Gestione File

Vitoantonio Bevilacqua vitoantonio.bevilacqua@poliba.it

Antonio Brunetti antonio.brunetti@poliba.it

Gianpaolo Francesco Trotta gianpaolofrancesco.trotta@poliba.it

Parole chiave: Input/Output, File di testo, File Binari.

Introduzione

La lettura da tastiera, cosi come la stampa a video, non sono gli unici modi di gestire l'input/output in Matlab. Infatti, analogamente alle funzioni precedenti, esistono dei metodi che permettono la la scrittura e la lettura sui files. Il sistema di input/output del Matlab, cosi come molti altri linguaggi di programmazione (p.e. il C) fornisce un’interfaccia indipendente dal particolare dispositivo su cui viene eseguito l’accesso, poiché questo è associato ad un flusso di informazioni (stream).

Esistono due tipi di flussi che si comportano allo stesso modo:

flussi di testo - sequenze di caratteri;
flussi binari - una sequenze di byte con corrispondenza uno ad uno con quelli della periferica esterna.

Apertura e Chiusura di un file

L'operazione di apertura di un file, senza la quale non sarebbe possibile effettuare le altre operazioni, consente di accedervi e di associare ad esso uno specifico riferimento (o handle). Per poter utilizzare un file, quindi aprirlo, si utilizza la funzione fopen la cui sintassi è la seguente:

fileID = fopen(filename,permission)

dove fileID è il riferimento al file restituito dalla funzione fopen (-1 se l'operazione di apertura non va a buon fine), filename è la stringa contenente il nome (percorso) del file da leggere/scrivere, mentre permission permette di definire la modalità di accesso al file. Tutte le specifiche si trovano nella documentazione della funzione fopen; di seguito sono riportate le modalità più comuni di accesso al file.

permission	descrizione
'r'	Apertura del file in modalità lettura.
'w'	Apertura del file in modalità scrittura. Se il file non esiste, viene creato; se il già file esiste, il suo contenuto viene perso.
'a'	Apertura del file in modalità append. I dati inseriti vengono aggiunti a quelli già all'interno del file.
'r+'	Apre il file in modalità lettura, ma consente anche operazioni di scrittura.
'w+'	Apre il file in modalità scrittura, ma consente anche operazioni di lettura.
'a+'	Apre il file in modalità append, ma consente anche operazioni di lettura.

Una volta terminate le operazioni su un file, è buona prassi chiudere quel file. Per fare ciò si utilizza la funzione fclose la cui sintassi è la seguente:

fclose(fileID)

Lettura e scrittura formattata

Una volta aperto il file con la funzione fopen, avendo cura di scegliere la modalità opportuna, è possibile accedervi attraverso le seguenti funzioni:

fprintf per scrivere sul file;
fscanf per leggere da file.

Scrittura su file

fprintf(fileID, formatSpec, A1, ..., An)

La funzione fprintf scrive sul file indicato da fileID i dati contenuti negli elementi A1, ..., An formattato secondo formatSpec. Studiando la documentazione relativa alla funzione fprintf è possibile notare che esistono una moltitudine di operatori di formattazione. Tra i più comuni ci sono i seguenti:

Operatore	Descrizione
%d (o %i)	Intero con segno
%f	Numero in virgola mobile
%c (%s)	Singolo carattere (Stringhe)

Lettura da file

A = fscanf(fileID, formatSpec, sizeA)

La funzione fscanf legge dal file indicato da fileID e salva il suo contenuto nella struttura dati A interpretandoli secondo lo l'operatore di formattazione indicato da formatSpec. Gli operatori di formattazione sono analoghi a quelli indicati nella sezione precedente. Ulteriori dettagli si possono trovare sulla documentazione ufficiale della funzione fscanf.

Lettura e scrittura in binario

Qualora siano richieste particolari caratteristiche di velocità ed efficienza per la scrittura su file, si dovrà fare ricorso alle funzioni di lettura e scrittura in modalità binaria. L'apertura e la chiusura di un file in modalità binaria sono analoghe a quelle descritte nella relativa sezione dei file di testo.

Una volta aperto il file con la funzione fopen, avendo cura di scegliere la modalità opportuna, è possibile accedervi attraverso le seguenti funzioni:

fwrite per scrivere sul file;
fread per leggere da file.

Scrittura su file

fwrite(fileID, A, precision)

La funzione fwrite scrive sul file indicato da fileID i dati contenuti nella struttura indicata con A secondo il formato specificato da precision. È necessario prestare attenzione a questo parametro in quanto è quello che permette di stabilire la classe e la dimensione in bits del valore da scrivere. Tutti i valori che può assumere precision sono riportati nella documentazione; di seguito ne sono riportati alcuni:

Tipo di valore	Precision	Bits (Bytes)
Intero (senza segno)	'uint'	32 (4)
	'uint8'	8 (1)
Intero (con segno)	'int'	32 (4)
	'int8'	8 (1)
Numeri con virgola mobile (floating point)	'single' o 'float'	32 (4)
	'double'	64 (8)

Lettura da file

A = fread(fileID, sizeA, precision)

La funzione fread legge i dati dal file indicato da fileID e gli salva nella struttura dati A, utilizzando la dimensione specificata da sizeA e interpretando tali valori secondo il formato specificato da precision. I valori che può assumere precision sono riportati nella documentazione e sono analoghi a quelli riportati nella sezione della scrittura su file binario.

Posizionamento nel file

Utilizzando determinate funzioni, è possibile spostarsi all'interno dei file. Le principali funzioni da tenere in considerazione sono:

fseek -> status = fseek(fileID, offset, origin) muove l'indicatore di posizione all'interno del file indicato da fileID a offset bytes dall'origine origin specificata. Il valore di status è 0 quando l'operazione va a buon fine, altrimenti è -1. Ulteriori dettagli sono presenti nella relativa pagina della documentazione. In particolare, relativamente all'origin esistono delle macro che identificano posizioni specifiche all'interno del file; in particolare ci sono:
- 'bof' Beginning of file
- 'cof' Current position in file
- 'eof' End of file

ftell -> position = ftell(fileID) restituisce la posizione corrente nel file indicato da fileID. Se la funzione non va a buon fine, il valore di positionsarà -1. La relativa documentazione si trova qui

frewind -> frewind(fileID) riporta l'indicatore di posizione all'inizio del file indicato da fileID. OSSERVAZIONE: una chiamata frewind(fileID) è equivalente alla chiamata fseek(fileID,0'bof'). La pagina relativa alla documentazione è questa

Esempi Applicativi: File di testo

Scrittura su file

Si acquisiscono da tastiera gli elementi di un vettore di lunghezza pari a N; una volta acquisiti, scrivo tutti gli elementi su un file di testo nominato 'vettore.txt' nella directory corrente.

```
%% Scrittura file di testo
```
```
 
```
```
% Inizializzazione delle variabili
```
```
N = 10;
```
```
v = [];
```
```
 
```

% Acquisizione da tastiera degli elementi del vettore

```
for i = 1 : N
```
```
    v(i) = input('');
```
```
end
```
```
 
```
```
% Apertura file in modalità scrittura
```
```
fileID = fopen('vettore.txt','w');
```

% In questo momento, se il file non esiste, viene creato

```
 
```

% Ciclo per la scrittura di tutti gli elementi sul file

```
for i = 1 : N
```
```
    fprintf(fileID, '%d ', v(i));
```
```
end
```

% NB: prestare attenzione allo spazio in '%d '... è necessario affinché i numeri vengano stampati separati all'interno del file

```
 
```
```
% Chiusura del file
```
```
fclose(fileID);
```
```
 
```
```
%% Riferimenti utili
```
```
%
```

% # https://it.mathworks.com/help/matlab/ref/fopen.html

% # https://it.mathworks.com/help/matlab/ref/fprintf.html

% # https://it.mathworks.com/help/matlab/ref/fclose.html

```
%
```

Lettura da file

Esiste un file di testo, chiamato 'vettore.txt' che contiene N elementi interi. Si vuole leggere il file, salvare tutti gli elementi in esso contenuti in un vettore V e stampare a video tali elementi.

```
%% Lettura file di testo
```
```
 
```
```
% Inizializzazione delle variabili
```
```
N = 10;
```
```
V = [];
```
```
 
```

% Apertura del file in modalità lettura

```
fileID = fopen('vettore.txt','r');
```
```
for i = 1 : N
```
```
    V(i) = fscanf(fileID, '%d', 1);
```
```
end
```
```
 
```
```
% Chiusura del file
```
```
fclose(fileID);
```
```
 
```

% Ciclo per la stampa a video degli elementi del vettore V

```
for i = 1 : N
```
```
    disp(V(i));
```
```
end
```
```
 
```
```
 
```
```
%% Riferimenti utili
```
```
%
```

% # https://it.mathworks.com/help/matlab/ref/fopen.html

% # https://it.mathworks.com/help/matlab/ref/fscanf.html

% # https://it.mathworks.com/help/matlab/ref/fclose.html

```
%
```

Scrittura e Lettura da file

Si acquisiscono da tastiera gli elementi di un vettore di lunghezza pari a N; una volta acquisiti, scrivo tutti gli elementi su un file di testo nominato 'vettore.txt' nella directory corrente. Successivamente, si vogliono leggere gli elementi in 'vettore.txt' e salvarli in un vettore chiamato oggi, quindi stampare a video i suoi elementi.

```
%% Scrittura e lettura da file di testo
```
```
 
```
```
% Inizializzazione variabili
```
```
N = 10;
```
```
V = [];
```
```
 
```

% Acquisizione da tastiera delle componenti del vettore

```
for i = 1 : N
```
```
    V(i) = input('');
```
```
end
```
```
 
```
```
% Apertura file in modalità scrittura
```
```
fileID = fopen('vettore.txt','w');
```
```
 
```

% Scrittura su file degli elementi del vettore V

```
for i = 1 : N
```
```
    fprintf(fileID, '%d ', V(i));
```
```
end
```

% NB: prestare attenzione allo spazio in '%d '... è necessario affinché i numeri vengano stampati separati all'interno del file

```
 
```
```
% Chiusura del file
```
```
fclose(fileID);
```
```
 
```
```
% Inizializzazione del vettore oggi
```
```
oggi = [];
```
```
 
```

% Apertura del file in modalità lettura

```
fileID = fopen('vettore.txt','r');
```
```
 
```

% Lettura da file degli elementi del vettore

```
for i = 1 : N
```
```
    oggi(i) = fscanf(fileID, '%d', 1);
```
```
end
```
```
 
```
```
% Chiusura del file
```
```
fclose(fileID);
```
```
 
```

% Stampa a video degli elementi del vettore

```
for i = 1 : N
```
```
    disp(oggi(i));
```
```
end
```
```
 
```
```
%% Riferimenti utili
```
```
%
```

% # https://it.mathworks.com/help/matlab/ref/fopen.html

% # https://it.mathworks.com/help/matlab/ref/fscanf.html

% # https://it.mathworks.com/help/matlab/ref/fclose.html

```
%
```

Copia del contenuto di un file in un altro file

Esiste un file di testo, chiamato 'originale.txt' che contiene N elementi interi. Si vuole leggere il file e copiare tutti i suoi elementi in un altro file di testo chiamato 'copia.txt'.

%% Copia del contenuto di un file di testo in un altro file di testo

```
 
```
```
% Inizializzazione delle variabili
```
```
V = [];
```
```
N = 10;
```
```
 
```

% Apertura del file originale in modalità lettura

```
fileID = fopen('originale.txt','r');
```
```
 
```

% Ciclo per la lettura da file degli elementi del vettore

```
for i = 1 : N
```
```
    V(i) = fscanf(fileID, '%d ', 1);
```
```
end
```
```
 
```
```
% Chiusura del file
```
```
fclose(fileID);
```
```
 
```

% Apertura del file copia in modalità scrittura

```
fileID = fopen('copia.txt','w');
```
```
 
```

% Ciclo per la stampa su file degli elementi del vettore V

```
for i = 1 : N
```
```
     fprintf(fileID, '%d ', V(i));
```
```
end
```
```
 
```
```
% Chiusura del file
```
```
fclose(fileID);
```
```
 
```
```
%% Riferimenti utili
```
```
%
```

% # https://it.mathworks.com/help/matlab/ref/fopen.html

% # https://it.mathworks.com/help/matlab/ref/fscanf.html

% # https://it.mathworks.com/help/matlab/ref/fprintf.html

% # https://it.mathworks.com/help/matlab/ref/fclose.html

```
%
```

Calcolo del doppio delle componenti di un vettore

Esiste un file di testo, chiamato 'originale.txt' che contiene N elementi interi. Si vuole leggere il file e salvare in un altro file di testo, chiamato 'doppio.txt', il doppio degli elementi acquisiti.

%% Calcolo del doppio delle componenti di un vettore

```
 
```
```
% Inizializzazione delle variabili
```
```
V = [];
```
```
N = 10;
```
```
 
```
```
% Apertura dei file
```

fileIngresso = fopen('originale.txt','r');

```
fileUscita = fopen('doppio.txt','w');
```
```
 
```

% ATTENZIONE: è possibile gestire lettura, elaborazione e scrittura

```
% utilizzando un unico ciclo for
```
```
for i = 1 : N
```

    V(i) = fscanf(fileIngresso, '%d ', 1);

```
    V(i) = V(i) * 2;
```
```
    fprintf(fileUscita, '%d ', V(i));
```
```
end
```
```
 
```
```
% Chiusura dei file
```
```
fclose(fileIngresso);
```
```
fclose(fileUscita);
```
```
 
```
```
%% Riferimenti utili
```
```
%
```

% # https://it.mathworks.com/help/matlab/ref/fopen.html

% # https://it.mathworks.com/help/matlab/ref/fscanf.html

% # https://it.mathworks.com/help/matlab/ref/fprintf.html

% # https://it.mathworks.com/help/matlab/ref/fclose.html

```
%
```

Calcolo della media delle componenti di un vettore

Esiste un file di testo, chiamato 'originale.txt' che contiene N elementi interi. Si vuole leggere il file e salvare in un altro file di testo, chiamato 'media.txt', la media degli elementi acquisiti.

%% Calcolo della media delle componenti di un vettore

```
 
```
```
% Inizializzazione delle variabili
```
```
N = 10;
```
```
somma = 0;
```
```
V = [];
```
```
 
```
```
% Apertura dei file
```

fileIngresso = fopen('originale.txt','r');

```
fileUscita = fopen('media.txt','w');
```
```
 
```
```
% Acquisizione degli elementi dal file
```
```
for i = 1 : N
```

    V(i) = fscanf(fileIngresso, '%d ', 1);

```
    somma = somma + V(i);
```
```
end
```
```
 
```
```
% Calcolo della media
```
```
media = somma / N;
```
```
 
```

% La media è un numero in virgola mobile, quindi si utilizza il %f (.2

% serve a specificare il numero di cifre dopo la virgola).

```
fprintf(fileUscita, '%.2f ', media);
```
```
 
```
```
% Chiusura dei file
```
```
fclose(fileIngresso);
```
```
fclose(fileUscita);
```
```
 
```
```
%% Riferimenti utili
```
```
%
```

% # https://it.mathworks.com/help/matlab/ref/fopen.html

% # https://it.mathworks.com/help/matlab/ref/fscanf.html

% # https://it.mathworks.com/help/matlab/ref/fprintf.html

% # https://it.mathworks.com/help/matlab/ref/fclose.html

```
%
```

Esempi Applicativi: File binari

Scrittura su file

Si acquisiscono da tastiera gli elementi di un vettore di lunghezza pari a N; una volta acquisiti, scrivo tutti gli elementi su un file binario nominato 'vettore.dat' nella directory corrente.

```
%% Scrittura file binari
```
```
 
```
```
% Inizializzazione delle variabili
```
```
N = 10;
```
```
V = [];
```
```
 
```

% Acquisizione da tastiera degli elementi del vettore

```
for i = 1 : N
```
```
    V(i) = input('');
```
```
end
```
```
 
```
```
% Apertura file in modalità scrittura
```
```
fileID = fopen('vettore.dat','w');
```

% In questo momento se il file non esiste viene creato

```
 
```

% Ciclo per la scrittura di tutti gli elementi sul file

```
for i = 1 : N
```
```
    fwrite(fileID, V(i),'double');
```
```
end
```
```
 
```
```
% Chiusura del file
```
```
fclose(fileID);
```
```
 
```
```
%% Riferimenti utili
```
```
%
```

% # https://it.mathworks.com/help/matlab/ref/fopen.html

% # https://it.mathworks.com/help/matlab/ref/fwrite.html

% # https://it.mathworks.com/help/matlab/ref/fclose.html

```
%
```

Lettura da file

Esiste un file di testo, chiamato 'vettore.dat' che contiene N elementi interi. Si vuole leggere il file, salvare tutti gli elementi in esso contenuti in un vettore V e stampare a video tali elementi.

```
%% Lettura file binari
```
```
 
```
```
% Inizializzazione delle variabili
```
```
N = 10;
```
```
V = [];
```
```
 
```

% Apertura del file in modalità di lettura

```
fileID = fopen('vettore.dat', 'r');
```
```
for i = 1 : N
```
```
    V(i) = fread(fileID, 1,'double');
```
```
end
```
```
 
```
```
% Chiusura del file
```
```
fclose(fileID);
```
```
 
```

% Cliclo per la stampa a video degli elementi del vettore V

```
for i = 1 : N
```
```
    disp(V(i));
```
```
end
```
```
 
```
```
%% Riferimenti utili
```
```
%
```

% # https://it.mathworks.com/help/matlab/ref/fopen.html

% # https://it.mathworks.com/help/matlab/ref/fread.html

% # https://it.mathworks.com/help/matlab/ref/fclose.html

```
%
```

Utilizzo del posizionamento all'interno del file

Esiste un file binario, chiamato 'originale.dat' che contiene un certo numero N di elementi interi non noto a priori. Si vuole leggere il file e salvare tutti i suoi elementi in un altro file binario chiamato 'copia.txt' preceduti dal numero degli elementi.

```
%% Lettura e scrittura di file binari
```
```
 
```
```
% Apro il file in lettura
```
```
fileID = fopen('vettore.dat','r');
```
```
 
```

% Uso la funzione fseek per spostarmi alla fine del file

```
status = fseek(fileID, 0, 'eof');
```
```
 
```

% Uso la funzione ftell per recuperare il numero di elementi scritti sul file

% NB. In questo caso, trattandosi di numeri interi (32 bit), la divisione per 4 è necessaria per avere il numero effettivo di elementi

```
N = ftell(fileID)/8;
```
```
 
```
```
% Inizializzo il vettore
```
```
V = [];
```
```
 
```

% Uso la funzione fseek per spostarmi all'inizio del file

```
status = fseek(fileID, 0, 'bof');
```
```
 
```

% Leggo gli elementi da file e gli inserisco nel vettore v

```
for i = 1 : N
```
```
    V(i) = fread(fileID, 1, 'double');
```
```
end
```
```
 
```
```
% Chiudo il file
```
```
fclose(fileID);
```
```
 
```

% Apro il file copia.txt in modalità scrittura

```
fileID = fopen('copia.txt','w');
```
```
 
```
```
% Scrivo sul file il numero N
```
```
fprintf(fileID, '%d ', N);
```
```
 
```

% Scrivo sul file gli elementi del vettore

```
for i = 1 : N
```
```
     fprintf(fileID, '%d ', V(i));
```
```
end
```
```
 
```
```
% Chiudo il file
```
```
fclose(fileID);
```
```
 
```
```
%% Riferimenti utili
```
```
%
```

% # https://it.mathworks.com/help/matlab/ref/fopen.html

% # https://it.mathworks.com/help/matlab/ref/fclose.html

% # https://it.mathworks.com/help/matlab/ref/fseek.html

% # https://it.mathworks.com/help/matlab/ref/ftell.html

% # https://it.mathworks.com/help/matlab/ref/fread.html

```
%
```

Gestione File

Indice

Introduzione

Apertura e Chiusura di un file

Lettura e scrittura formattata

Scrittura su file

Lettura da file

Lettura e scrittura in binario

Scrittura su file

Lettura da file

Posizionamento nel file

Esempi Applicativi: File di testo

Scrittura su file

Lettura da file

Scrittura e Lettura da file

Copia del contenuto di un file in un altro file

Calcolo del doppio delle componenti di un vettore

Calcolo della media delle componenti di un vettore

Esempi Applicativi: File binari

Scrittura su file

Lettura da file

Utilizzo del posizionamento all'interno del file

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