§ 25. Организация ввода и вывода данных с использованием файлов

Определения и обозначения

Текстовый файл — последовательность символов, организованная в строки. В нём могут храниться числа, слова и другие данные в понятном человеку виде. В отличие от ввода с клавиатуры, файл уже содержит подготовленную информацию и позволяет повторно использовать её без нового набора.

Файловая переменная — переменная специального файлового типа, через которую программа обращается к файлу. Она не является самим содержимым файла и не заменяет обычные переменные для чисел или строк. Такая переменная нужна, чтобы команды понимали, с каким открытым файлом выполнять операцию.

Связь файловой переменной с файлом — указание, какой файл на диске будет обрабатываться через эту переменную. После связывания программа знает имя и расположение нужного объекта. Без этого шага файловая переменная не указывает на источник или место назначения данных.

Файловый ввод и вывод — чтение данных из файла в программу и запись данных программы в файл. При вводе значения попадают в переменные, а при выводе подготовленные значения сохраняются на диске. Эти операции позволяют отделить обработку данных от их хранения.

Как это устроено

Файлы нужны программе потому, что данные, введённые во время запуска, обычно исчезают после его завершения. Если сохранить исходные сведения в файле, их можно использовать снова, а результаты вычислений — открыть позднее. Кроме того, файл удобнее клавиатуры для больших наборов данных: программа получает сотни или тысячи значений одинаковым способом.

Работа начинается с объявления файловой переменной и её связывания с именем файла. Затем файл открывают в нужном режиме, выполняют чтение или запись и обязательно закрывают. Такая последовательность разделяет подготовку доступа, основную обработку и завершение работы, поэтому легче проверить каждый этап.

Режим чтения выбирают для уже существующего файла, из которого нужно получать данные. Режим записи предназначен для создания файла с результатами или занесения в него новых данных; при этом старое содержимое может быть заменено. Если выбрать чтение для отсутствующего файла или запись вместо чтения, нужная операция не выполнится либо данные будут потеряны.

Команда чтения берёт очередное значение из файла и передаёт его переменной программы, где его можно сравнить или использовать в вычислениях. Команда записи, наоборот, получает значение из переменной и помещает его в файл. При построчной обработке за один шаг рассматривают всю строку, а при обработке отдельных значений выделяют элементы, например числа, независимо от границ строки.

Закрытие завершает работу программы с файлом и сообщает системе, что дальнейшие операции через эту файловую переменную не выполняются. При записи часть информации может временно находиться в буфере, поэтому закрытие помогает действительно сохранить её на диске. Оно также освобождает системные ресурсы и предотвращает конфликт при следующем обращении к файлу.

Операции при работе с текстовым файлом

Таблица показывает полный путь от объявления файловой переменной до завершения работы. Для каждой операции проверяйте не только название команды, но и состояние файла: связан ли он с нужным именем и выбран ли подходящий режим. Такой порядок удобно использовать как памятку при составлении и проверке программы.

Разбор задач

Одно число из файла

Условие. В заранее подготовленном текстовом файле находится одно число. Нужно прочитать его и вывести на экран, не вводя число с клавиатуры.

1. Объявите файловую переменную и свяжите её с именем подготовленного файла. Это указывает программе источник данных.
2. Откройте файл для чтения, затем выполните чтение в числовую переменную. Если в файле записано 27, переменная после операции получит значение 27.
3. Выведите переменную на экран и закройте файл. Закрытие ставится после последней операции чтения, а не до неё.

Ответ. Программа получает число из файла, передаёт его переменной и выводит значение 27. Главное здесь — не перепутать файловую переменную с переменной, в которую попадает число.

Сумма чисел и запись результата

Условие. В одном файле записано несколько чисел, а сумму нужно сохранить в другом файле. Требуется разделить чтение, вычисление и запись, чтобы каждый файл использовался в подходящем режиме.

1. Свяжите первую файловую переменную с исходным файлом и откройте его для чтения. Последовательно считывайте числа, добавляя каждое к переменной-сумме.
2. Когда данные закончатся, закройте исходный файл. Обработка должна завершиться до открытия файла результата, чтобы роли файлов не смешивались.
3. Свяжите вторую файловую переменную с новым файлом и откройте его для записи. Запишите в него полученную сумму и закройте этот файл.

Ответ. Если в исходном файле находятся 4, 6 и 10, в файл результата будет записано 20. Проверять нужно два независимых потока: все ли числа прочитаны и действительно ли сумма записана во второй файл.

Самый дорогой товар

Условие. Строки файла содержат название товара и его цену. Нужно найти товар с наибольшей ценой и записать его название и цену в новый файл.

1. Откройте исходный файл для чтения и подготовьте переменные для названия и цены лучшего товара. До чтения первой строки удобно считать первый товар начальным максимумом.
2. Читайте строки по очереди, выделяйте название и цену и сравнивайте цену с текущим максимумом. Если новая цена больше, заменяйте сохранённые название и цену.
3. После обработки всех строк закройте исходный файл. Откройте файл результата для записи, выведите найденные данные и закройте его.

Ответ. В результате в новом файле останется название товара с максимальной ценой и сама цена. Инициализация первым товаром позволяет корректно работать даже тогда, когда все цены положительные или их порядок заранее неизвестен.

Типичные ошибки

Обращение до связывания. Ученик начинает читать или записывать, не указав файл для файловой переменной. Ошибка возникает из-за смешения имени переменной и имени файла. Проверьте, стоит ли связывание до открытия и первой операции.

Неверный режим или отсутствующий файл. Чтение файла, которого нет, невозможно, а открытие для записи может стереть старое содержимое. Так происходит, когда режим выбирают по привычке, не учитывая цель задачи. Сверьте наличие файла, направление передачи данных и допустимость замены.

Путаница файла и переменной. Само число или строка не появляется в переменной автоматически: его нужно явно прочитать. Перед записью, наоборот, в переменной уже должно быть подготовленное значение. Проверьте, есть ли команда чтения перед обработкой и команда записи после вычислений.

Забыто закрытие. Незакрытый файл может сохранить результат не полностью и продолжать занимать системный ресурс. Иногда закрывают не ту файловую переменную, особенно если их несколько. Сопоставьте каждое открытие с закрытием и проверьте их порядок.

Связь с другими темами

До изучения файлового ввода нужны переменные, типы данных, обычный ввод и вывод, а также последовательная обработка данных. Эти знания помогают понять, куда попадает прочитанное значение и как использовать его в вычислениях. Файл меняет источник данных, но не отменяет базовые операции с переменными.

Работа с файлами пригодится при обработке больших наборов данных, изучении структур данных и создании программ, сохраняющих результаты между запусками. На этой основе можно строить более сложные алгоритмы обработки таблиц и списков. Файл становится способом долговременного хранения информации вне памяти одного запуска.

Что запомнить

• Файловая переменная служит для обращения программы к файлу.
• Перед операциями с файлом его связывают с именем и открывают в подходящем режиме.
• Чтение переносит данные из файла в программу.
• Запись переносит данные из программы в файл.
• Режим открытия определяет, можно ли читать файл или записывать в него.
• После завершения работы файл закрывают.