Учебник Математические пакеты

1.5.6. Хранение данных и функций в библиотеках

Файловая система

В Scilab реализованы средства для работы с различными типами файлов, но чаще всего текстовые файлы сохраняются с расширениями *.sce, в них можно хранить как сценарии, так и данные в текстовом виде. Если же пользователь решил создать личную библиотеку, например, для хранения созданных им внешних функций, то тексты отлаженных функций необходимо сначала сохранить в файлах с расширением *.sci, а затем средствами Scilab создать библиотеку двоичных файлов.

Файловая система Scilab может cодержать не только текстовые файлы, двоичные библиотечные файлы и системные папки Scilab, но и папки с файлами данных пользователя и папки с программами пользователя. Причем, следует помнить, что с точки зрения значимости системных папок особенное значение для пользователя имеет системная папка Home, в которой содержатся данные для настройки среды пользователя при загрузке системы Scilab.

Для создания sci-файлов также используется встроенный в Scilab текстовый редактор SciNotes.

Сохранение и восстановление переменных

При решении серьезных задач или задач с большим объемом данных необходимо сохранять данные на диске.

Самый простой способ сохранить значения всех переменных – это со-

хранить данные области Обозревателя переменных (текущие переменные сессии в двоичном файле с расширением *.sod) [13]. Для этого можно использовать функцию save. При обращении к ней появляется диалоговое окно, вкотором следует указать Путь к файлу и Имя файла. По умолчанию предлагается сохранить файл в Текущей папке, при этом всегда целесообразно файлам давать содержательные имена.

Для восстановления сохраненных ранее данных можно использовать функцию load. При этом следует указать Путь к файлу. После этого восстановленные данные можно использовать во вновь вводимых командах.

Команды сохранения и восстановления переменных рабочей среды, можно вызвать из командной строки:

save(ИмяФайла, 'х1', 'х2',..., 'хп') load(ИмяФайла, 'х1', 'х2',..., 'хп'),

где: ИмяФайла–символьная строка, содержащая путь к файлу; х1,х2,...,хп – список сохраняемых или восстанавливаемых перемен-

ных, каждая из которых должна быть заключена в одинарные или двойные кавычки.

201

Рассмотрим примеры сохранения и загрузки переменных Рабочей среды (рис. 1.5.6-1).

--> // Пример сохранения и загрузки переменных Рабочей среды

--> a = eye(2, 2); b= ones(a); --> save('vals.dat', a, b); --> cleara

--> clearb

--> load('vals.dat', 'a', 'b'); -->

--> // Запись и чтение с использованием двоичного форматаsod

-->

--> a = eye(2, 2); b = ones(a); --> save("val.sod", "a", "b"); --> clearb

--> load("val.sod", "a", "b");

Рис.1.5.6-1 Пример сохранения и загрузки переменных Рабочей среды

Проверить список сохраненных переменных в файле можно с помощью функции listvarinfile, которая имеет следующий формат:

listvarinfile(filename)

[names,typs,dims,vols]=listvarinfile(filename),

где: filename – символьная строка, путь к файлу для проверки;

names – матрица строк, показывающая имена переменных, сохраненных в файле;

dims – матрица, из которого видны размеры переменных, сохраненных в файле;

typs – числовая матрица, показывающая типы переменных, сохраненных в файле;

vols – числовая матрица, которая представляет размер в байтах переменных, сохраненных в файле.

Рассмотрим пример использования функции listvarinfile (рис.1.5.6-2).

--> // Пример использования функции listvarinfile

-->

--> a = eye(2, 2); b = int16(ones(a)); c = rand(2, 3, 3); -->

--> save(fullfile(TMPDIR, "vals.sod"), 'a', 'b' , 'c')

--> [names, typs, dims, vols] = listvarinfile(fullfile(TMPDIR, "vals.sod")) vols =

202

32.8.144.

dims(1) 2. 2.

dims(2) 2. 2.

dims(3)

2. 3. 3. typs =

1 8. 1. names =

!a !

!!

!b !

!!

!c !

Рис.1.5.6-2 Пример использования функции listvarinfile

Создание библиотек функций пользователя

Библиотека (library) представляет собой набор функций, объединенных некоторой идеей или по функциональному признаку. В системе Scilab простейшая библиотека содержит только функции, написанные средствами языка Scilab, где каждая функция хранится в отдельном файле. В терминах Scilab такие функции являются макросами [13]. Они не содержит файлов справки и функций на компилируемых языках (примитивов).

Объединение функций в библиотеку во многих практических ситуациях является весьма удобным средством использования внешних независимых функций при создании локальных приложений. Более сложной организацией внешних откомпилированных функций, написанных, в том числе, на универсальных языках программирования, является модуль. Разработка собственного модуля не представляет трудностей, однако требует более детального знакомства с внутренним устройством пакета Scilab. Кроме того, модули также имеют в своей основе библиотеки, поэтому для создания модулей требуется понимание работы библиотек.

К преимуществам библиотеки можно отнести следующее:

библиотека загружается и выгружается целиком, что защищает все функции, входящие в нее.

библиотеки легко обслуживать, так как каждая законченная функция хранится в своем файле.

разрабатывать библиотеку может группа разработчиков, так как функции соединяются воедино только на этапе сборки.

функции библиотеки хранятся в откомпилированном виде и, следовательно, выполняются быстрее.

203

Рассмотрим создание простой библиотеки функций Scilab, а также способы ее автоматической загрузки при запуске пакета.

Предположим, что имеется несколько sci.файлов, написанных средствами Scilab. Причем в каждом файле хранится одна функция, имя которой совпадает с именем sci-файла. Тогда последовательность шагов по созданию библиотеки заключается в следующем:

1)Создать откомпилированные (бинарные файлы с расширением *.bin) экземпляры функций, используя функцию genlib. Эта функция создает библиотеку из функций, описания которых расположены в некотором каталоге. Кроме того, функция genlibсоздает индексные файлы.

2)Загрузить библиотеку в Scilab, с помощью встроенная функция lib.

Для создания библиотеки функций следует придерживаться следующих правил:

Файлы, содержащие определения функций, должны иметь расширение *.sci. В одном sci-файле могут быть определены несколько функций Scilab, однако только первая из них считается главной и доступна извне. Иными словами, только первая функция, определенная в файле, считается общедоступной, в то время как остальные неявно полагаются внутренними функциями;

Имя sci-файлов должно совпадать с именем главной функции в этом файле. Например, если имя функции myfun, то файл, содержащий ее, должен иметь название myfun.sci. Это требование является обязательным, в противном случае функция genlib не будет работать корректно.

После создания библиотеки в каталоге появятся новые файлы:

bin-файлы, которые являются скомпилированными версиями функ-

ций в sci-файлах. Из этих файлов и загружаются функции;

файл names – служебный файл, который содержит имена функций библиотеки;

файл с расширением *.lib, который используется сценарием погрузки и фактически является головой библиотеки.

Далее рассмотрим пример создания библиотеки (рис.1.5.6-3). Пусть в каталоге samplelib размещаются два файла.

--> // Первый файл библиотеки samplelib содержит две функции

--> // C:\samplelib/fuction1.sci:

--> functionу = functionl(х) // Первая функция

>у = 1 * functionl_support(х)

>end

-->

204

--> function у = functionl_support(x) // Вторая функция

>у = 3 * x

>end

--> // Второй файл содержит одну функцию

--> // C:/samplelib/fuction2.sci: --> function у = function2 (x)

>у = 2 * x

>end

Рис. 1.5.6-3 Файлы с функциями, размещенные в каталоге samplelib

Создадим бинарную версию функций, воспользовавшись функцией genlib (рис. 1.5.6-4). Первый аргумент функции genlib представляет название будущей библиотеки, а второй указывает каталог, где размещены файлы функций. Заметим, что в данном случае только функции functionl и function2 являются общедоступными, а функция functionl_support может использоваться только внутри библиотеки, но не вне ее.

Сразу же после вызова genlib, две новых функции становятся доступны окружению Scilab и могут быть вызваны, как показано на рис. 1.5.6-5.

--> // Пример обращения к библиотечным функциям

--> functionl(3) ans =

9.

-->

--> function2(3) ans =

6.

Рис. 1.5.6-5 Обращение к библиотечным функциям из командного окна

205

Вместе с тем, на практике нет необходимости каждый раз генерировать библиотеку заново. Созданную ранее библиотеку можно загрузить посредством команды lib, единственный аргумент которой указывает местоположение загружаемой библиотеки в файловой системе. Фрагмент на рис. 1.5.6-6 иллюстрирует загрузку ранее созданной библиотеки.

- --> // Загрузка файлов в библиотеку

--> mylibrary = lib("С:\samplelib\") ans =

--> functions files location: С:\samplelib\. functionl function2

Рис.1.5.6-6 Загрузка файлов в библиотеку с использованием функции lib

Использование стартового сценария

При большом числе загружаемых библиотек, удобно поместить инструкции lib в стартовом сценарии Scilab, который автоматически исполняется при загрузке пакета [13]. В этом случае все указанные в инструкции lib библиотеки будут доступны сразу же после старта Scilab. Файл стартового сценария размещается в основном каталоге Scilab, путь к которому можно узнать, проверив значение переменной SCIHOME (рис. 1.5.6-7).

--> // Доступ к стартовому сценарию

--> SCIHOME

SCIHOME = C:\Users\51FB~1\AppData\Roaming\Scilab\scilab-6.0.1 --> // Загрузка созданной библиотеки

--> mylibrary = lib("С:/samplelib/")

Рис. 1.5.6-7 Доступ к стартовому сценарию

Стартовый сценарий имеет имя scilab и является обычным сценарием Scilab (в том числе может содержать комментарии). Для загрузки созданной ранее библиотеки добавим в файл scilab следующие строки:

В результате библиотека mylibrary будет загружаться всякий раз при старте пакета Scilab.

206

1.5.7.Контрольные вопросы

1)Какие функциональные структуры используются в Scilab?

2)Что такое Примитив?

3)Что такое scе-сценарий и каковы его особенности?

4)Каким образом scе-сценарий запускается на выполнение?

5)Что такое scе-функция?

6)В чем отличие файла-сценария от sce-функции?

7)Может ли scе-функция иметь несколько выходных параметров?

8)Как происходит обращение к sce-функции?

9)Для чего используется функция exec?

10)Какова структура кода сценария со встроенными функциями?

11)Что такое указатель на функцию?

12)Что такое видимость переменных?

13)Для чего используется переопределение функций?

14)Какие операторы реализуют линейные программные структуры?

15)Какие простейшие операторы ввода/вывода данных известны?

16)Какие операторы реализуют разветвляющиеся программные структуры?

17)Какие операторы реализуют регулярные циклические?

18)Какие операторы реализуют итеративные циклические структуры?

19)Какие имеются средства отладки sce-файлов?

20)Что представляет собой файловая системаScilab?

207

208

Функции, позволяющие получить номера и названия типов объектов. Таблица 1.2.1-2

НомерТипаОбъекта = type(Oбъект) – Возвращает номер типа объекта.

НазваниеТипаОбъекта = typeof(Oбъект) – Возвращает названия типа объекта.

209

Функции для работы с комплексными данными. Таблица 1.2.2-2

210