt = ' Col < %5.3f %5.1e %5.2f >\n‬‬ ‫= ‪rnd‬‬ ‫)‪fprintf(fmt,rnd‬‬ ‫‪0.0357‬‬ ‫‪0.7922‬‬ ‫‪0.1419‬‬ ‫‪0.9572‬‬ ‫> ‪0.80‬‬ ‫‪Col < 0.957 4.9e-01‬‬ ‫‪0.8491‬‬ ‫‪0.9595‬‬ ‫‪0.4218‬‬ ‫‪0.4854‬‬ ‫> ‪0.92‬‬ ‫‪Col < 0.142 4.2e-01‬‬ ‫‪0.9340‬‬ ‫‪0.6557‬‬ ‫‪0.9157‬‬ ‫‪0.8003‬‬ ‫> ‪0.66‬‬ ‫‪Col < 0.792 9.6e-01‬‬ ‫> ‪0.93‬‬ ‫‪Col < 0.036 8.5e-01‬‬ ‫קריאה ע"י פורמט‬ ‫ניתן לקרוא רק משתנה אחד‪ .‬אם כל הנתונים בקובץ מאותו סוג‪ ,‬ניתן לקרוא מערך בפקודה אחת‪.‬‬ ‫)‪A = fscanf(fID,format‬‬ ‫הנתונים שנקראו מהקובץ נשמרים במשתנה ‪.A‬‬ ‫)‪A = fscanf(fileID, format, sA‬‬ ‫ציון מספר האיברים (לכל היותר) לקריאה‪.‬‬ ‫ציון הממדים של ‪ m :A‬שורות‪ n ,‬עמודות‪ .‬אם ‪ n=Inf‬אז קוראים עד סוף הקובץ‪.‬‬ ‫)]‪A = fscanf(fileID, format, [m,n‬‬ ‫במקרה שהפורמ ט כולל תווים מפורשים‪ ,‬מטלב מחפש את התווים האלה בקובץ‪ ,‬מדלג עליהם וממשיך לפענח את הקובץ לפי‬ ‫השדה שאחרי התווים‪.‬‬ ‫◄דוגמא ‪ :4‬הסקריפט ‪ d5write_ecology‬מבצע את הדברים הבאים‪:‬‬ ‫א‪ .‬נותן למשתמש לבחור קובץ מתוך רשימת קבצי קבצי ‪.LGDW*.mat‬‬ ‫ב‪ .‬מכין שם ‪-‬קובץ זהה לקובץ הנתונים‪ ,‬אבל עם סיומת ‪.txt‬‬ ‫ג‪ .‬כותב לקובץ בשם זה שורת כותרת הכוללת ערכי פרמטרים של המערכת‪.‬‬ ‫ד‪ .‬בשורה הבאה כותב כותרות לזמן ולאוכלוסיית האנטילופות‪ ,‬ובשורות הבאות את ערכי הזמן והאוכלוסיה‪.‬‬ ‫◄דוגמא ‪ :5‬הסקריפט ‪d5read_ecology‬‬ ‫‪file: LDGW15.txt, Water supply: 4.02‬‬ ‫מבצע את הדברים הבאים‪:‬‬ ‫‪50‬‬ ‫א‪ .‬נותן למשתמש לבחור קובץ מתוך רשימת‬ ‫‪45‬‬ ‫קבצי ‪.LDGW*.txt‬‬ ‫ב‪ .‬פותח את הקובץ לקריאה‪ ,‬ומדלג על‬ ‫‪40‬‬ ‫השורה הראשונה‪.‬‬ ‫‪35‬‬ ‫ג‪ .‬מן השורה השנייה‪ ,‬מחלץ את ערך‬ ‫‪lions‬‬ ‫‪deer‬‬ ‫‪grass‬‬ ‫‪water‬‬ ‫אספקת המים‪.‬‬ ‫ד‪ .‬מדלג על שתי השורות הבאות‪.‬‬ ‫‪25‬‬ ‫ה‪ .‬משרטט גרף של כל האוכלוסיות ומוסיף‬ ‫‪population‬‬ ‫‪30‬‬ ‫‪20‬‬ ‫מקרא‪.‬‬ ‫‪15‬‬ ‫ו‪ .‬מוסיף כותרת לגרף‪ :‬שם הקובץ המקורי ‪+‬‬ ‫‪10‬‬ ‫ערך אספקת המים‪.‬‬ ‫‪5‬‬ ‫‪100‬‬ ‫עמ' ‪ 8‬מתוך ‪9‬‬ ‫‪90‬‬ ‫‪80‬‬ ‫שיעור ‪5‬‬ ‫‪70‬‬ ‫‪60‬‬ ‫‪50‬‬ ‫‪time‬‬ ‫‪40‬‬ ‫‪30‬‬ ‫‪20‬‬ ‫‪10‬‬ ‫‪0‬‬ ‫אפריל ‪15‬‬ ‫© אגף התקשוב‪ ,‬אוניברסיטת בר אילן‬ ‫ד"ר סמדר שץ‬ ‫קורס תוכנת מטלב ויישומיה‬ ‫קריאה וכתיבה לקבצים בינאריים‬ ‫קובץ בינארי כולל ייצוג בינארי של נתונים מסוגים שונים‪ ,‬באופן סדרתי‪.‬‬ ‫בקריאה וכתיבה לקובץ בינארי קוראים בכל פעם נתונים מסוג מסוים‪ .‬מספר הבתים שנקרא או נכתב עבור כל נתון תלוי בסוג הנתון‪.‬‬ ‫להלן כמה סוגי נתונים ומספר הבתים הכתובים בקובץ לכל נתון‪:‬‬ ‫מספר בתים‬ ‫מספר בתים‬ ‫סוג‬ ‫סוג‬ ‫‪4‬‬ ‫‪int, int32‬‬ ‫‪4‬‬ ‫‪single,float‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪int16,integer*2‬‬ ‫‪8‬‬ ‫‪double,float64‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪int8‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪char*1‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪uint8‬‬ ‫תלוי בקידוד‬ ‫‪char‬‬ ‫סוגים נוספים נמצאים בתיעוד על פקודות ‪ . fread,fwrite‬אם לא מציינים את הסוג בגוף הפקודה‪ ,‬ברירת המחדל היא ‪.uint8‬‬ ‫בכתיבה וקריאה של מערך‪ ,‬הנתונים נכנסים למערך לפי עמודות‪.‬‬ ‫פקודות כתיבה‬ ‫)‪fwrite(fID, A‬‬ ‫כתיבת כל האיברים של ‪ A‬לקובץ‪.‬‬ ‫‪ A‬יכול להיות גם ביטוי (לא רק שם של משתנה)‪.‬‬ ‫ציון סוג הנתונים ‪dType‬‬ ‫דוגמא‪:‬‬ ‫)‪fwrite(fID, A, dType‬‬ ‫)'‪fwrite(fID,rand(5),'double‬‬ ‫פקודות קריאה‬ ‫)‪A = fread(fID‬‬ ‫קריאת כל התוכן של הקובץ למערך‪-‬עמודה ‪.A‬‬ ‫)‪A = fread(fID,sA‬‬ ‫ציון מספר הנתונים לקריאה‪.‬‬ ‫)]‪A = fread(fID,[m,n‬‬ ‫ציון ממדי המערך ‪( A‬כמו בפקודת ‪.)fscanf‬‬ ‫ציון סוג הנתונים‪.‬‬ ‫)‪A = fread(fID,[m,n],dType‬‬ ‫עמ' ‪ 9‬מתוך ‪9‬‬ ‫שיעור ‪5‬‬ ‫אפריל ‪15‬‬