✎ Задать свой вопрос   *более 30 000 пользователей получили ответ на «Решим всё»

C++ чтение квадратной матрицы из файла

В рамках данной статьи я решил продемонстрировать свой код, считывающий квадратную целочисленную матрицу из файла с обработкой некоторых возможных ошибок.

Код программы я разместил на GitHub.

Техническое задание на разработку программы:

Составил: Баринов Кирилл Александрович (преподаватель кафедры АСУ МАДИ)

Ввод/вывод – потоковый.

Имя файла с матричными данными должно вводиться пользователем с клавиатуры.
Результат операции открытия файлового потока должен проверяться и, в случае неудачи, запрос на ввод имени файла должен повторяться.

Число строк и столбцов матрицы программа должна определять автоматически по содержимому файла.

При определении размеров матрицы программа должна корректно обрабатывать ситуации, связанные с наличием в файле «лишних» пробельных символов-разделителей, которое не должно считаться ошибкой задания матрицы.

Пробельные символы-разделители (пробелы, знаки табуляции) могут при задании матрицы в файле находиться в любых местах (в начале любой строки, между любыми элементами строки, в конце любой строки) и в любом количестве.

Файл с матрицей также может содержать пустые строки или строки, содержащие только пробельные символы-разделители, в любых местах (перед первой строкой матрицы, между любыми строками матрицы, после последней строки матрицы) и в любом количестве.

Такие "пустые" (не содержащие элементов) строки в файле должны просто игнорироваться и не учитываться при подсчете строк матрицы.

Также при определении размеров матрицы программа должна проверять корректность задания значений её элементов.

Примеры некорректных значений: q23 q 12w 12345678901 (слишком большое для типа int) 1e320 (слишком большое для типа double) - (указан только знак) 3- (знак не на своем месте).

При обнаружении некорректного значения программа должна выводить пользователю информацию о его положении в матрице (номер строки, номер столбца) и, желательно, полную последовательность символов, составляющих это некорректное значение, в кавычках.

Матрица должна проверяться на прямоугольность. (Непрямоугольной считается матрица, количество элементов в строках (столбцах) которой не одинаково.)
При обнаружении непрямоугольности, программа должна выводить пользователю номер строки матрицы, в которой обнаружилось расхождение кол-ва элементов.

Память под хранение матричных данных должна выделяться динамически в 2 этапа: выделение памяти для хранения указателей на строки, выделение памяти для хранения элементов каждой строки.

Освобождение памяти должно осуществляться соответственно её выделению.
Работа с динамической памятью – new, delete.

Результат выполнения каждой операции выделения памяти должен проверяться.
В случае возникновения ошибки на каком-либо шаге выделения памяти, должно осуществляться полное освобождение всех выделенных ресурсов, дальнейшее использование которых стало невозможным из-за возникшей ошибки.

При загрузке матрицы из файла в память программа должна действовать по принципу "всё или ничего", т.е. матрица должна быть сформирована в памяти, только если всё полностью прошло успешно и не возникло никаких ошибок.

Если в какой-то момент (при определении размеров матрицы, при проверке корректности её элементов, при проверке её прямоугольности, при выделении памяти под неё) обнаруживается какая-либо ошибка, то считается, что матрица не может быть получена, и процесс её загрузки надо прерывать.

Исходная (загруженная) матрица выводится на экран. Вывод - форматированный (у матрицы д.б. ровные столбцы с выравниванием элементов по правому краю, десятичная точка (в случае вещественных элементов) - на одной и той же позиции у всех элементов).

Дополнительно:

Необходимо провести декомпозицию всей задачи на отдельные подзадачи и реализовать их в виде функций, принимающих необходимые параметры и возвращающих полученные результаты

При этом:

1) Весь обмен данными между всеми вызывающими и вызываемыми функциями должен осуществляться через параметры и возвращаемое значение. Использование глобальных (по отношении к функции) переменных внутри функции не допускается.

2) Нужно подумать, как сделать функции наиболее универсальными (в разумных пределах, конечно, но в предположении того, что они могут использоваться не только в данной, но и во множестве других программ — совершенно разных, но работающих с данными такой же структуры) и допускающими бОльшую степень своего повторного использования.

3) Чтобы декомпозиция была более правильная и каждая функция была достаточно универсальна, функции не должны совмещать в себе разнородные задачи, каждая из которых имеет какую-то свою специфику, т.к. это будет ограничивать универсальность функции и возможность её применения в других задачах, других программах.

Пример: функция загрузки матрицы не должна сама запрашивать имя файла у пользователя, т.к. это имеет привязку к конкретному способу ввода, который может не подходить для другого приложения, а значит, функция будет иметь низкую степень повторного использования. Например, если в текущем приложении имя файла вводится с консоли и запрашивается на русском языке, то в другом приложении оно может вводиться в графическом пользовательском интерфейсе и на английском языке, или может быть получено по сети, или из других источников. Также, обрабатывая возникающие при загрузке ошибки, функция загрузки матрицы не должна (по тем же самым причинам) сама выводить пользователю сообщение о возникшей ошибке, а должна вместо этого формировать в числовом виде (т.е. в виде, не зависящем от специфики конкретного приложения, в виде, подходящем для разных приложений) информацию о возникшей ошибке (причине и месте возникновения, еще какую-то полезную доп. информацию) и возвращать её в вызывающую функцию, в которой эта информация уже может быть использована нужным, специфическим для каждого конкретного приложения, образом.

4) При объявлении параметров не забывать про выбор правильного способа их передачи, делающих передачу в нужном направлении не только возможной, но и эффективной.

5) Где это уместно и полезно, объявить параметры с использованием const.

6) Где это уместно и полезно, задать параметрам значения по умолчанию.

7) Если при выполнении некоторой функции могут возникать различные ошибки, то через возвращаемое значение такая функция должна возвращать код ошибки или признак успешного завершения для того, чтобы результат вызова функции можно было проанализировать и реализовать соответствующую реакцию на каждую возможную ошибку. Для представления возвращаемых значений стоит использовать перечисляемый тип.

8) Если при выполнении некоторой функции возникает ошибка, то по завершении функции аргументы для ее выходных параметров не должны содержать мусор, старые значения или частично сформированные новые.

Примерный состав функций:

1) Функция загрузки матрицы из файла.

Для каждого вида возможных ошибок, возникающих при выполнении этой функции, полезно через дополнительный необязательный ее параметр возвращать дополнительную информацию о возникшей ошибке для более точной и полной реакции на возникшую ошибку. Например, для ошибки открытия файла можно возвращать внутренний код ошибки открытия, который указывает на причину ошибки и который можно получить с помощью макроса errno. Для ошибки, связанной с некорректностью какого-либо ее элемента, – индексы строки и столбца, содержащих этот элемент, и позицию указателя в файле, начиная с которой этот элемент располагается в файле. Для ошибки, связанной с непрямоугольностью матрицы, – индекс строки матрицы, начиная с которой матрица перестала быть прямоугольной. Для ошибки выделения памяти для матрицы – индекс строки матрицы, при выделении памяти под которую возникла ошибка. Как видно, почти каждая из этих ошибок описывается своим набором атрибутов (отличаются их кол-во, смысл (а, значит, и имена), типы данных). Для удобной работы с этой доп. информацией и отдельными ее атрибутами, а также для компактного ее хранения в памяти имеет смысл использовать тип «объединение».

2) Функция обработки матрицы по варианту задания.

3) Функция форматированного вывода матрицы в окно консоли.

Дополнительно полезно "научить" эту функцию выводить в текстовый файл, реализовав оба вывода только один раз, но сделав его универсальным для обоих случаев.
Также настройки формата для форматированного вывода (или формирования форматированного представления матрицы в виде строки) можно задавать не жестко в коде функции, а передавать через параметр(ы).

4) Функция уничтожения матрицы (освобождения всей занимаемой ей памяти).

5) Если функция обработки матрицы изменяет исходную матрицу (а не создает новую), то дополнительно полезно реализовать функцию создания копии матрицы, чтобы можно было сохранить исходную матрицу для какой-то другой дальнейшей её обработки.

6) Чтобы форматированный текстовый вывод матрицы мог осуществляться не только в окно консоли, вместо функции п. 3 полезно реализовать функцию создания строки, содержащей форматированное текстовое представление матрицы (конечно же, с разбиением строк матрицы на строки текста). Тогда такую строку с помощью 1-2 тривиальных операторов можно будет вывести в любое место (окно консоли, окно GUI, передать по сети, сохранить в текстовый файл, вывести на печать и т.п.).

Источник задания: barinov.madi.ru
Просмотры: 82 | Статью добавил: slava191 | Категория: информатика