Лабораторная работа №2.
Разработка форматов хранения данных программы. Структурирование
Цель: 1. Изучить возможность работы с файлами на языке Pascal. Получить навыки разработки формата хранения данных на примере решения задач аналитической геометрии.
2. Освоить приёмы структурирования программ.
Задание:
1.                Изучить процедуры и функции языка Pascal для работы с файлами прямого и последовательно доступа.
2.                Согласно заданному варианту разработать формат и структуру в файлах прямого доступа.
3.                Реализовать возможность ввода данных с клавиатуры либо из файла.
4.                Выходные данные вывести на экран и сохранить в текстовый файл.
5.                При написании программы использовать контроль вводимых данных, используя функцию IOResult.
6.                Условие задачи с реквизитами исполнителя должны быть предоставлены на экране при запуске программы.
7.                Структурировать программу с использованием процедур и функций.
Условие задачи аналитической геометрии: Найти минимальное и максимальные расстояние от з точек на плоскости до прямой.

Содержание:
1. Теоретический материал
2. Входные данные для программы.
3. Листинг программы
4. Экранные формы.

Теоретический материал
1. По методу доступа к компонентам файлы разделяются на последовательные и прямые. В последовательном файле чтение и запись компонент может быть только последовательной, начиная с первой компоненты. В прямом файле можно прочесть или записать любую компоненту, указав ее номер в файле. При этом перебор предыдущих компонент не требуется. По направлению передачи данных файлы разделяются на входные и выходные.
Также существуют три типа файлов:
1) типизированные, компоненты которых имеют жесткую структуру;
2) текстовые, состоящие из символов и строк;
3) нетипизированные, рассматриваемые как последовательность байтов.
В Турбо-Паскале можно открыть файл только для чтения, только для записи, а также для чтения и записи одновременно. Для этого используются процедуры Reset, Rewrite, Append.
Reset(F) - открытие существующего файла. Если это текстовый файл, то допускается только чтение из файла; для типизированного файла допустимы как чтение, так и запись информации. В последнем случае можно легко реализовать обновление компонент файла. Если файл F уже был открыт, то при выполнении процедуры Reset этот файл сначала закрывается, а затем открывается. При этом указатель файла устанавливается в начальную позицию файла.
Rewrite(F) - открытие нового файла. Если это текстовый файл, то допускается только запись в файл; для типизированного файла допустимы как чтение, так и запись информации. Если файл F уже существует, то при срабатывании процедуры Rewrite файл F уничтожается.
Append(F) - открытие текстового файла для добавления новых компонент в конец файла. Если файл уже был открыт ранее с помощью процедур Reset или Rewrite, то процедура Append вначале закрывает данный файл, а затем его открывает для добавления новых компонент.
Существуют процедуры и функции для файлов любого типа:
Процедура Close(F). Выполняется закрытие файла F. Если буфер вывода заполнен не полностью, то его содержимое переносится в файл F, после чего из оперативной памяти удаляется служебная информация о файле F.
Процедура Rename(F, newname). Внешнему файлу, связанному с файловой переменной F, присваивается новое имя, заданное в строке.
Процедура Erase(F). Файл F уничтожается. Процедура Erase применима только для закрытых файлов.
Функция Eof(F):boolean. Функция возвращает значение true, если достигнут конец файла; в противном случае выходное значение равно false.
Функция IOResult:word (Input-Output-Result). Возвращает условный признак последней операции ввода-вывода. Результат равен нулю, если операция ввода-вывода завершилась успешно.
Процедура Truncate(F). Файл усекается по текущей позиции указателя. В эту позицию записывается признак eof.
Для выполнения операций ввода-вывода в текстовых файлах используются процедуры Read,Readln,Write,Writeln.
Также для текстовых файлов могут использоваться три предописанные функции, неприменимые для файлов другого типа: Eoln, SeekEoln и SeekEof.
Функция Eoln(F):boolean возвращает значение true, если во входном потоке достигнут маркер конца строки eol.
Функция SeekEoln(F):boolean пропускает все пробелы и знаки табуляции до маркера конца строки eol или до первого значащего символа и возвращает значение true, если такой маркер обнаружен.
Функция SeekEof(F):boolean пропускает все пробелы, знаки табуляции и маркеры конца строки вплоть до маркера конца файла eof или до первого значащего символа и возвращает значение true, если такой маркер обнаружен.
Все компоненты типизированного файла, в отличие от текстового файла, имеют одну и ту же длину. Это позволяет программе определить местоположение любой компоненты файла по ее номеру и осуществить прямой доступ к этой компоненте. Компоненты типизированного файла нумеруются натуральным рядом чисел 0,1,2,3,...При открытии типизированного файла его указатель устанавливается на нулевую компоненту. После выполнения каждой операциичтения или записи указатель сдвигается на следующую компоненту.
Для операций чтения и записи в типизированном файле используются процедуры Read и Write (но не Readln,Writeln).
Для типизированных файлов определены также предописанные процедура Seek и функции FileSize,FilePos.
Процедура Seek(F,k) перемещает указатель файла F на компоненту с номером k. Переменная k должна иметь тип longint.
Функция FileSize(F):longint возвращает текущий размер файла F (количество компонент файла).
Функция FilePos(F):longint возвращает номер текущей позиции файла F.
Нетипизированные файлы применяются главным образом для высокоскоростного обмена данными между диском и памятью. Для этих файлов вместо процедур Read и Write используются процедуры BlockRead и BlockWrite.
2. Исходя из условия задачи входные данные для программы:
а) Координаты точек на плоскости (x:y);
b) Коэффициенты a,b,c уравнения прямой;
Так как количество и тип данных чётко определён в качестве файлов для ввода исходных данных будем использовать типизированные файлы, компоненты которых имеют жесткую структуру и к ним возможен прямой доступ.
Для ввода и хранения параметров прямой создадим типизированный файл line.dat, который будет состоять из трёх компонент: коэффициенты a, b, c. Коэффициенты a,b,c прямой будут определены как целые числа, которые могут принимать как положительное так и отрицательное значение, поэтому для них выбран тип integer. Таким образом описание файла коэффициентов прямых:
LineFile : file of integer;
Для ввода параметров задающих прямоугольник будем использовать типизированный файл point.dat с массивом элементов типа запись:
PointType=record
x : integer;
y : integer;
end;
Таким образом каждый компонент файла состоит из координат x и y точек на плоскости и массив точек и файл будут описываться:
PointAr : array[1..2] of PointType;
PointFile : file of PointType;
3. В программе реализована возможность ввода исходных данных из файла или клавиатуры. После запуска программы выдаётся запрос о направлении ввода “Откуда произвести ввод исходных данных? f – файл, k-клавиатура”. В соответствии с нажатой клавишей осуществляется переход к вводу данных.
4. Результаты выполнения программы выводятся на экран и в текстовый файл result.txt, создаваемый в каталоге из которого запущена программа.
5. В программе осуществляется контроль вводимых данных:
При вводе числового ответа с клавиатуры существует определенная вероятность ошибочного набора (например, буква вместо цифры). При вводе ответа с помощью оператора Read это вызвало бы прерывание программы и, как следствие, необходимость ее повторного запуска. Чтобы блокировать такое прерывание, ввод переменной производится с помощью процедуры ReadInt, ReadWord в которых при помощи стандартной процедуры IOResult осуществляющей контроль формата вводимого числа. При неправильном формате ввода процедура ReadInt, ReadWord выдает на экран сообщение об ошибке и предлагает пользователю повторить ввод.
6. При запуске программы на экране в первую очередь представлены условия задачи и реквизиты исполнителя, реализованные следующим участком кода:
ClrScr;
Writeln('▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒');
Writeln('▒ Лабораторная работа №2 ▒');
Writeln('▒ студента гр. ▒');
Writeln('▒ ▒');
Writeln('▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒');
Writeln('▒ Условие задачи по аналитической геометрии: ▒');
Writeln('▒ Найти количество окружностей на плоскости ▒');
Writeln('▒ имеющих пересечение с прямоугольником стороны ▒');
Writeln('▒ которого параллельны осям координат. ▒');
Writeln('▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒');
8.                В программе используются следующие процедуры и функции, которые структурируют программу: FrazaReadError, ReadInt, ReadWord, PrintInData, PrintHead, CalcDist.

Листинг программы
Program Lab2;
uses Crt;
Const Nmax=100;
Type
 PointType=record
 x : integer;
 y : integer;
 End;
Var
 LineFile : file of integer;
 PointAr : array[1..Nmax] of PointType;
 PointFile : file of PointType;
 ResultFile : text;
 a : integer; {коэффициент а уравнения задающей прямую на плоскости}
 b : integer; {коэффициент b уравнения задающей прямую на плоскости}
 c : integer; {коэффициент b уравнения задающей прямую на плоскости}
 Dmin : real; {минимальное расстояние от точки до прямой}
 Dmax : real; {максимальное расстояние от точки до прямой}
 D : real; {Промежуточная переменная для вычислений расстояния}
 Xmin : byte; {координата X точки с минимальным расстоянием}
 Xmax : byte; {координата Y точки с минимальным расстоянием}
 Ymin : byte; {координата X точки с максимальным расстоянием}
 Ymax : byte; {координата Y точки с максимальным расстоянием}
 n : word; {Кол-во точек для проверки}
 i : byte; {параметр цикла}
 ch : char;
 size : longint;
{ ------------------------------------------------------------ }
Procedure FrazaReadError(k:integer);
{ Сообщение о неправильном формате вводимого числа с подачей }
{ звукового сигнала }
Begin
 If k<>0 then
 Begin
 Writeln(#7'Неправильный формат числа');
 Writeln('Повторите ввод');
 End;
End { FrazaReadError };
{ ------------------------------------------------------------ }
Procedure ReadInt(Var Number:integer);
{ Ввод с клавиатуры и проверка формата переменной типа integer }
Var k : integer;
Begin
 Repeat
 {$I-} Read(Number); {$I+}
 k:=IOResult;
 FrazaReadError(k);
 Until k=0;
End { ReadInt };
{ ------------------------------------------------------------ }
Procedure ReadWord(Var Number:word);
{ Ввод с клавиатуры и проверка формата переменной типа word}
Var k : word;
Begin
 Repeat
 {$I-} Read(Number); {$I+}
 k:=IOResult;
 FrazaReadError(k);
 Until k=0;
End { ReadWord };
{ ------------------------------------------------------------ }
Procedure PrintInData;
Var i : byte;
Begin
Writeln(' Исходные данные');
 Writeln('Точки на плоскости:');
 For i:=1 to n do
 Begin
 Write(i,':','(',PointAr[i].x,':',PointAr[i].y,')','; ');
 End;
 Writeln;
 Writeln('Коэффициенты прямой:');
 Writeln('a=',a);
 Writeln('b=',b);
 Writeln('c=',c);
End {PrintInData};
{ ------------------------------------------------------------ }
Procedure PrintHead;
Begin
 ClrScr;
 Writeln('▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒');
 Writeln('▒ Лабораторная работа №2 ▒');
 Writeln('▒ студента гр. ▒');
 Writeln('▒ ▒');
Writeln('▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒');
 Writeln('▒ Условие задачи по аналитической геометрии: ▒');
 Writeln('▒ Найти минимальное и максимальное расстояние▒');
 Writeln('▒ от точек до прямой на плоскости. ▒');
 Writeln('▒ ▒');
 Writeln('▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒');
End { ReadInt };
{ ------------------------------------------------------------ }
Function CalcDist(Var a,b,c,x,y:integer):real;
Begin
 CalcDist:=abs(a*X+b*Y+c)/sqrt(a*a+b*b);
End {CalcDist};
{ ------------------------------------------------------------ }
Begin
PrintHead;
Writeln('Откуда произвести ввод исходных данных?');
Writeln('f - файл, k-клавиатура');
Repeat
ch:=ReadKey;
Until ((ch='k') or (ch='f'));
if (ch='k') then
 Begin
 Writeln('Набор параметров завершайте нажатием клавиши Enter');
 Write('Введите количество точек:'); ReadWord(n);
 For i:=1 to n do
 Begin
 Writeln('Введите кординаты ',i,' точка.');
 Write('x='); ReadInt(PointAr[i].x);
 Write('y='); ReadInt(PointAr[i].y);
 End;
 Writeln('Введите коэффициенты прямой:');
 Write('a='); ReadInt(a);
 Write('b='); ReadInt(b);
 Write('c='); ReadInt(c);
 PrintHead;
 PrintInData;
 Writeln('Записать введённые данные в файлы входных данных?');
 Writeln('(y - Да, n - Нет)');
 Repeat
 ch:=ReadKey;
 Until ((ch='y') or (ch='n'));
 if (ch='y') then
 Begin
 Assign(PointFile,'point.dat'); Rewrite(PointFile);
 Assign(LineFile,'line.dat'); Rewrite(LineFile);
 For i:=1 to n do
 Write(PointFile,PointAr[i]);
 Writeln('Файл point.dat перезаписан!!! Текущий размер ',size,' компонент.');
 Write(LineFile,a);
 Write(LineFile,b);
 Write(LineFile,c);
 Writeln('Файл line.dat перезаписан!!!');
 Close(PointFile); Close(LineFile);
 End;
 End
 else
 Begin
 Assign(PointFile,'point.dat'); Reset(PointFile);
 Assign(LineFile,'line.dat'); Reset(LineFile);
 size:=FileSize(PointFile);
 n:=size;
 For i:=1 to n do
 Read(PointFile,PointAr[i]);
 Read(LineFile,a);
 Read(LineFile,b);
 Read(LineFile,c);
 Close(PointFile); Close(LineFile);
 Writeln('Данные из входных файлов загружены!!!');
 PrintInData;
 End;
 {Уствновка начальных значений переменных}
 Xmin:=PointAr[1].x;
 Xmax:=PointAr[1].x;
 Ymin:=PointAr[1].y;
 Ymax:=PointAr[1].y;
 Dmin:=CalcDist(a,b,c,PointAr[1].x,PointAr[1].y);
 Dmax:=Dmin;
 {Цикл вычисления}
 For i:=2 to n do
 Begin
 D:=CalcDist(a,b,c,PointAr[i].x,PointAr[i].y);
 if D>Dmax then
 Begin
 Xmax:=PointAr[i].x;
 Ymax:=PointAr[i].y;
 Dmax:=D
 End
 Else
 Begin
 if D<Dmin then
 Begin
 Xmin:=PointAr[i].x;
 Ymin:=PointAr[i].y;
 Dmin:=D
 End
 End
 End;
 Writeln('Минимальное расстояние до точки (',Xmin,';',Ymin,') Dmin=',Dmin:8:5);
 Writeln('Максимальное расстояние до точки (',Xmax,';',Ymax,') Dmax=',Dmax:8:5);
 Assign(ResultFile,'result.txt');
 Rewrite(ResultFile);
 Writeln(ResultFile,'Минимальное расстояние до точки (',Xmin,';',Ymin,') Dmin=',Dmin:8:5);
 Write(ResultFile,'Максимальное расстояние до точки (',Xmax,';',Ymax,') Dmax=',Dmax:8:5);
 Close(ResultFile);
 Readln;
End.
Экранные формы: