9. Input e output - Liceo Scientifico Copernico · 2013-11-05 · carattere o un oggetto...

appunti java pag.112

9. Input e output Nell’informatica “classica” il concetto di input e output era strettamente legato all’uso dei dispositivi esterni di memorizzazione (dischi, nastri) e quindi al concetto di file, al più veniva esteso alla tastiera come dispositivo di input e alla stampante “pensata” come file di output. La tendenza odierna è quella di separare nettamente i dispositivi dal trattamento dei flussi di dati da e verso di essi. Per questa ragione in Java e in C++ si è fatta la scelta di introdurre “astrazioni” pensate come “oggetti” che sono indipendenti dai dispositivi. Si parla quindi di oggetti Stream, Pipe o Filter che sono veri e propri Abstract Data Type dotati di operazioni non dipendenti dai dispositivi.

9.1. Stream, filter, pipe di dati Il significato letterale della parola stream, dal dizionario di inglese, è quello di “fiume”, “torrente” o “flusso”. Nel caso dell’informatica il flusso è un’astrazione che definisce le modalità (i metodi) di lettura dei “token” di informazione che fluiscono nello stream di input o dei metodi di scrittura in uno stream di output. Un token è una unità di informazione accessibile è può consistere in un byte, un carattere o un oggetto strutturato. Uno stream o flusso di dati o canale è un percorso di comunicazione tra la sorgente di una certa informazione e la sua destinazione.

Le sorgenti possono essere le più svariate: la memoria Ram del computer, Internet, un dispositivo permanente di memorizzazione dati, la tastiera ecc. La stessa cosa vale per le destinazioni. La sorgente e la destinazione del flusso di byte sono anche denominati rispettivamente processo produttore e processo consumatore. Non è necessario conoscere in dettaglio la sorgente o la destinazione per leggere un flusso di input o per scrivere in un flusso di output. I metodi generali (oppure i programmi) che operano su una sorgente di dati accettano come argomento un flusso di input, così quelli che scrivono su una destinazione accettano come argomento uno stream di output.

Sorgente Destinazione Flusso

Sorgente

Destinazione

Flusso di input

Flusso di output

Metodo o programma che legge dati

Metodo o programma che scrive dati


Oltre ai metodi (o programmi) che fanno uso di stream di I/O esistono anche “oggetti” detti processori di dati. Un filter (filtro) o processore è un metodo, o un programma, dotato di due argomenti di tipo flusso: legge dati dal flusso di input, li elabora (filtra, seleziona ecc.) e li scrive sul flusso di output. I filtri non necessitano di alcuna informazione, nè riguardo alla sorgente nè riguardo alla destinazione; i filtri richiedono soltanto le modalità di accesso (astratte) al rispettivo flusso. Un filtro può essere rappresentato dalla figura:

Infine esiste un oggetto particolare che prende il nome di pipe o condotto o convogliatore. Il suo ruolo è quello di connettere e sincronizzare un flusso di input con un flusso di output. Non si occupa di trasformare il contenuto dei dati come il filtro.

Queste astrazioni: ♦ Sorgente o processo produttore dei dati; ♦ Flusso di input; ♦ Pipe o condotto; ♦ Filtro o processore; ♦ Flusso di output; ♦ Destinazione o processo Consumatore dei dati consentono di separare logicamente quelle entità, come File e dispositivi di memorizzazione, che nell’informatica “classica” erano considerate legate in modo univoco. È il programmatore che decide quali relazioni costruire tra le diverse entità astratte e tra queste ultime e i dispositivi concreti.

9.2. Flussi di input e output in Java Nel package java.io sono contenute le classi che consentono di gestire le operazioni relative ai flussi. InputStream e Reader sono flussi astratti di input e sono genitori di tutte le classi di input di Java. InputStream (e le sue sottoclassi) tratta flussi di Byte e definisce i modi fondamentali con cui si possono “consumare”. Reader (e le sue sottoclassi) tratta flussi di Caratteri e definisce i modi fondamentali con cui si possono “consumare”. Visto che i genitori sono classi astratte, i relativi metodi sono implementati solo nelle sottoclassi della gerarchia.

Filtro o Processore

Flusso di INPUT

Flusso di OUTPUT

Pipe o “condotto”

Flusso di INPUT

Flusso di OUTPUT


Gli schemi seguenti mostrano la gerarchia, anche se non completa, delle classi essenziali relative al trattamento dei flussi di input

Di seguito si riporta la gerarchia, simmetrica a quella di input, delle classi relative ai flussi di output. In prevalenza saranno trattati flussi di tipo carattere (Reader e Writer); gli esempi proposti potranno essere trasformati molto semplicemente per trattare flussi di byte. poiché le sottoclassi relative ai flussi di tipo carattere sono più articolate di quelle relative ai flussi di byte. Dalla gerarchia si nota che il ByteArrayInputStream (sottoclasse di InputStream) ha un corrispondendente in modalità carattere in CharArrayReader (sottoclasse di Reader); analogo parallelo può essere fatto per i flussi di output. Allo stesso modo la sottoclasse FileInputStream ha la corrispondente nella classe FileReader (analogamente per l’output). Oltre a CharArrayReader (Writer), in Reader (Writer) sono presenti le sottoclassi StringReader (Writer), BufferedReader (Writer), InputStreamReader (Writer) che rendono più ricca l'elaborazione dei flussi di caratteri. Se si volesse spiegare sinteticamente il funzionamento di un flusso si dovrebbe dire che su questo oggetto sono consentite poche e semplici operazioni: ♦ Creare un flusso di input che legge da una sorgente. ♦ Creare un flusso di output che scrive su una destinazione. ♦ Leggere un carattere (byte). ♦ Scrivere un carattere (byte). ♦ Leggere un gruppo di caratteri (byte) di dimensione nota.

InputStream ByteArrayInputStream FileInputStream

Reader CharArrayReader StringReader InputStreamReader BufferedReader FileReader

OutputStream ByteArrayOutputStream FileOutputStream

Writer CharArrayWriter StringWriter OutputStreamWriter BufferedWriter FileWriter


♦ Scrivere un gruppo di caratteri (byte) di dimensione nota. ♦ Saltare (skip) in lettura un blocco di caratteri. ♦ Chiudere il flusso, liberando lo heap dagli oggetti costruiti. Elenco sommario delle sottoclassi di I/O e dei costruttori e metodi principali. CharArrayReader CharArrayWriter Costruttori CharArrayReader(char[]) Costruttori CharArrayWriter() CharArrayReader(char[],int,int) CharArrayWriter(int) Metodi Metodi int read() void write(int) int read(char[],int,int) void write(char[],int,int) boolean ready() void write(String) long skip(long) void write(String,int,int) void close() void close() String toString() char[ ] toCharArray() StringReader StringWriter Costruttori StringReader(String) StringWriter() StringWriter(int) Metodi IDENTICI a CharArray IDENTICI a CharArray più StringBuffer getBuffer() InputStreamReader OutputStreamWriter Costruttori InputStreamReader(InputStream) OutputStreamWriter(OutputStream) Metodi IDENTICI a CharArray IDENTICI a CharArray FileReader FileWriter Costruttori FileReader(String) FileWriter(String) FileWriter(String, boolean) Metodi IDENTICI inputStreamReader IDENTICI outputStreamwriter BufferedReader BufferedWriter Costruttori BufferedReader(Reader) BufferedWriter(Writer) BufferedReader(Reader, int) BufferedWriter(Writer,int) Metodi IDENTICI a CharArray più IDENTICI a CharArray più String readLine() [*] void newLine() Dalla tabella si nota che i metodi di ogni classe sono pochi e spesso identici. In particolare si ripetono i metodi di lettura/scrittura di un byte, di un carattere o di


una sequenza di caratteri. Solo BufferedReader e BufferedWriter contengono i metodi readLine() e newLine(), rispettivamente, che intuitivamente consentono di agire non su singoli caratteri o su singoli byte, ma su intere righe.

9.3. Dalla sorgente alla destinazione Si farà uso nel seguito di uno schema astratto, ma semplificato, che “pensa” ad un programma che legge byte o caratteri come a un “processo consumatore”. Il programma è immaginato come la destinazione del flusso di input. Si ricorda che la distinzione tra inputStream e Reader si riferisce solo ai “token” che fluiscono; nel primo si tratta esclusivamente di byte, nel secondo esclusivamente di caratteri. Graficamente rappresenteremo la sorgente, il flusso e il programma (destinazione del flusso) nel modo seguente: Questa rappresentazione grafica consentirà di cogliere sinteticamente le entità coinvolte e le loro relazioni reciproche.

Sorgente Costruttore Token del flusso

Progr. Destinazione

I simboli rappresentano: • le sorgenti: array, stringa, file di testo, tastiera ecc; • i tipi di flusso costruiti (classe Java utilizzata) per generare il flusso:

CharArrayReader (CAR), StringReader(SR), InputStreamReader(ISR), BufferedReader(BR), FileReader (FR);

• i componenti o token del flusso: Char, Line o Byte; • il programma: consumatore dei Token del flusso.

Sorgente Programma Flusso

Tipo di Flusso

"XXXX"

Text Programma.

(cons. di Line)

Programma. (cons. di Byte)

X X X X Programma. (cons. di Char)

Tipo di flusso Flusso di Char

array

stringa

file

tastiera


Esempio 1. “Costruire un programma che consenta di consumare (leggere e stampare sul monitor) un flusso di caratteri la cui sorgente è un array memorizzato nella RAM.” Lo schema che rappresenta il programma potrebbe essere il seguente.

Nello schema sono indicati: all'estrema sinistra, la sorgente che è un array di caratteri; il costruttore CAR CharArrayReader del flusso, che ha come argomento un array; il flusso ed i relativi token che in questo caso sono dei caratteri; il Programma consumatore o destinatario. Codifica: import java.io.*; public class cap09_es_01 { public static void main(String args[])throws IOException { char[] c={'a','b','c','d','e','f','g'}; // sorgente CharArrayReader f_in = new CharArrayReader(c); // costruzione flusso int ch; while ((ch=f_in.read())!=-1) // ciclo di lettura System.out.print((char)ch); System.out.println("\nfine esecuzione."); } } Esecuzione:

Commento al codice: La classe CharArrayReader scelta per la risoluzione è quella più aderente alla sorgente. Infatti il costruttore del flusso accetta come argomento un array di caratteri. Il metodo base per acquisire i caratteri del flusso è read(). Quando con successive letture si giunge al termine dello stream, read() restituisce il codice –1. Se la sorgente non è un array di caratteri ma una stringa, il problema potrebbe essere così riformulato: Esempio 2. “Costruire un programma che consenta di consumare (leggere e stampare sul monitor) un flusso di caratteri la cui sorgente è una stringa memorizzato nella RAM.”

X X X X Programma. (cons. di Char)

CAR Flusso di Char

Programma. (cons. di Char)

SR Flusso di Char

"XXXX"


Codifica: import java.io.*; public class cap09_es_02 { public static void main(String args[])throws IOException { String s="pippo e pluto"; // sorgente StringReader f_in = new StringReader(s); // costruzione flusso int ch; while ((ch=f_in.read())!=-1) // ciclo di lettura System.out.print((char)ch); System.out.println("\nfine esecuzione."); } } Esecuzione:

Commento al codice: La classe StringReader, scelta per la risoluzione, è quella più aderente alla sorgente. Infatti il costruttore del flusso accetta come argomento una stringa. Il metodo base per acquisire i caratteri del flusso è ancora read() fino al termine dello stream. Gli esempi precedenti avevano solo un significato “didattico formale”. Infatti, se l’obiettivo del programma è quello di stampare un array o una stringa, non è necessario operare con uno stream, sarebbe sufficiente un banale programma di stampa. L’esempio che segue è più significativo perché per la prima volta mostra come si possano acquisire caratteri dalla tastiera. Esempio 3. “Costruire un programma che consenta di consumare (leggere e stampare sul monitor) un flusso di caratteri la cui sorgente è la tastiera”

import java.io.*; public class cap09_es_03 { public static void main(String args[])throws IOException { InputStreamReader f_in=new InputStreamReader(System.in); int ch; while ((ch=f_in.read())!='\r') System.out.print((char)ch); System.out.println("\nfine esecuzione."); } }

Commento al codice: La tastiera è individuata in Java da System.in e si tratta, in particolare, di uno stream di Byte. La classe InputStreamReader, scelta per la soluzione, è una classe particolare che fa da ponte tra sorgenti di byte e sorgenti di caratteri. In sostanza InputStreamReader converte una sorgente di byte in una sorgente di caratteri. A conferma di questo si noti che il costruttore del flusso accetta come


ISR Flusso di Char


argomento un oggetto di tipo InputStream (flusso di byte). Il metodo base per acquisire i caratteri dal flusso è ancora read(). Si noti che in questo caso il ciclo di acquisizione di caratteri è interrotto (non dal codice –1 che indica la fine dello stream) dal codice ‘\r’ che corrispondere alla pressione del tasto di INVIO. Il programma acquisisce solo una riga di caratteri fino alla pressione del tasto di invio. Se si volessero acquisire più righe, invece di una sola, si potrebbe condizionare la fine dell’acquisizione alla lettura di un carattere convenzionale come per esempio “#” nel modo seguente:

while ((ch=f_in.read())!='#') invece di while ((ch=f_in.read())!='\r') in questo caso si acquisirebbero da tastiera tutte le righe desiderate fino a quando non si immette il carattere convenzionale ‘#’. Esempio 4. “Costruire un programma che consenta di consumare (leggere e stampare sul monitor) un flusso di caratteri la cui sorgente è un file di testo memorizzato su disco.”

Codifica: import java.io.*; public class cap09_es_04 { public static void main(String args[])throws IOException { FileReader f_in = new FileReader("c:/mio.txt"); int ch; while ((ch=f_in.read())!=-1) { System.out.print((char)ch); } System.out.println("\nfine esecuzione."); } } Esecuzione: Il file, come mostra la finestra di output, contiene le cinque righe che sono stampate prima del messaggio di <fine esecuzione.>

Commento al codice: La classe FileReader, scelta per la soluzione, è quella più aderente alla sorgente. Infatti il costruttore del flusso esige come argomento una stringa che deve rappresentare il nome di un file su disco.


FR Flusso di Char Text


9.4. Flussi e Filtri Fino a questo momento i quattro esempi sviluppati hanno utilizzato quattro delle cinque classi di input illustrate nello schema del gruppo Reader. La quinta BufferedReader più che una classe generatrice di flussi di input è un filtro; infatti il suo costruttore esige come parametro un flusso di tipo Reader e costruisce un flusso “bufferizzato” organizzato in linee. Uno schema che ne rappresenti il funzionamento potrebbe essere il seguente:

Si nota che lo schema mostra che BuffereReader può essere pensato come il generatore di un oggetto che ha come parametro di input un flusso e che restituisce in output un flusso organizzato in linee che viene messo a disposizione come flusso di input del programma consumatore. Questo risponde alla definizione di Filtro in quanto da un flusso di caratteri si può ottenere un flusso “modificato” organizzato in linee di testo con marcatori di fine linea (\r o \n). esempio 5. “assegnata una sorgente di tipo array di caratteri che contenga anche marcatori di fine linea (\r o \n), si desidera realizzare un programma che consumi i dati in forma di flusso di input acquisendo le singole righe del testo e stampandole numerate progressivamente.” Lo schema mostra graficamente la relazione tra sorgente e flussi coinvolti:

Codifica: import java.io.*; public class cap09_es_05 { public static void main(String args[])throws IOException { char[]c={'p',’r’,'i','m',’a’,'\n','s','e','c','o','n',’d’,’a’,'\n'}; CharArrayReader f_in = new CharArrayReader(c); BufferedReader in=new BufferedReader(f_in); String s=" "; int n=0; while ((s=in.readLine())!=null) {

n=n+1; System.out.println(n+”: “+s); } System.out.println("\nfine esecuzione."); } } Esecuzione: 1: prima 2: seconda fine esecuzione.

Buffered Reader

flusso di caratteri o Reader Programma.

(cons. di Char o Line)

Flusso bufferizzato in linee

X X X X Programma. (cons. di Linee)

CAR

Flusso di Char

BR

Flusso di Linee


Commento al codice: Notare che l’array contiene caratteri i marcatori, indifferentemente \r o \n. Si costruisce prima il flusso di caratteri CharArrayReader che viene passato in input (come parametro del costruttore) a BufferedReader che costruisce il flusso Bufferizzato che sarà letto dal programma con il metodo readln() non presente nelle altre classi flusso. Il ciclo di lettura si interrompe quando la stringa in lettura è “null”. Il programma precedente può essere di maggior interesse se applicato ad un file di testo memorizzato su disco. esempio 6. “realizzare un programma che legga un file di testo e stampi le singole righe numerandole progressivamente.” La figura evidenzia che si può costruire un flusso di caratteri utilizzando FileReader e quindi filtrarlo con BufferedReader per ottenere il flusso di linee desiderato.

Codifica: import java.io.*; public class cap09_es_06 { public static void main(String args[]) throws IOException { FileReader f_in = new FileReader("c:/mio.txt"); BufferedReader in=new BufferedReader(f_in); String s=" ";int n=0; while ((s=in.readLine())!=null) { n=n+1; System.out.println(n+”: “+s); } System.out.println("\nfine esecuzione."); } }

Commento al codice: Il file stampato è identico a quello dell’esempio 4, la novità consiste nel fatto che la condizione di fine ciclo è fondata, come quella dell’array precedente, sulla presenza dei marcatori di fine linea nel file di testo e quindi sul fatto che readLine() restituisce null. Si costruisce prima il flusso di caratteri FileReader che viene passato in input (come parametro del costruttore) a BufferedReader che costruisce il flusso Bufferizzato che sarà letto dal programma con il metodo readln() non presente nelle altre classi flusso.

Programma. (cons. di Linee)

FR

Flusso di Char

BR

Flusso di Linee Text


9.5. Flussi di Output con le classi Writer

Si affronteranno ora alcuni esempi di utilizzo di flussi di output mostrando la simmetria esistente rispetto ai flussi di input. esempio 7. “realizzare un programma che generi in sequenza i caratteri ‘0’..’9’ e li depositi su un flusso di output indirizzato ad una destinazione di tipo array di caratteri. Al termine stampi l’array destinazione.”

Codifica: import java.io.*; public class cap09_es_07 { public static void main(String args[])throws IOException { CharArrayWriter out=new CharArrayWriter(); // (1) flusso do output for (int i=0; i<=9; i++) { String s=""+i; // trasforma il numero in stringa char ch=s.charAt(0); // da stringa a carattere out.write(ch); // (2) scrive nel flusso } char[] c=out.toCharArray(); // (3) da flusso ad array di char System.out.println("il flusso di output contiene:"); for (int i=0; i<c.length; i++) System.out.print(c[i]); System.out.println("\nfine esecuzione."); }

} Esecuzione: il flusso di output contiene: 0123456789 fine esecuzione.

Commento al codice: La nota (1) mostra il costruttore del flusso. La (2) il metodo di scrittura di un carattere nel flusso di output. La (3) la trasformazione del flusso in un array destinazione. Si affronteranno due esempi più interessanti, il primo genera un file di testo in output scrivendo su di esso alcune stringhe, il secondo lo genera acquisendo l’input dalla tastiera. esempio 8. “realizzare un programma che generi un file di testo inserendo su ogni riga del file una parola contenuta in un array di stringhe.” Lo schema grafico rappresentativo degli stream è il seguente:

X X X X Programma. (prod. di Char)

CAW

Flusso di Char


Codifica: import java.io.*; public class cap09_es_08 { public static void main(String args[])throws IOException { FileWriter out=new FileWriter("c:/out.txt"); // (1) String s[]={"pera","banana","fico","mela"};

for (int i=0; i<s.length; i++) out.write(s[i]+'\n'); // (2) out.close(); // (3) /* verifica e stampa del file generato */ System.out.println("il flusso di output contiene:"); FileReader in=new FileReader("c:/out.txt"); int ch; while ((ch=in.read()) != -1) System.out.print((char)ch); System.out.println("\nfine esecuzione."); } }

Esecuzione: il flusso di output contiene: pera banana fico mela fine esecuzione. Commento al codice: La nota (1) mostra il costruttore di FileWriter, la (2) la scrittura di una stringa sul file seguita dal marcatore \n di “newline”. La nota (3) evidenzia la necessità di chiudere il file di output per poter salvare i dati prima di riaprirlo per la lettura e la stampa di verifica. esempio 9. “realizzare un programma che generi un file di testo inserendo su ogni riga una riga di testo acquisita da tastiera. Il programma termina quando da tastiera si immette una riga vuota.” Lo schema grafico rappresentativo degli stream è il seguente:

Programma. (prod. di Stringhe) FW

Flusso di Char Text

Programma. (cons. di Linee e produtt. di linee)

BR

Flusso di Linee

Text ISR

Flusso di Char

BW

Flusso di Linee

FW


Codifica: import java.io.*; public class cap09_es_09 { public static void main(String args[])throws IOException { InputStreamReader f_in=new InputStreamReader(System.in); // (1) BufferedReader in=new BufferedReader(f_in); // (2) FileWriter f_out=new FileWriter("c:/out.txt"); // (3) BufferedWriter out=new BufferedWriter(f_out); // (4) String s=" "; while (s.length()!=0) { // (5) s=in.readLine(); // (6) out.write(s); // (7) out.newLine(); // (8) } out.close(); // (9) /* verifica e stampa del file generato */ System.out.println("\nil flusso di output contiene:"); FileReader new_in=new FileReader("c:/out.txt"); int ch; while ((ch=new_in.read()) != -1) System.out.print((char)ch); System.out.println("\nfine esecuzione."); } }

Commento al codice: Si tratta evidentemente di un programma di INPUT/OUTPUT in quanto dopo la lettura di ogni linea dalla tastiera la trascrive nel file. Lo schema grafico mostra la necessità di costruire un ISR flusso di caratteri, vedi nota (1) del codice. Si filtra il flusso di input da tastiera attraverso un BR, nota (2) del codice, per ottenere un flusso organizzato in linee. Le note (3) (4) mostrano il costruttore di FileWriter, intermediario necessario per ottenere un output bufferizzato BW per la scrittura di intere righe nel file. Le note (5),(6),(7) e (8) mostrano rispettivamente, la condizione di interruzione della lettura da tastiera quando la riga di input è vuota (s.length()==0), la lettura della linea di input dal BR, la scrittura della stringa sul buffer del file e infine il newline necessario.

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9.6. Un filtro interessante StreamTokenizer Un filtro molto utile per analizzare e selezionare “token” di uno stream di caratteri è lo StreamTokenizer. Questo filtro consente di separare con estrema semplicità diversi tipi di gettone (token) presenti nel flusso di input. Si possono isolare le parole formate da soli caratteri alfabetici (WORD), i token numerici (NUMBER) separandole da caratteri di punteggiatura o altro. Il filtro funziona identificando i caratteri separatori che di norma sono SPAZI, fine linea EOL o fine file EOF. Nella tabella sono riportatati sinteticamente campi, costruttori e metodi: StreamTokenizer NOTE Costruttori StreamTokenizer(Reader) L’imput dello streamTokenizer e un oggetto Reader. In

particolare se si legge da tastiera si può usare un InputStreamReader, se si legge da un file di testo è necessario passare da FileReader ecc.

Attributi o Campi double nval Campo che contiene il token di tipo NUMBER,

trasformato in double dopo l’isolamento del Token. Dopo l’operazione di lettura a.nextToken(); se a.ttype==a.TT_NUMBER allora si può acquisire il valore double a.nval.

String sval Campo che contiene, come nel caso precedente, il token do tipo WORD.

static int TT_EOF La costante che indica che nextToken() ha incontrato il fine file. Ad esempio if (a.ttype==a.TT_EOF)

static int TT_EOL Analogo al precedente. static int TT_NUMBER Analogo al precedente. static int TT_WORD Analogo al precedente. int ttye Campo che contiene informazioni relativamente al tipo

di token isolato dopo una lettura a.nextToken(). E possibile chiedersi SE a.ttype==a.TT_WORD oppure stampare il carattere (char)a.ttype

Metodi void commentChar(char) Definisce quali caratteri debbano essere interpretati come

un commento. void eolIsSignificant() Decreta che il marcatore di fine linea deve essere

individuato e non tralasciato dal filtro. int lineno() Restituisce il numero di riga del token letto. void lowerCaseMode(boolean) Se boolean è true, prima di analizzare i token li trasforma

tutti in lettere minuscole. int nextToken() Legge il token successivo dello stream e restituisce un

intero che rappresenta il ttype (tipo di token). void ordinaryChar(int)

void ordinaryChars(int, int) void wordChars(int, int) void quoteChar(int, int) void whitespaceChars(int, int) void slashSlashComments(boolean) void slashStarComments(boolean)

Definisce il o l’intervallo dei caratteri ordinari che non sono ne NUMBER ne WORD ne COMMENT ne SPACE ne EOL ne EOF. Definisce l’intervallo dei caratteri che appartengono a un WORD. Per default sono i caratteri alfabetici. Definisce i caratteri che identificano una costante stringa. Definisce i caratteri che separano i Token. Definisce i caratteri che individuano commenti (che ST tralascia nell’analisi) in C e C++ e Java /* */ oppure //


esempio 10. “partendo da una stringa che contenga parole numeri e caratteri vari filtrarla con uno StreamTokenizer per stampare in modo separato i vari token indicando a fianco di ognuno di che cosa si tratta.”

Se utilizziamo gli schemi introdotti per indicare flussi e filtri si potrebbe indicare la sequenza del programma con il seguente schema grafico:

Lo schema mostra che dalla stringa sorgente si deve costruire con StringReader (SR) un flusso (Reader) necessario per costruire il filtro StringTokenizer (ST). Questo restituisce in output un flusso filtrato di Token che il programma consumerà per produrre gli effetti desiderati.

Codifica: import java.io.*; class cap09_es_10 { public static void main(String arg[]) throws IOException { String s="parola (1) sono un numero 2.55 ?? una costante ‘2001’"; StringReader f_char=new StringReader(s); // (1) StreamTokenizer st=new StreamTokenizer(f_char); // (2) st.nextToken(); // (3) while (st.ttype!=st.TT_EOF) { // (4) if(st.ttype==st.TT_WORD) // (5) System.out.println("WORD:"+st.sval); // (6) else if(st.ttype==st.TT_NUMBER) // (7) System.out.println("NUM:"+st.nval); // (8) else if (st.sval==null) // (9) System.out.println("CHAR:"+(char)st.ttype); // (10) else System.out.println("OGGETTO di tipo "+st.ttype+" :"+st.sval); // (11) st.nextToken(); } } } Esecuzione:

WORD:parola CHAR:( NUM:1.0 CHAR:) WORD:sono WORD:un WORD:numero NUM:2.55 CHAR:? CHAR:? WORD:una WORD:costante OGGETTO di tipo 39:2001

"XXXX" Programma. (cons. di Token)

SR

Flusso di Char stringa ST

Flusso di Token


Commenti al codice: Le note (1) e (2) mostrano la costruzione dei flussi indicati nello schema. La (3) indica l’invocazione del metodo che stacca il primo Token. La nota (4) evidenzia che il ciclo di estrazione dei Token ha termine quando si incontra il Token TT_EOF (costante predefinita in StreamTokenizer che indica la fine del flusso). Le note da (5) a (11) mostrano come si testano e si stampano i diversi token utilizzando il campo ttype di ogni token che informa a quale tipo appartiene il gettone attualmente in lettura . I tipi sono WORD, NUMBER, TT_EOF ecc. Se il tipo è null significa che si tratta di un singolo carattere di punteggiatura. Il metodo st.nextToken() presente nell’ultima riga del ciclo fa avanzare il puntatore al prossimo tokem dello stream. esempio 11. “Si desidera realizzare un programma che stampi l’intero file di testo “c:/mio.txt” memorizzato su disco e successivamente tutti e solo i token WORD che contiene”. Richieste: ♦ Passare il FileReader ad un BufferedReader al fine di stampare le righe del file; quindi

riaprire il FileReader e assegnarlo come input a StreamTokenizer per stampare i soli WORD secondo lo schema grafico seguente. Lo schema mostra che pur trattandosi di un unico codice questo può essere “pensato” come una coppia di programmi indipendenti che nel caso specifico sono eseguiti una dopo l’altro. Il primo stampa semplicemente il file di testo, il secondo mostra come vengono estratti dal file i soli token di tipo WORD.

Codifica: import java.io.*; class cap09_es_11 { public static void main(String arg[]) throws IOException { FileReader f_char=new FileReader("c:/mio.txt"); // (1) BufferedReader f_line=new BufferedReader(f_char); // (2) System.out.println("Le righe nel file sono:"); String s=" "; while ((s=f_line.readLine())!=null) System.out.println(s); f_char=new FileReader("c:/mio.txt"); // (3) StreamTokenizer st=new StreamTokenizer(f_char); // (4) System.out.println("\nLe sole parole sono:"); st.nextToken(); // (5) while (st.ttype!=st.TT_EOF) { if(st.ttype==st.TT_WORD) System.out.print(st.sval+" "); st.nextToken(); } System.out.println("\nFine scansione.\n"); } }

Programma. (cons. di Token)

FR

Flusso di Char

ST

Flusso di Token

Text FR BR

Programma. (cons. di Linee)

Flusso di Char Flusso di Linee


Esecuzione: Le righe nel file sono: prima riga numero 1234 anno "2001" // commento non analizzato NUMERO 3.32 Le sole parole sono: prima riga numero anno NUMERO Fine scansione.

Commenti al codice: Le note (1) e (2), unite al primo ciclo di stampa. si riferiscono alla costruzione del flusso di input FileReader (FR) che opera sul file di testo, questo flusso viene filtrato dal successivo BufferedReader (BR) per consentire la stampa per linee del testo e consumare il flusso. Le note (3) (4) mostrano la sequenza di costruzione del FileReader che diviene input di StreamTokenizer. Infine si avvia la lettura del primo token evidenziato dalla nota (5). Le istruzioni successive consistono nel ciclo del programma che consuma i token e stampa solo i WORD che sono quelli desiderati. esempio 12. “Si desidera realizzare un programma che stampi tutti e soltanto i token numerici di un file di testo memorizzato su disco con a fianco il numero di riga del file su cui il token è scritto”. Codifica: import java.io.*; class cap09_es_12 { public static void main(String arg[]) throws IOException { FileReader f_char=new FileReader("c:/mio.txt"); // (1) StreamTokenizer st=new StreamTokenizer(f_char); // (2) System.out.println("I numeri contenuti nel file sono:"); st.nextToken(); // (3) while (st.ttype!=st.TT_EOF) { if(st.ttype==st.TT_NUMBER) System.out.println(st.nval+" riga:"+st.lineno()); st.nextToken(); } System.out.println("\nFine scansione file."); } } Esecuzione:

I numeri contenuti nel file sono: 1234.0 riga:2 3.32 riga:5 Fine scansione file.

Commenti al codice: Il programma non differisce dalla seconda parte del precedente esempio 11 con le uniche differenze che in questo caso si stampano solo i Token NUMBER e a fianco il numero di riga su cui questi sono memorizzati. Il metodo st.lineno() è utilizzato proprio al fine di estrarre i numeri di riga del token in esame.


9.E – Esercizi Problemi che usano stream o filtri in modo elementare. Uso delle sottoclassi di ImputStream, OutputStream, Reader e Writer per risolvere problemi. 9.1. Si desidera costruire un programma che “acquisisca da un array di

caratteri le singole lettere utilizzando un opportuno stream e stampi solo le vocali”. Richieste: realizzare il solo main() scegliendo il corretto costruttore di stream. Nota: il metodo che testa se un carattere è contenuto nell’insieme delle vocali potrebbe essere il seguente appartenente alla classe String. String Voc=”aeiou”; char ch=’a’; if ((Voc.indexOf(ch))!=-1)

9.2. Si desidera costruire un programma che “acquisisca da una stringa le singole lettere utilizzando un opportuno stream e le collochi in un StringBuffer ponendo al termine di ogni sequenza di cinque caratteri il marcatore ‘\n’ e infine stampi il buffer ottenuto”. Richieste: realizzare il solo main() scegliendo il corretto costruttore di stream.

9.3. Si desidera costruire un programma che “acquisita da tastiera una

sequenza di linee fino a quando non si immette il marcatore ‘#’. Trasferisca le linee acquisite in un StringBuffer eliminando i marcatori di fine linea ‘\n’, ‘\r’; infine stampi il testo del Buffer ottenuto.” Richieste: realizzare il solo main() scegliendo il corretto costruttore di stream.

9.4. Si desidera costruire un programma che “acquisita dati da un array di

caratteri assegnato dall’utente, l’array contiene anche marcatori di fine linea ‘\n’; i dati acquisiti li scriva utilizzando un opportuno stream di output in un file di testo memorizzato su disco.” Richieste: realizzare il solo main() utilizzando il costruttore FileWriter per lo stream di output.

9.5. Si desidera costruire un programma che “acquisita da una stringa

assegnata dall’utente i caratteri e li trascriva in sequenze di cinque caratteri su ogni riga di un file di testo inserendo l’opportuno marcatore di fine linea.” Richieste: realizzare il solo main() scegliendo il/i corretto/i costruttore/i di stream di output.

9.6. Si desidera costruire un programma che “acquisita da un file di testo

memorizzato su disco le diverse linee e le riscriva su un nuovo file di testo in in sequenze di cinque caratteri su ogni riga di testo inserendo l’opportuna marcatore di fine linea.” Richieste: realizzare il solo main() scegliendo i corretti costruttori di stream di input e output.

♦ Problemi semplici che usano stream di I/O e la classe StreamTokenizer. 9.7. Si desidera costruire un programma che “filtri un file di testo memorizzato

su disco e stampi di fianco a ogni parola la riga su cui si trova.” Richieste: realizzare il solo main() facendo uso del filtro StreamTokenizer.


9.8. Si desidera costruire un programma che “Dopo aver acquisito una parola da ricercare, filtri un file di testo memorizzato su disco e stampi quante volte ricorre la parola nel testo.” Richieste: realizzare il solo main() facendo uso del filtro StreamTokenizer.

9.9. Si desidera costruire un programma che “Dopo aver acquisito una parola

da ricercare, filtri un file di testo memorizzato su disco e stampi su quali righe si trova quella parola.” Richieste: realizzare il solo main() facendo uso del filtro StreamTokenizer.

9.10. Si desidera costruire un programma che “Filtri un file di testo memorizzato

su disco che contiene esclusivamente numeri separati da spazi e stampi la somma algebrica dei numeri trovati.” Richieste: realizzare il solo main() facendo uso del filtro StreamTokenizer.

Problemi la cui soluzione richiede la progettazione di una a più classi senza Frame o GUI 9.11. Si desidera costruire un programma che “usi un flusso qualsiasi di caratteri

di input e mostri il testo completo sulla console in output." Indicazioni: il flusso da cui provengono i caratteri è un generico Reader (a seconda delle necessità il dispositivo potrà essere uno StringBuffer, una Strimg, un Array o un File di caratteri, la Tastiera). Si tratta quindi di progettare una Classe. (Chi fa che cosa?) la Classe, chiamiamola, Leggi_mostra avrà un costruttore generico di tipo Reader e disprrà di almeno un metodo leggi() che acquisisce dallo stream i caratteri per costruire una Stringa (che deve essere memorizzata negli attributi), e un secondo metodo che mostra() la stringa su console.

Richieste: implementare la classe e un main di prova per verificare i due metodi al variare dello stream reader associato.

9.12. Si desidera costruire un programma che “analizzi un flusso qualsiasi di

caratteri e consenta di sapere se il testo contiene token numerici e/o token di tipo word"

Indicazioni: I casi d'uso potrebbero essere i seguenti: costruttore del Filtro (quali parametri ?). realizzare una funzionalità (metodo ?) che risponda alla domanda

quanti_num();

Leggi_mostra - Reader flusso; - String testo;

+Leggi_mostra(Reader in) +String leggi() +void mostra()


quante_par()

quanti_num()

Filtro()

realizzare una funzionalità (metodo ?) che risponda alla domanda quante_par() opzionalmente: dammi_num() dammi_par()

Il flusso sarà un generico Reader (a seconda delle necessità il dispositivo potrà essere uno StringBuffer, una Strimg, un Array o un File di caratteri, la Tastiera). L'analisi del flusso verrà eseguita utilizzando uno StreamTockenizer. Si tratta quindi di progettare una Classe Filtro. (Chi fa che cosa?) Rischieste: o Disegnare (diagramma di classe) la classe Filtro; o Codificare la Classe e un main() di prova che verifichi le funzionalità realizzate;

Problemi la cui soluzione richiede la progettazione di una a più classi con l'uso di una Frame ed eventi GUI. 9.13. Si desidera costruire un programma che “analizzi (filtri) un testo contenuto

in un campo di una frame e mostri le elaborazioni in un secondo campo della frame alla pressione dell'opportuno pulsante." Richieste a: o si immagini che il testo nel primo campo sia immesso dall'utente e il

filtro esegua una banale ricopiatura del testo di input nel secondo campo alla pressione di un button.

o progettare una classe Filtro che abbia un metodo mostra() che restituisce il testo di input inalterato.

o progettare la GUI (Finestra) con i due campi e il button che attiva il comando mostra();

o progettare un main() che attivi e verifichi il funzionamento. Richieste b: o si immagini che il testo nel primo campo sia, come nella richiesta (a),

immesso dall'utente e il filtro esegua una banale ricopiatura del testo di input nel secondo campo alla pressione di un button.

o Usare la classe Leggi_mostra progettata nell'esercizio 9.11. o progettare la GUI con i due campi e il button che attiva il comando

mostra(); o progettare un main() che attivi e verifichi il funzionamento. Richiesta c: o immagini che il testo nel primo campo sia, come nella richiesta (a),

immesso dall'utente e il filtro scriva nel secondo campo il messaggio "ci sono/non ci sono parole o numeri". Il filtro deve accertare, alla pressione di un button, se il primo campo ha parole o numeri.

o Usare la classe progettata nell'esercizio 9.12. o progettare la GUI con i due campi e il button che attiva il comando;


o progettare un main() che attivi e verifichi il funzionamento. 9.14. Come nell'esercizio 9.13 si desidera costruire un programma che “analizzi

(filtri) un testo contenuto in un file su disco e caricato in un campo di una frame e mostri le elaborazioni in un secondo campo della frame alla pressione dell'opportuno pulsante." Richiesta: o Si modifichi il codice degli esercizi 9.13, per ottenere quanto richiesto,

sfruttando ancora sia la classe Leggi_mostra che la classe Filtro. o All'avvio del main() la finestra si dovrà aprire e mostrare un campo per

richiedere il nome del file e quindi dovrà mostrare nel primo campo riempito il file nel secondo le elaborazioni. (le parole numerate (se ne contiene), le cifre)

9. Input e output - Liceo Scientifico Copernico · 2013-11-05 · carattere o un oggetto...

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