Константы 5 страница

Преобразование координат используют при изменении масштаба изображения, переносе и повороте изображений. Рассмотрим линейные преобразования координат двумерных объектов. Такие преобразования выполняются с помощью соответствующих формул.

Предположим, что в декартовой системе координат задана плоская геометрическая фигура и — координаты одной из её точек. Пусть координаты этой же точки после преобразования. Тогда параллельное перемещение фигуры на пикселей вдоль оси 0x и на пикселей вдоль оси 0y можно выполнить с помощью формул:

;

.

Растяжение фигуры в и раз выполняется на основе соотношений

;

.

Поворот фигуры вокруг начала координат на угол :

;

.

В ходе разработки анимационных программ необходимо создавать эффект перемещения графических объектов. Простейший способ реализации этого эффекта заключается в том, чтобы нарисовать объект соответствующим цветом, а затем скрыть его путем повторного перерисовывания цветом фона. Затем изобразить объект в новых координатах. С целью повышения быстродействия программы при обработке изображений больших размеров их сначала копируют в оперативную память, а затем выводят на экран их копии в требуемых координатах. Для этого используют функции

void getimage (int x1, int y1, int x2, int y2, void far *bitmap) ;

void putimage (int x, int y, void far *bitmap, int op).

Функция getimage сохраняет в памяти изображение, очерченное прямоугольником, левым верхним углом которого является точка (x1 , y1), а правым нижним — точка (x2 , y2). Изображение сохраняется в памяти по указателю bitmap. Объём памяти, необходимый для хранения изображения, можно определить с помощью функции

imagesize (int x1, int y1, int x2, int y2) ;

Возвращаемое ею значение можно непосредственно передавать одной из функций для выделения оперативной памяти.

Функция putimage восстанавливает изображение на экране в координатах левого верхнего угла (x , y). Параметр op, принимающий возможные значения от 0 до 4, обозначает способ взаимодействия новой копии изображения с изображением, которое уже имеется на экране. В простейшем случае, когда op=0, происходит простое копирование изображения из памяти. Значение op=1 позволяет выполнять побитовую операцию «исключающего или» над содержимым оперативной памяти и видеобуфера для каждого пикселя. Это дает возможность удалить изображение в тех точках экрана, где помещен его оригинал. Если эту операцию выполнить дважды для одних и тех же координат экрана, то изображение не изменится. Это весьма полезно при программировании движущихся по экрану объектов.

Для того, чтобы движущийся по экрану объект отображался в каждой позиции определенное заданное время необходимо предусмотреть приостановление выполнения программы после вывода объекта на экран. Выполнить приостановку программы можно с помощью следующей функции

delay (unsigned int milliseconds) ;

Функция delay приостанавливает выполнение программы на время, определяемое переменной milliseconds, заданное в миллисекундах. Для использования функции delay необходимо подключить библиотеку <dos.h>.

6. Операции над строками и файлами в языке С/С++

6.1. Функции ввода и вывод

Функции ввода и вывода содержатся в библиотеках, как показано на рис. 6.1.

Рисунок 6.1 — Функции ввода и вывода в языках С и С++

6.1.1. Ввод и вывод средствами С

6.1.1.1. Функция getchar()

Формат функции:

int getchar(void) ;

Функция возвращает (передаёт, считывает) в программу символ в форме int из стандартного ввода (клавиатуры). Если символ не может быть прочитан, то функция возвращает значение 0x E0F.

6.1.1.2. Функция putchar()

Формат функции:

int putchar(int ch) ;

Функция выводит на стандартное устройство вывода (на экран монитора) символ ch. Если вывод символа был успешным, то функция передает в программу значение ch, в противном случае возвращается 0x E0F.

Пример:

#include <stdio.h>

void main

{ /* ====== Объявление переменных ====== */

int a; // – считываемый / передаваемый символ

/*====== Начало выполнения программы ====== */

a=getchar( ) ; // – считывание символа с клавиатуры

putchar (a) ; // – вывод символа на экран

/*====== Завершение программы ====== */

return ;

}

6.1.1.3. Функция gets()

Формат:

char *gets(char *s) ;

Функция читает символы с клавиатуры до появления символа новой строки и помещает их в строку s (сам символ новой строки в S не включается). Функция возвращает в программу (передает в программу) указатель на s.

6.1.1.4. Функция puts()

Формат:

int puts(char *s) ;

Функция выводит строку s на стандартное устройство вывода (экран монитора), добавляя в конце символ новой строки. При удачном выводе функция возвращает неотрицательное значение, при ошибке — 0x E0F.

6.1.1.5. Функции printf() и scanf()

Формат:

int printf (const char [[format]…] [, arg 1, …] ) ;

Функция printf выводит на стандартное устройство вывода значения переменных arg 1, … в формате, определённом строкой format.

Формат:

int scanf (const char [ [format]… ] [, arg1 , …] ) ;

Функция scanf вводит строку аргументов (переменных) arg1 , … и т.д. в формате, определённом строкой format, со стандартного устройства ввода. Функция возвращает число, равное количеству аргументов (переменных), которым присвоено значение.

Рассмотрим спецификации формата функций printf() и scanf() и модификаторы:

%[флаг] [ширина] [.точность] [h | l | L] символ_формата ;

Здесь:

[флаг] — задает выравнивание и наличие знака числа:

‘–’ — выравнивание числа по левому краю поля вывода;

‘+’ — печатать числа всегда со знаком;

‘пробел’ — если первая литера не является знаком, что числу должен предшествовать пробел;

[ширина] — задает минимальное количество позиций, отводимых под выводимое/вводимое значение;

[точность] — задает количество позиций, отводимых под дробную часть числа;

[модификатор] — задает спецификатор типа аргумента:

‘h’ — аргумент выводится/вводится как short или unsigned short;

‘l’ — аргумент выводится/вводится как long или unsigned long;

‘L’ — аргумент выводится/вводится как long double;

[символ_формата] — задает тип выводимого/считываемого объекта:

‘с’ — (char)единичная литера;

‘s’ — (char *)строка;

‘d’, ‘i’ — (int)знаковая десятичная запись;

‘o’ — (int) беззнаковая восьмеричная запись;

‘U’ — (int)беззнаковое десятичное целое;

‘X’, ‘x’ — (int) беззнаковая шестнадцатеричная запись;

‘f’ — (double)вещест-е число с фиксирован-й точкой;

‘E’, ‘e’ — (double)вещест-е число с плавающей точкой;

‘G’, ‘g’ — (double)вещест-е число в виде %f или %е

в зависимости от значения;

‘P’ — (void *)указатель (только для printf());

‘%’ — знак процента ‘%’ (только для printf());

Пример:

char *city = ''Sevastopol'' ;

double temp = 18.4 ;

printf(''Atmospheric temperature in %s is %6.2f C. \n'' , city, temp) ;

Результат на экране монитора:

Atmospheric temperature in Sevastopol is 18.40 C.

6.1.2. Ввод и вывод средствами С++

В С++ ввод и вывод осуществляются с помощью потоков.

Поток — абстрактное понятие, обозначающее перенос данных от источника к приёмнику.

Чтение из потока называют извлечением из потока: >> (для входных потоков).

Вывод в поток называют помещением в поток: << (для выходных потоков).

Базовым классом потоков ввода и вывода является класс ios, описанный в заголовочном файле <ios.h>.

Потоковые объекты ввода/вывода (форматируемые):

сin — связывается с клавиатурой (входные потоки с буфером);

сout — связывается с экраном (выходные потоки с буфером);

cerr — связывается с экраном для вывода сообщений об ошибках (выходные потоки без буфера);

clog — связывается с экраном для вывода сообщений об ошибках (выходные потоки с буфером).

Функции (методы) ввода/вывода (неформатируемые):

get () — возвращает считанный из потока код символа или код ошибки 0x E0F;

get (ch) — возвращает ссылку на поток, из которого выполнялось чтение, и записывает извлеченный символ в ‘ch’.

put (ch) — выводит в поток символ ‘ch’ и возвращает ссылку на поток.

Способы форматирования данных в потоковых классах:

— с помощью флагов;

— с помощью манипуляторов;

— с помощью форматирующих методов.

Флаги — отдельные биты, объединённые в поле x_flays типа long класса ios.

6.1.2.1 Форматирование данных с помощью флагов и методов

Поля класса ios, используемые при форматировании:

int x_flags — отдельные биты форматирования, объединенные в поле типа long;

int x_width — минимальная ширина поля вывода;

int x_precision — кол-во цифр в дробной части при выводе вещественных чисел с фиксированной точкой или общее ко-во значащих цифр при выводе в форме с мантиссой и порядком;

int x_fill — символ заполнения поля вывода.

Флаги форматирования данных в потоковых классах представлены в таблице 6.1.

Таблица 6.1 — Флаги форматирования данных в потоковых классах

Управление флагами поля x_flags c помощью методов flags, setf и unsetf:

long ios :: flags( ) — возвращает текущие флаги потока;

long ios :: flags(long) — присваивает флагам значение параметра;

long ios :: setf(long, long) — присваивает флагам, биты которых установлены в первом параметре, значение битов второго параметра;

long ios :: setf(long) — устанавливает флаги, биты которых установлены в параметре;

long ios :: unsetf(long) — сбрасывает флаги, биты которых установлены в параметре.

Примечание:

— все функции (методы) возвращают прежние значения флагов;

— перед установкой некоторых флагов требуется сбросить флаги, которые не могут быть установлены одновременно с ними. Для этого используют второй параметр метода setf статические константы класса ios:

adjustfiled (left | right | internal) — выравнивание;

basefiled (dec | oct | hex) — система счисления;

floatfiled (scientific | fixed) — представление дробных чисел.

Управление полями x_width, x_precision и x_fill с помощью методов width, precision и fill:

int ios :: width( ) — возвращает значение ширины поля вывода;

int ios :: width(int) — устанавливает ширину поля вывода в соответствии со значением параметра;

int ios :: precision( ) — возвращает значение точности представления при выводе вещественных чисел;

int ios :: precision(int) — устанавливает значение точности представления при выводе вещественных чисел;

char fill( ) — возвращает текущий символ заполнения;

char fill(char) — устанавливает значение текущего символа заполнения.

Пример (форматированный вывод):

…

cout.width(10);

cout.precision(3) , cout.setf(ios :: showpoint) ;

cout.setf(ios :: left , ios :: adjustfield) ;

cout.setf(ios :: fixed , ios :: floatfield) ;

cout<<a ;

…

cout.width(7) ;

cout.setf(ios :: hex | ios :: showbase | ios :: uppercase) ;

cout<<b ;

Пример (неформатированный ввод/вывод):

#include <iostream.h>

void main()

{

int const n=4 ;

int i;

char b[n] ;

for(i=0; i<n; i++)

{ cin.get(b[i]) ; } //<– –b[i]=cin.get();

for(i=n–1; i>=0; i––)

{ cout.put(b[i]) ; }

}

Результат выполнения программы:

Ввод: abcd <ENTER>

На экране: abcd

dcba

6.1.2.2. Форматирование данных с помощью манипуляторов

Манипуляторы — это функции, которые включаются в цепочку операций помещения и извлечения для форматирования данных.

Манипуляторы разделяются на:

— простые (без аргументов);

— параметризированные (требующие указания аргументов).

Особенности использования манипуляторов:

— использование манипуляторов требует подключения библиотечного файла <iomanip.h> ;

— изменение системы счисления действует до следующего явного изменения системы счисления;

— применение манипуляторов удобнее методов установки флагов форматирования.

Рассмотрим простые манипуляторы:

dec — устанавливает при вводе и выводе флаг десятичной системы счисления;

oct — устанавливает при вводе и выводе флаг восьмеричной системы счисления;

hex — устанавливает при вводе и выводе флаг шестнадцатеричной системы счисления;

ws — устанавливает при вводе извлечение пробельных символов;

endl — при выводе включает в поток символ новой строки и выгружает буфер;

ends — при выводе включает в поток нулевой символ;

flush — при выводе выгружает буфер.

Пример:

cout<<13<<hex<<' '<<13<<oct<<' '<<13<<endl;

На экране появится надпись:

13 d 15

Рассмотрим параметризированные манипуляторы <iomanip.h>:

setbase(int n) — задаёт основание системы счисления (n=8, 16, 10 или 0);

resetiosflags(long) — сбрасывает флаги состояния потока;

setiosflags(long) — устанавливает флаги состояния потока;

setfill(int) — устанавливает символ-заполнитель;

setprecision(int) — устанавливает точность вещественных чисел;

setw(int) — устанавливает максимальную ширину поля вывода.

Пример:

//параметризованные манипуляторы:

double d[] = {1.234, -12.34567, 123.456789, -1.234,0.00001};

cout <<setfill(‘.’)<<setprecision(4)

<<setiosflags(ios::showpoint | ios::fixed);

for(int i=0; i<5; i++) cout<<setw(12)<<d[i]<<endl ;

Результат выполнения программы (на экране):

......1.2340

..–12.3457

..123.4568

….–1.2340

……0.0000

6.2. Функции файлового ввода и вывода

Функции ввода и вывода содержатся в библиотеках, представленных на рис. 6.2.

Рисунок 6.2 — Функции ввода и вывода в языках С и С++

Примечание:

— файловый ввод и вывод осуществляется с помощью потокового ввода-вывода;

— перед работой с файлом необходимо открыть файловый поток;

— после работы с файлом необходимо закрыть файловый поток.

Файлы могут быть текстовые и бинарные. На рис. 6.3. представлены их основные отличия.

Рисунок 6.3 — Основные особенности текстовых и бинарных файлов

6.2.1. Файловый ввод и вывод средствами С

Формат объявления/открытия файлового потока:

FILE *имя_потока [ = fopen(const char *имя_файла,

const char *режим_открытия)] ;

Здесь:

режим_открытия — задает режим ввода/вывода:

r — файл открывается только для чтения;

w — файл создается только для записи (стирает предыдущий);

a — файл открывается для добавления данных в конец файла, чтение не разрешено;

r+ — существующий файл открывается для чтения и записи;

w+ — создается новый файл для чтения и записи (стирает предыдущий);

a+ — файл открывается для чтения и добавления данных в конец файла; если файл не существует, то он создается;

t — файл создается или открывается как текстовый (по умолчанию);

b — файл создается или открывается как бинарный.

При успешном открытии потока функция возвращает в программу указатель на структуру типа FILE, если поток открыть не удалось, то возвращает указатель на NULL.

Формат закрытия файлового потока:

fclose(*имя_потока) ;

Примечание:

— ввод/вывод в поток осуществляется через буферы;

— размеры буфера можно изменять с помощью функций setbuf и setvbuf;

— перед закрытием потока вся информация из буферов потока выгружается на диск;

— закрывать поток необходимо всегда, иначе возможна потеря данных.

Пример:

FILE *f_p = fopen (“myfile.txt”, “rt”);

…

fclose (f_p) ;

Примечания:

— при открытии файла на чтение/запись с ним связывается структура FILE. Данная структура содержит для каждого открытого файла счетчик положения текущей записи;

— сразу после открытия файла значение счетчика равно нулю;

— каждая операция ввода или вывода вызывает приращение счетчика.

Получить значение счетчика можно с помощью функций:

long int ftell (FILE *имя_потока) ;

long int fgetpos (FILE *имя_потока, *позиция_в_файле) ;

Примечание:

— функция ftell возвращает текущее значение счетчика в потоке;

— функция fgetpos возвращает значение текущей позиции счетчика в файле, который связан с потоком, и копирует значение счетчика по адресу *позиция_в_файле.

Установить значение счетчика можно с помощью функций fseek, fsetpos, fgetpos, rewind, fgetc.

Формат записи функции fseek:

int fseek (FILE *имя_потока, long смещение, int позиция) ;

Функция fseek — помещает текущую позицию в файле (счетчик) на величину ‘смещение’ в байтах относительно положения ‘позиция’:

SEEK_SET (= 0) — начало файла;

SEEK_CUR (= 1) — текущая позиция в файле;

SEEK_END (= 2) — конец файла.

Формат записи функции fsetpos:

int fsetpos (FILE *имя_потока, const позиция) ;

Функция fsetpos — перемещает текущую позицию в файле на позицию ‘позиция’, предварительно полученную с помощью функции fgetpos.

Формат записи функции rewind:

void rewind (FILE *имя_потока) ;

Функция rewind — устанавливает счетчик на начало потока и очищает флаги ошибок в потоке.

Формат функции ввода символа из файлового потока fgetc:

int fgetc (FILE *имя_потока) ;

Примечание:

— функция fgetc считывает символ из файлового потока;

— при удачном считывании символа возвращает в программу код символа;

— если была выполнена попытка прочесть конец файла или произошла ошибка чтения, то в программу передается код 0xE0F.

Формат функции вывода символа в файловый поток fputc:

int fputc (int ch, FILE *имя_потока) ;

Примечание:

— функция fputc записывает символ ch в файловый поток;

— при удачной записи символа возвращает в программу код записанного символа;

— если произошла ошибка записи кода в поток, то в программу передается код 0xE0F.

Формат функции ввода строки символов из файлового потока fgets:

char* fgets (char *s, int N, FILE *имя_потока) ;

Примечание:

— функция fgets считывает не более N–1 байт из файлового потока в строку s;

— прекращает чтение, если встретился символ перехода на новую строку ‘\n’ или конец файла. Символ ‘\n’ не отбрасывается, а помещается в конец строки s. В переменную s добавляется символ конца строки ‘\0’;

— в случае успешного чтения функция передаёт в программу указатель на строку s;

— при ошибке чтения или достижении конца файла в программу передается указатель на NULL.

Формат функции вывода строки символов в файловый поток fputs:

int fputs (const char *s, FILE *имя_потока) ;

Примечание:

— функция fputs записывает строку символов в поток;

— символ конца строки в поток не записывается;

— при ошибке записи в программу возвращается код 0xE0F, в противном случае — неотрицательное число.

Формат функции форматированного ввода из файлового потока fscanf:

int fscanf (FILE *имя_потока, const char *format [, a1, a2, …]) ;

Примечание:

— функция fscanf вводит из файлового потока строку аргументов a1, a2, … в формате, определенном строкой format;

— в программу функция передает количество переменных, которым присвоено значение;

— функция использует те же способы форматирования, что и функция scanf().

Формат функции форматированного вывода в файловый поток fprintf:

int fprintf (FILE *имя_потока, const char *format [, a1, a2, …]) ;

Примечание:

— функция fprintf выводит в файловый поток строку аргументов a1, a2, … в формате, указанном в строке format;

— в программу функция передает количество записанных аргументов;

— функция использует те же способы форматирования, что и функция printf().

Формат функции проверки достижения конца файла feof:

int feof (FILE *имя_потока) ;

Примечание:

— функция feof проверяет достижение конца файла;

— если конец файла не достигнут, то функция возвращает значение ‘0’, иначе — код 0xE0F.

Формат функции блочного ввода из файлового потока fread:

size_t fread (void *buf, size_t size, size_t N, FILE *имя_потока) ;

Примечание:

— функция fread считывает N блоков по size байт в область заданную указателем *buf из файлового потока;

— в программу функция возвращает количество прочитанных блоков, которое может быть меньше, если произошла ошибка или встретился конец файла;

— размер типа size_t указывает в соответствии со считываемым типом данных.

Формат функции блочного вывода в файловый поток fwrite:

size_t fwrite (const void *buf, size_t size, size_t N, FILE *имя_потока) ;

Примечание:

— функция fwrite записывает N блоков по size байт из области заданной указателем *buf в файловый поток;

— в программу функция возвращает количество записанных блоков;

— размер типа size_t указывает в соответствии с записываемым типом данных.

6.2.2. Файловый ввод и вывод с использованием классов языка С++

Формат объявления/открытия файлового потока:

fstream_class *имя_потока ( const char *имя_файла,

int режим_открытия ) ;

Здесь:

fstream_class — задает потоковый класс ввода/вывода:

fstream — потоковый класс для ввода/вывода в файл;

ifstream — потоковый класс для ввода из файла;

ofstream — потоковый класс для вывода в файл.

режим_открытия — задает режим открытия потока:

ios :: in — открыть для чтения;

ios :: out — открыть для записи;

ios :: ate — установить указатель на конец файла;

ios :: app — открыть для добавления данных в конец;

ios :: trunc — если файл существует, то удалить;

ios :: nocreate — если файл не существует, то выдать ошибку;

ios :: noreplace — если файл существует, то выдать ошибку;

ios :: binary — открыть в двоичном режиме.

Пример:

ifstream filein (“text.txt”, ios :: in) ;

ofstream fileout (“data.dat”, ios :: out | ios :: trunc | ios :: binary) ;

Примечания:

— в примере определяются два объекта filein и fileout входных потоков ifstream и выходных потоков ofstream;

— с указанными объектами можно работать также как со стандартными объектами cin и cout, т.е. использовать операции помещения в поток ‘<<’ и извлечения из потока ‘>>’, флаги форматирования, манипуляторы, методы, состояние потоков, использовать функции get и др.

Формат закрытия файлового потока:

имя_потока.close( ) ;

Примечания:

— функция-метод close() закрывает файловый поток;

— при выходе объекта из области видимости или завершении программы файловый поток закрывается автоматически.

Формат функции проверки достижения конца файла:

имя_потока.eof ( ) ;

Примечания:

— функция eof() класса ios проверяет достижение конца файла;

— если конец файла не достигнут, то функция возвращает значение ‘0’.

Произвольный доступ к записям файлов реализуется двумя методами:

имя_потока.seekg (смещение, ios :: аргумент) ;

имя_потока.seekp (смещение, ios :: аргумент) ;

Примечание:

— функция seekg предназначена для входных потоков;

— функция seekp предназначена для выходных потоков;

— обе функции производят смещение позиции чтения/записи на величину ‘смещение’ в байтах относительно позиции обозначенной аргументом ‘аргумент’:

beg — относительно начала файла;

cur — относительно текущей позиции чтения/записи;

end — относительно конца файла.

Получение текущего значения позиции в потоке ввода или вывода (в файле) реализуется следующим образом:

имя_потока.tellg ( ) ;

имя_потока.tellp ( ) ;

Примечания:

— функция tellg предназначена для входных потоков;

— функция tellp предназначена для выходных потоков.

Формат кода при неформатированном вводе из входного потока: