Manipulando Arquivos e Plotando Grá cos
por Vitor Pereira Bezzan 24/02/10
1 Objetivos
O objetivo deste documento é familiarizar o aluno com os métodos necessários para imprimir dados em arquivo utilizando-se as linguagens de programação C/C++ e depois utilizar estes dados de forma consistente no programa de grá cos xmgr. Para tanto é necessário um compilador C/C++, como o gcc (várias distro Linux e Windows) e o programa xmgr que está disponível para várias distro Linux e Mac OS X.
2 Manipulando arquivos
Para manipular arquivos em C/C++ é necessário apontar ao compilador uma variável que receberá a locação do arquivo e seu nome. Para tanto, utilizaremos um tipo ponteiro de arquivo, cuja de nição está disponível em stdio.h:
FILE *arquivo1;
Com o ponteiro criado, é necessário agora fazer com que ele "aponte" para alguma direção, ou seja, nosso arquivo.
2.1 fopen()
Façamos agora com que nosso ponteiro aponte para o arquivo que necessitamos. Trataremos de arquivos localizados no mesmo diretório por praticidade. Para tanto, utilizaremos a função
fopen(nome_do_arquivo,modo_de_trabalho);
Onde "nome do arquivo" é uma string que contém o nome do arquivo a ser criado/editado/aberto e "modo de trabalho é uma string que guarda os detalhes especí cos de como o programa vai manipular o arquivo. Por exemplo, r abre um arquivo existente no modo somente leitura, w cria um arquivo vazio pronto para ser editado e a entra no modo append, o que signi ca que a edição começa do nal do arquivo já existente. Portanto o código seguinte, arquivo1=fopen("saida.dat","w");
faz com que o ponteiro arquivo1 aponte para o arquivo saida.dat no modo de escrita (ou seja, um novo arquivo será criado no mesmo diretório do programa executável).
2.1.1 Prevendo erros em fopen()
Todo acesso ao disco rígido é suscetível a erros e portanto pode ocorrer do arquivo não ser aberto com sucesso por fopen. Neste caso, o programa retornará um ponteiro nulo, que pode ser detectado pelo seguinte código de exemplo:
if(!arquivo){
cout<<"Erro na abertura de arquivo! Dados nao serao salvos!"<<endl; ...
}else{ ... }
2.2 Adicionando informação ao arquivo
Para exibir informações na tela, usa-se em C as tradicionais funções printf() e em C++ usa-se a linha de comando cout. Para escrever em arquivos, o procedimento é totalmente análogo através das funções
fprintf(ponteiro_de_arquivo,string_a_ser_escrita,argumentos...); fscanf(ponteiro_de_arquivo,string_a_ser_escrita,argumentos...);
Onde os mesmos caracteres de controle e os mesmos tipos de argumentos utilizados em printf() podem ser utilizados em fprintf() (com o cuidado de setar sempre o arquivo a escrever por meio de "ponteiro de arquivo"):
printf("Esta mensagem será escrita na tela\n %d",numero1);
fprintf(arquivo1,"Esta mensagem será escrita no arquivo1\n %d",numero1);
Trabalhar com posicionamento no arquivo pronto em C/C++ é muito dí cil e anti-intuitivo. Então é recomendado que a formatação esteja perfeita desde a escrita para evitar trabalho desnecessário.
2.3 Fechando o arquivo
Ao terminar o processo de escrita no arquivo, é necessário fechá-lo antes de nalizar o programa. Finalizar um programa sem antes fechar o arquivo pode ocasionar na perda dos dados já gravados e talvez danos ainda piores na superfície de seu disco rígido. Para tanto, o comando fclose("ponteiro") é utilizado.
int fecha_arquivo=fclose(arquivo);
Onde a função retorna 0 se o arquivo foi fechado corretamente ou um outro número qualquer se houve erro. 2.3.1 Prevendo erros em fclose()
Baseado nas informações anteriores, o seguinte código pode detectar um erro no processo de fechamento de arquivo: if(fecha_arquivo!=0){
cout<<"Erro no fechamento do arquivo!"<<endl; ...
}else{ ... }
2.4 Código-Exemplo
A seguir um código-exemplo de um programa que imprime em arquivo os primeiros 100 inteiros e seus respectivos quadrados, separados por tabulações:
#include "stdio.h" #include "math.h" #include <iostream> using namespace std;
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[]) {
FILE *arquivo1;
arquivo1=fopen("teste.txt","w"); //Testa abertura
if(!arquivo1)
cout<<"Erro na abertura de arquivo!"<<endl; //Procede...
for(int num=0;num<=100;num++){
fprintf(arquivo1,"%d\t%d\n",num,pow(num,2)); }
int fecha_arquivo=fclose(arquivo1); if(fecha_arquivo!=0)
cout<<"Erro no fechamento de arquivo!"<<endl; return 0;
}
2.5 Biblioteca C/C++
Tendo em mente como arquivos são tratados em C/C++, segue abaixo uma lista de funções que podem ser utilizadas para o mesmo propósito. Todas elas são análogas as funções de impressão na tela.
int fputs ( const char * str, FILE * stream ); int fputc ( int character, FILE * stream );
size_t fwrite ( const void * ptr, size_t size, size_t count, FILE * stream ); int fscanf ( FILE * stream, const char * format, ... );
Muitas outras funções alem destas podem ser encontradas na referência padrão para a linguagem, que está localizada no sítio http://www.cplusplus.com.
3 Plotando grá cos
Para plotar grá cos utilizaremos a ferramenta xmgr, que está disponível para várias plataformas, incluindo Linux e Mac OS X, necessitando-se apenas de uma pequena alteração no Make le. Segue abaixo uma visão geral do programa depois de instalado.
Antes de começarmos, precisamos saber como os dados tem que ser escritos no arquivo (que pode ser .txt ou .dat). Eles devem estar posicionados preferencialmente em colunas, separados por espaço ou tabulações. Tendo isso em mãos, vamos adicionar estes dados no grá co.
3.1 Adicionando dados
Tendo os dados tabulados de maneira correta, basta seguir no menu "File" (colorido com roxo) e entrar no submenu "Read"->"Block Data". A seguinte janela deve aparecer:
Neste menu basta especi car o caminho do arquivo que servirá de base dos dados. Para tanto, selecione o caminho em "selection". Feito isso, chegamos a hora da verdade:
Basta então selecionar as colunas do arquivo correspondentes a cada um dos eixos. Para adicionar barras de erro, basta selecionar as colunas referentes a "E". Terminado o processo, basta clicar em "Accept". O grá co será desenhado na tela.
3.2 Scaling
Depois de adicionados os dados, o grá co ainda está determinado em [0, 1] × [0, 1]. Para exibi-lo todo, basta apertar o botão de automatic-scaling, que formatará o grá co corretamente. Tal botão é o que aparece na gura inicial circundado de azul na esquerda. Os outros botões são auto-explicativos. As setas movimentam o grá co, a lupa é responsável pelo zoom (após uma seleção com o mouse na área do grá co).
3.3 Adicionando títulos e legendas
Para adicionar títulos e legendas, basta clicar duas vezes nas áreas do grá co em vermelho e verde. Quando a janela aparecer, basta digitar o desejado nas áreas resevadas a texto. Para modi car o alfabeto utilizado, usa-se uma barra invertida acompanhada por um número. Por exemplo, para escrever caracteres em letras gregas, usa-se 8. Para o alfabeto latino, 4. Para superscrito usa-se S, subscrito s e para retornar N.
3.4 Transformações
A razão deste programa ser utilizado não é somente sua utilidade em plotar grá cos. Em "Data"->"Transformations" é possível realizar várias operações com os dados presentes nos grá cos, desde Splines e Tranformadas de Fourier (DFT e FFT). Estas operações são apresentadas em sistema user-friendly e não serão discutidas com detalhe aqui. Além disso, é possível fazer várias operações com os grá cos, e avaliar expressões analíticas complexas.
References
[1] Referência Padrão da linguagem C/C++, http://www.cplusplus.com [2] Referência Padrão do xmgr, http://plasma-gate.weizmann.ac.il/Xmgr/
