DIPARTIMENTO DI ELETTRONICA, INFORMAZIONE E BIOINGEGNERIA. INFORMATICA B Ingegneria Elettrica. I file in Matlab

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1 INFORMATICA B Ingegneria Elettrica I file in Matlab

2 I file I file sono contenitori di informazione: sequenze di byte associate ad un nome Sono memorizzati su memoria di massa (non- volatile) Possono continuare ad esistere indipendentemente dalla vita del programma che li ha creati Possono essere acceduti da più programmi Organizzano l informazione in maniera sequenziale 2

3 I file Il sistema operativo si occupa della loro gestione e offre ai programmi una serie di operazioni per creazione/cancellazione di file scrittura/lettura controllo dei casi di errore Ci sono due tipi fondamentali di file: File binari: sequenza di byte File testuali: sequenza di caratteri, suddivisi in linee terminate da un carattere di a- capo (newline); ciascun byte è la codifica ASCII di un carattere alfanumerico (alcuni caratteri possono essere caratteri di controllo non stampabili) 3

4 I file ed il sistema operativo I file sono gestiti dal sistema operativo (gestione del file system) Il sistema operativo Risolve la corrispondenza tra nome del file e tracce/settori del disco in cui è memorizzato Invia i comandi al drive del disco (interfaccia di I/O) per leggere da o scrivere su file (trasferimento tra memoria di massa e memoria centrale) Per organizzare in modo conveniente grandi quantità di file, questi sono raccolti in directory (cartelle) Ogni file ha un nome e si trova in una cartella (identificata da un percorso, o path) 4

5 Descrittore del file Per ogni file aperto il sistema operativo gestisce un descrittore di file Il descrittore contiene le seguenti informazioni: Modalità di utilizzo di un file (lettura, scrittura, append...) Posizione corrente nel file Stato dell accesso (errore) Tutti i descrittori di file sono memorizzati nella tabella dei file aperti 5

6 Lettura e scrittura di file Matlab è in grado di gestire File di testo (ASCII) File binari (hanno estensione.mat) Comandi di alto livello per leggere e scrivere dati in un file load save 6

7 Salvataggio su file save <nomefile> salva nel file nomefile.mat tutte le variabili contenute nello spazio di lavoro save <nomefile> array1 array2 salva nel file solo le variabili array1 ed array2 I file.mat contengono Il nome, il tipo, la dimensione ed il valore di ciascuna variabile nello spazio di lavoro Possono essere trasferiti da un computer ad un altro, anche con sistemi operativi diversi ma possono essere aperti solo da Matlab 7

8 Salvataggio su file È possibile anche salvare i dati in formato ASCII (file di testo) Il comando x= [3, 5.5; 4, 5] save ascii nomefile.dat x; Produce un file nomefile.dat con il seguente contenuto: e e e e+00 Nota: si può utilizzare qualsiasi estensione per i file di testo ma è consigliato evitare di utilizzare l estensione.mat 8

9 Lettura da file load <nomefile.mat> carica nello spazio di lavoro tutte le variabili contenute nel file binario.mat load <nomefile.mat> x y carica nello spazio di lavoro solo le variabili specificate load <nomefile.dat> crea una variabile nomefile che conterrà in una matrice tutti i dati letti dal file di testo Il file deve contenere i dati separati da virgole e spazi ed a- capo 9

10 Lettura da file a=xlsread('nomefile') importa il contenuto del file MS Excel nomefile.xls nella matrice a Alcuni fogli di calcolo utilizzano il formato.wk1 a=wk1read('nomefile') 10

11 Lettura da file [a b c...] = textread (filename, formato, n) Legge file ASCII organizzati in tabelle filename è il nome del file da leggere formato è specificato come nella fprintf n è numero di righe da leggere. Se omesso, textread legge fino alla fine del file a, b, c,... sono i vettori colonna in cui verranno caricati i dati 11

12 Gestione avanzata dei file In ambiente Matlab e C, per utilizzare un file all interno di un programma è necessario: Aprire un flusso di comunicazione, cioè aprire il file Accedere a file in lettura e/o scrittura Chiudere il flusso di comunicazione, cioè chiudere il file Se un file viene aperto in una certa modalità (binario o testuale): le operazioni sul file devono essere effettuate in modo congruente, tenendo conto del tipo di file Se creo un file in formato binario devo leggerlo sempre in formato binario Stessa cosa vale per i file di testo 12

13 Gestione avanzata dei file Apertura di un flusso di comunicazione con il file fid = fopen(nome, modalità) modalità è una stringa specificata secondo un formato predeterminato fid è un intero che indica il descrittore del file Scrittura/lettura nel/dal file fwrite, fprintf, fread, fscanf Chiusura del flusso di comunicazione status = fclose(fid) 13

14 fopen [fid msg] = fopen(nome, modalità) È la funzione per l apertura del file Apre un flusso di comunicazione con il file il cui nome viene specificato come parametro Riceve in ingresso il nome del file da aprire (può includere il percorso nel file system) e il modo in cui lo si vuole aprire Restituisce un identificatore numerico per la gestione del file 14

15 fopen Alla chiamata della funzione il sistema operativo crea un nuovo descrittore di file nella tabella dei file aperti Inizializza i campi del descrittore Restituisce l identificatore fid di tale descrittore fid rappresenta il nome logico del file, associato al nome fisico indicato come parametro della fopen Una volta aperto il file, questo può essere acceduto indicando il solo nome logico 15

16 fopen Restituisce - 1 ed un messaggio di errore se il flusso di comunicazione non è stato aperto, e cioè: Il file aperto in lettura non esiste oppure è protetto da lettura Il file aperto in scrittura è protetto da scrittura oppure è protetta da scrittura l'unità di memoria su cui si trova oppure lo stesso file è aperto da un altro programma Se si verifica un errore nell interazione con il supporto di memorizzazione su cui il file risiede Controllare sempre il risultato di fopen() 16

17 fopen 'r': apre un file esistente in lettura 'w': apre un file esistente o crea un nuovo file in scrittura con distruzione di quanto già presente nel file 'a': apre un file esistente o crea un nuovo file in scrittura con posizionamento alla fine del file. 'rt': come 'r' ma in modalità testuale 'wt': come 'w' ma in modalità testuale 'at': come 'a' ma in modalità testuale 'r+' e 'rt+': come 'r'/'rt' ma si può anche scrivere nel file 'w+' e 'wt+': come 'w'/'wt' ma si può anche leggere dal file 'a+' e 'at+' : come 'a'/'at' ma si può anche leggere dal file 17

18 fclose status = fclose(fid) Determina la chiusura del flusso di comunicazione con il file identificato da fid Restituisce 0 se la chiusura è avvenuta senza errori, il valore - 1 in caso di problemi status = fclose('all') Chiude tutti i file 18

19 Lettura e scrittura nel file La modalità e le funzioni per la lettura e la scrittura da file dipendono dal tipo di file Binario: fwrite/fread Testuale: fprintf/fscanf Se il file è testuale i caratteri letti/scritti possono essere soggetti ad interpretazione Per esempio i caratteri di spazio o a- capo sono spesso considerati dei separatori tra i valori Se il file è binario i caratteri letti/scritti non sono interpretati Quindi se leggo il carattere con codice ASCII 10 in un file binario viene letto proprio il carattere con codice 10 19

20 Lettura e scrittura nel file La lettura e la scrittura devono essere operazioni simmetriche Esempio: se ho scritto in un file binario 5 numeri double, dovrò leggere 5 numeri double e non 5 numeri interi La struttura delle informazioni inserite in un file è definita da chi crea il file Questa struttura indica il formato del file La lettura deve rispettare questa struttura 20

21 Accesso sequenziale ai file L accesso ai file è affine a quello delle vecchie audiocassette e videocassette: 1. fprintf / fwrite 2. rewind 3. fseek 4. fscanf / fread 5. fseek 21

22 Accesso sequenziale ai file La posizione corrente indica il punto da dove si leggerà (o dove si scriverà) L indicatore di posizione corrente si sposta in avanti dopo ogni lettura/scrittura Esistono operazioni per spostare la posizione corrente in avanti o indietro senza leggere o scrivere (per esempio fseek) Il file non ha dimensioni prefissate. La sua dimensione massima dipende dalla dimensione della memoria di massa e dal file system 22

23 fwrite cont = fwrite(fid,array,formato) cont indica il numero di valori effettivamente scritti nel file fid è identificatore del file su cui scrivere (il file deve essere stato aperto in precedenza) array contenente i dati da salvare formato specifica il formato in cui i dati verranno salvati Formati principali: char, int8, int16, int32, int64, float32, float64 (i numeri indicano il numero di bit usati per rappresentare i valori) formato è facoltativo La scrittura di una matrice viene effettuata per colonne 23

24 fread [array cont]=fread(fid, dim, formato) I dati letti vengono memorizzati in array cont indica il numero di valori effettivamente letti dal file fid è identificatore del file da cui leggere (il file deve essere stato aperto in precedenza) dim è la dimensione dei dati da leggere: n: legge esattamente n valori Inf: legge fino alla fine del file [n m]: legge esattamente n*m valori. Dopo l esecuzione di questa istruzione array sarà una matrice n*m contenente tutti i valori letti formato specifica il formato in cui i dati verranno letti Formati principali: char, int8, int16, int32, int64, float32, float64 (i numeri indicano il numero di bit usati per rappresentare i valori) formato è facoltativo 24

25 Esempi di scrittura/lettura di un file binario a=1:10; filename=input('inserisci un nome di file ', 's'); [fid msg]=fopen(filename, 'w'); if(fid>0) cont=fwrite(fid, a, 'int32'); disp([num2str(cont) ' valori scritti...']); fclose(fid); else end disp('errore!'); 25

26 Esempi di scrittura/lettura di un file binario filename=input('inserisci un nome di file ', 's'); [fid msg]=fopen(filename, 'r'); if(fid>0) [vett cont]=fread(fid, Inf, 'int32'); disp([num2str(cont) ' valori letti...']); fclose(fid); else disp('errore!'); end 26

27 feof status = feof(fid) La funzione restituisce 1 se abbiamo raggiunto la fine del file (cioè se abbiamo fatto una lettura oltre l ultimo dato valido) Esempio:... [a cont]=fread(fid, 1, 'float64'); while ~feof(fid) end... fprintf('numero: %c\n',a); [a cont]=fread(fid, 1, 'float64'); Il controllo di fine file può essere effettuato anche verificando se cont è minore della quantità di dati che si voleva leggere (esempio: cont==0) 27

28 fprintf cont = fprintf(fid, formato, var1, var2,...) fprintf può essere utilizzata anche per scrivere su file Va specificato come primo parametro il descrittore del file fid a=rand(1,1000); filename=input('inserisci un nome di file '); [fid msg]=fopen(filename, 'wt'); if(fid>0) for i=1:1000 fprintf (fid, '%f\n',a(i)); end fclose(fid); else end disp('errore!'); 28

29 fscanf [array cont]=fscanf(fid, formato, dim) I dati letti vengono memorizzati in array cont indica il numero di valori effettivamente letti dal file fid è identificatore del file da cui leggere (il file deve essere stato aperto in precedenza) formato: è la stringa di formato (uguale a quella della fprintf) dim è la dimensione dei dati da leggere: n: legge esattamente n valori Inf: legge fino alla fine del file [n m]: legge esattamente n*m valori. Dopo l esecuzione di questa istruzione array sarà una matrice n*m contenente tutti i valori letti 29

30 fscanf fscanf ha lo stesso prototipo e funzionamento della fread ma su file testuali Si consideri un file testuale contenente i seguenti dati il cui descrittore è contenuto in fid: La scanf può essere utilizzata per costruire diverse strutture dati dai valori contenuti nel file: [z cont] = fscanf(fid, '%f'); z è un array: z=[ ] [z cont] = fscanf(fid, '%f', [2 2]); z è una matrice: z=[10 20; 30 40] 30

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