情報システム応用Ｉ TDSS

情報システム応用Ｉ－簡易データベースの構築

簡易データベースのソースコードを掲載します．
IE利用の場合，[表示]-[文字のサイズ]-[小]を推奨します．

データベース・ファイルを用意する．
メインメニュー（メイン画面）を作成する．
データベース・ファイルを読み込む．
データを表示する．
終了時の処理を行う．
新規データを追加する
既存データを削除する
データベース・ファイルを更新する（書き込み）．

1. データベース・ファイル

sample.txt

nagai	19	163.3	58.4
aoyama	22	173.4	68.9
suwa	28	174.5	75.4
iwanaga	32	176.3	73.1
inagaki	33	168.9	59.6
tanaka	34	179.6	75.3
sugi	45	172.1	78.3

一人あたり一行．タブ区切りで，名前・年齢・身長・体重を書く．
データ型との対応：
 名前	char*型
 年齢	int型
 身長	double型
 体重	double型

※ 年齢の若い順に並べておくこととする．

2. メインメニュー

メイン画面を作成する．
- main関数
- SelectNumber関数
制御構文： do{..}while, switch～case
標準入力： fgets, sscanf

tdss.c

#include "para.h"

int SelectNumber( void)
{
  int num;
  char buf[100];

  do {
    printf("\n\n---  Tiny Database ---");
    printf("\n 1) show all members");
    printf("\n 2) create a new member");
    printf("\n 3) delete a member");
    printf("\n 4) write to file");
    printf("\n 5) exit");    printf("\n>");
    fgets( buf, sizeof( buf), stdin);
    sscanf( buf, "%d", &num);
  } while ( num < 1 || num > 5 );
  
  return num;
}

int main( int argc, char **argv )
{
  int status;
  Person *psn;

  do {
    status = 0;
    switch( SelectNumber() ){
      case 1: printf("\n select 1"); break;
      case 2: printf("\n select 2"); break;
      case 3: printf("\n select 3"); break;
      case 4: printf("\n select 4"); break;
      case 5: printf("\n select 5\n\n"); 
              status = 1; break;
    }
  } while( status != 1 );
  
  return 0;
}

同じフォルダに用意してますか？ → ここ

項目選択画面の関数．




do～whileの制御構文
 1: 全データの表示
 2: データの新規追加
 3: データの削除
 4: 上書き保存
 5: 終了

fgetsとsscanfのコンビにて「キー入力」に対応する．
numに整数値を渡す．
 ただし，1～5の値でなければダメ．
 
numの値を返す．


main関数．argcとargvって何？

プログラム実行中・終了を表すフラグ．
Person型ポインタ変数を宣言する．

do～while で制御する．
何も選択していない状態を表す．
SelectNumber関数を呼び出す．1～5のいずれかが返ってくる．
 "select 1"と表示．
 "select 2"と表示．
 "select 3"と表示．
 "select 4"と表示．
 "select 5"と表示．
 status=1はプログラムの終了状態を表すことにする．

status=1でない限りは続行．

SelectNumber関数

関数の中では，int型変数のnumに1~5の値が入る．
numが1～5以外の値を取らさないように，do...whileループでコントロール
switch( SelectNumber() ) で，1~5の値にしたがって処理を選択する．
1～5の値（int型）を返す．

fgets( buf, sizeof( buf), stdin )

stdin（標準入力）からsizeof(buf)分（100文字分）の文字をbufに蓄える

sscanf( buf, "%d", &num )

bufにある文字の列を，%dにしたがう書式（int型）でnumに書き出す．

3. データベースファイルの読み込み

ファイルからデータを読み込む．
- ReadFile関数
- GenerateNew関数
- SetName関数
ファイル操作： fopen, fscanf, fclose
データ用メモリの確保： malloc
リスト構造を理解する．

まずはmain関数に以下を追加する．Person *psnとdo...の間．

main関数

    if ( argc < 2 ) {
      fprintf( stderr, "\n usage: tdss [file]\n\n" );
      exit(1);
    }
    psn = ReadFile( argv[1] );

オプション付の実行をしているかどうか？
  なければ使い方を表示して，
  強制終了．
  
  ReadFile関数を呼び出す．

以下の3つの関数を tdss.c に追加する．tdss.c内の構成は...

#include "para.h"

SetName()

GenerateNew()

ReadFile()

SelectNumber()

main()

のように，main関数よりも前に，かつSetName, GenerateNew, ReadFileの順に記述する．

SetName関数

nameは10文字分（10バイト）であるが，"suwa"というデータであれば， strlen(name)は「4」となる．
strlen(name)+1の領域を確保する．
その先頭アドレスをsetnameに渡して，これを返す．
setnameはchar *型．文字の配列の先頭アドレス．

SetName関数

static char *SetName( char *name)
{
  char *setname;

  setname = malloc( sizeof(char)*( strlen(name) +1 ));
  strcpy( setname, name);

  return setname;
}

char*型の関数



nameの文字数分だけメモリを確保する．
nameの内容をsetnameの内容にコピー．

先頭アドレスを返す．

strlen( name);

nameをポインタとする文字列の長さを計算する．ただし，終端文字\0は計算に含まれない．
strlen関数はnameの中の文字数を返す．

strcpy( setname, name);

nameをポインタとする文字列をsetnameをポインタとする配列に上書きコピーする．
setnameの先はコピーを受け取るのに十分な大きさが必要である．
strcpyの戻り値は，setnameへのポインタ（char *）．

GenerateNew関数

Person型の構造体1つ分のメモリ領域を確保（new）
指定された名前，年齢，身長と体重を格納する．
new->name は，SetName関数にお任せする．それ以外は，普通に格納する．
new （確保した領域のアドレス）を返す．

GenerateNew関数

static Person *GenerateNew( 
                    char *name, int age, double h, double w)
{
  Person *new;

  new = malloc( sizeof( Person) );
  new->name = SetName( name);
  new->age  = age;
  new->height = h;
  new->weight = w;

  return new;
}

Person型の関数．
  引数が多いので注意すること．


一人分のメモリ領域を確保．その先頭アドレスはnew．
SetName関数を呼び出して，名前を格納する．
年齢を格納する．
身長を格納する．
体重を格納する．

一人分のデータがメモリ上に配置された．
その先頭アドレスを返す．

ReadFile関数

argv[1] に格納された文字列にしたがうファイルをオープンする．

argvはポインタへのポインタ

※「tdss sample.txt」とオプション付きでtdssを実行すると，

argv[0] ← "tdss"

argv[1] ← "sample.txt"

と自動的に格納される．

argv[0],argv[1],... はポインタ

argv[0][0] = ‘t’ argv[0] と &argv[0][0] は同じアドレスを指している．

argv[0][1] = ‘d’

argv[0][2] = ‘s’

argv[0][3] = ‘s’

argv[0][4] = ‘\0’ ← ヌル文字．文字列の終わりを表す．
ファイル内のデータを構造体リストに次々に格納していく．
構造体リストの先頭アドレスを返す．

ReadFile関数

static Person *ReadFile( char *file)
{
  char d_name[20];
  double d_height, d_weight;
  int d_age;
  FILE *fp;
  Person *top, *work;
  
  fp = fopen( file, "r");
  if ( fp == NULL ) {
    fprintf( stderr, "\n\n[%s] cannot open!\n\n", file );
    exit(3);
  }
  
  printf("\nReading [%s] ...", file );

  if ( !feof(fp) ) {
    fscanf( fp, "%s\t%d\t%lf\t%lf\n", 
	    d_name, &d_age, &d_height, &d_weight );
    top = work = GenerateNew( d_name, d_age, d_height, d_weight);
  }

  while ( !feof(fp) ) {
    fscanf( fp, "%s\t%d\t%lf\t%lf\n", 
	    d_name, &d_age, &d_height, &d_weight );
    work->next = GenerateNew( d_name, d_age, d_height, d_weight);
    work = work->next;
  }
  work->next = NULL; work = NULL;

  fclose( fp);

  return top;
}

main関数から呼び出されるPerson型の関数

名前を保持するために使う．
身長・体重を保持するために使う．
年齢を保持するために使う．
ファイル・ポインタ
データリスト用のポインタ．

fileという名のファイルのオープン
オープンに失敗したら...
  オープンでけまへん，とのメッセージを出力，
  強制終了する．


読み込み中，のメッセージを出力

もしファイルの最後（End Of File）でなければ...
  ファイル一行（一人分）のデータを獲得
  （データベースファイルの構成に留意），
  メモリにセットする．
以上は一人目用．

リストを作っていく．
この部分は下図を参考に．
現在の「次の人」にデータを格納していく．
ポインタを進める．


リストの最後を表すNULL．

ファイルを閉じる．

先頭アドレスを返す．

リスト構造（片方向リスト）を理解する: 図(1). リストの先頭アドレスを覚えておく．; 図(2)．GenerateNew関数により，一人分のデータを格納する．; 図(3)．次の人のデータ格納先を指定する．; 図(4)．リストの最後はNULLを指定しておく．

FILE *fp; －ファイル構造体

FILE型（ファイル構造体）へのポインタを宣言する．
fpの指す先は，テキストファイル内の各行の先頭だと思えばいい．

fp = fopen( file, "r" ); －ファイルをオープンする．

fileは文字の配列（文字列），すなわちファイル名を指す．
"r"は書き込み禁止モード．ファイルがない場合は，エラー．
"w+"は書き込み可能モード．存在しなければ新規に作成する．
オープンに成功したら，構造体の先頭アドレスをfpに渡す．

fclose(fp); －ファイルを閉じる

fpで指定されるファイルを閉じる．

4. データの一覧表示

リストに格納された個人データを順次表示させる．
読み込みよりはずいぶん簡単なはず．

main関数内の case 1: printf("\n select 1"); break; を
case 1: ShowPerson(psn); break;
に変更すること．
以下のShowPerson関数を tdss.c に追加する．tdss.c内の構成は...

#include "para.h"

ShowPerson() ← とりあえずここらあたりに

SetName()

GenerateNew()

ReadFile()

SelectNumber()

main()

のように，main関数よりも前に記述すればよい．

ShowPerson関数

void ShowPerson( Person *p)
{
  Person *work;

  printf("\nAll members:");
  for ( work = p ; work != NULL ; work = work->next ) {
    printf("\n%s\t%d\t%.1lf\t%.1lf", 
	    work->name, work->age, work->height, work->weight );
  }
}

void型の関数．（値を何か返す必要はないので．）
  リストの先頭アドレスを引数にとる．



forループ： リストの先頭から最後(NULL)まで．

ShowPerson関数

構造体リストの先頭アドレスp（main関数のpsn）からスタートして，リストを次々に辿っていく（ポインタ変数workを利用）．
その都度，名前などのデータを表示する．
次の指す先が，NULLであれば終了

※ ここまでのソースリストはこちらにあります．

5. プログラムの最終処理

メモリに格納されたデータをプログラム終了直前にすべて解放する．
リストを辿っていきつつ，解放処理を行う．

main関数内の最後 } while( status != 1 ); の直後に
FinalizePerson( psn);
を追加すること．
以下のFinalizePerson関数を tdss.c に追加する．tdss.c内の構成は...

#include "para.h"

FinalizePerson() ← ここら辺にでも

ShowPersonPerson()

SetName()

GenerateNew()

ReadFile()

SelectNumber()

main()

のように，main関数よりも前に記述すればよい．

FinalizePerson関数

void FinalizePerson( Person *p)
{
  Person *work;

  while( p != NULL ) {
    work = p;
    p = p->next;
    free( work->name);
    free( work);
  }
}

void型の関数



リストの最後に辿り着くまで以下の処理を繰り返す．
  現在の場所（アドレス）は覚えておく．
  pをさらに次のアドレスに進めておく．
  現在の名前データを解放した後に...
  現在のデータ領域すべてを解放する．
  
ちなみに，最後の段階ではリストの先頭（アドレス）
はどこかわからない．

FinalizePerson関数

一覧表示同様，構造体リストの先頭アドレスp（main関数のpsn）からスタートして，リストを次々に辿っていく（ポインタ変数workを利用）．
free関数を使って，対象先のメモリを解放する．
NULLに到着した段階で終了．

free( psn);

(ポインタ変数)psnの指す領域を解放する．
通常，malloc関数で確保した領域は，free関数で解放する．

6. 新規データの追加

標準入力から新たにデータを作成し，データベースに追加する．
- NewPerson関数

main関数内の case 2: printf("\n select 2"); break; を
case 2: psn = NewPerson(psn); break;
に変更すること．
NewPerson関数を tdss.c に追加する．

#include "para.h"

ShowPersonPerson()

SetName()

GenerateNew()

ReadFile()

SelectNumber()

NewPerson() ← ここらへんに挿入しておきましょう．

main()

のように，main関数よりも前に記述すればよい．

NewPerson関数

Person *NewPerson( Person *p)
{
  Person *new, *here, *prev;
  char d_name[20], buf[100];
  double d_height, d_weight;
  int d_age;

  printf("\nName? "); 
  fgets( buf, sizeof( buf), stdin);    
  sscanf( buf, "%s", d_name);

  do {
    printf("His/Her age? "); 
    fgets( buf, sizeof( buf), stdin);    
    sscanf( buf, "%d", &d_age);
  }while( d_age <= 0 );

  printf("His/Her height? "); 
  fgets( buf, sizeof( buf), stdin);    
  sscanf( buf, "%lf", &d_height);

  printf("His/Her weight? "); 
  fgets( buf, sizeof( buf), stdin);    
  sscanf( buf, "%lf", &d_weight);

  for ( here = p ; here != NULL ; here = here->next ) {
    if ( here->age >= d_age ) break;
    else prev = here;
  }

  new = GenerateNew( d_name, d_age, d_height, d_weight);

  if ( here == p ) {
	new->next = p;
	return new;
  }
  else {
    new->next  = prev->next;
    prev->next = new;
    return p;
  }
}

Person*型の関数．
  リストの先頭アドレスを引数にとる．
・格納場所を知るためのポインタを用意する．
・名前・年齢・身長・体重を一時的に保持するための
  変数を用意する．
  
  
名前を入力する．
  fgetsとsscanfのコンビネーションを利用．



年齢を入力する．

名前が0歳未満にならないように制御している．
(上限を設けるには？各自考えてみよう．)

身長を入力する．



体重を入力する．



リストの先頭(p)から最後尾まで調べる．
新規入力の"年齢"より大きい値が見つかればforループから
抜け出す．そうでなければ，現在の場所の「一つ前」の
ポインタを保持しつつ，リストを辿っていく．

GenerateNew関数を用いて，新規データをメモリに格納する．
リストに格納する．
リストの先頭に挿入する場合．
・新規データの次は"現リストの先頭"
・新規データの先頭アドレスを返す

リストの途中に挿入する場合．
下図を参照のこと．

NewPerson関数

一時保存用の変数(4つ)に，名前・年齢・身長・体重のそれぞれを格納する．
リスト内は「年齢の若い順」に並べられている．新規データのリスト内での適切な場所を探す（ポインタを辿っていく）．
格納場所が決まれば，GenerateNew関数とポインタ情報を用いて実際に格納する．

リストへの挿入

newの指す先は，GenerateNew関数にてメモリ確保をしておく．
ポインタのつなぎ換え操作の順序を逆にすると，リストは分断されるので注意する．

※ ここまでのソースリストはこちらにあります．

7. データの削除

既存のデータを削除する．
- DeletePerson関数

main関数内の case 3: printf("\n select 3"); break; を
case 3: psn = DeletePerson(psn); break;
に変更すること．
DeletePerson関数を tdss.c に追加する．

#include "para.h"

ShowPersonPerson()

SetName()

GenerateNew()

ReadFile()

SelectNumber()

NewPerson()

DeletePerson() ← ここらへんに挿入しておきましょう．

main()

のように，main関数よりも前に記述すればよい．

DeletePerson関数

Person *DeletePerson( Person *p)
{
  Person *here, *prev;
  char d_name[20], buf[100];
  int d_age, find = 0;

  printf("\nName? "); 
  fgets( buf, sizeof( buf), stdin);
  sscanf( buf, "%s", d_name);

  printf("His/Her age? "); 
  fgets( buf, sizeof( buf), stdin);
  sscanf( buf, "%d", &d_age);

  for ( here = p ; here != NULL ; here = here->next ) {
    if ( strcmp( d_name, here->name) == 0 && 
         d_age == here->age ) {
      find = 1; break;
    }
    else prev = here;
  }

  if ( find != 1 ) 
    printf("\nNo such person!\n");
  else {
    if ( here == p ) 
      p = p->next;
    else   
      prev->next  = here->next;

    free( here->name); 
    free( here);
  }
  
  return p;
}

Person*型の関数
 リストの先頭アドレスを引数にとる．
・対象データの場所を知るためのポインタを用意．
・名前を年齢を一時的に保持するための変数を用意．
findは対象が見つかったかどうかのフラグを表す．

名前を入力．
d_nameに保持する．


年齢を入力．
d_nameに保持する．


リストの先頭（p）から最後尾まで調べる．

名前と年齢が一致するデータを探す．
見つかればフラグを立て，ループから抜ける．

"直前"のポインタを保持しておく．


対象データが見つからなかった場合の処理．

対象データが見つかった場合：
 リストの先頭にある場合
 ・先頭を"二番目のデータ"にする
 リストの途中にある場合
 ・削除対象を飛ばす．下図参照のこと．
 
削除対象のデータをメモリから解放する．



現在のリストの先頭アドレスを返す．

DeletePerson関数

名前と年齢を入力し，それらと一致するデータを削除する．
削除対象が存在しない場合はエラーメッセージを出力する．

リストからの削除

削除対象のデータを一つ飛ばしにするだけ．
ポインタをつなぎ直した後，メモリを効率よく利用するために削除したデータをメモリから解放する．

8. データベースファイルの更新（書き込み）

データベースファイルに保存する．
- WritePerson関数

main関数内の case 4: printf("\n select 4"); break; を
case 4: WritePerson(psn); break;
に変更すること．
DeletePerson関数を tdss.c に追加する．

#include "para.h"

ShowPersonPerson()

SetName()

GenerateNew()

ReadFile()

SelectNumber()

NewPerson()

DeletePerson()

WritePersion() ← ここらへんに挿入

main()

のように，main関数よりも前に記述すればよい．

WritePerson関数

void WritePerson( char *file, Person *p)
{
  FILE *fp;
  Person *work;
  
  fp = fopen( file, "w+");
  if ( fp == NULL ) {
    fprintf( stderr, "\n\n[%s] cannot open!\n\n", file );
    exit(3);
  }
  
  printf("\nWriting [%s] ...", file );

  for ( work = p ; work != NULL ; work = work->next )
    fprintf( fp, "%s\t%d\t%lf\t%lf\n", 
	     work->name, work->age, 
		 work->height, work->weight );
  fclose( fp);
}

void型の関数（引数はファイル名とリストのポインタ）
 ・ファイル名はargv[1]，これをfileで受ける．
ファイル・ポインタ
一時利用のポインタ（リスト用）

ファイルをオープンする．
オープン失敗時の処理






リストの先頭から最後尾まで回す．
ファイルの1行目からデータを書き込んでいく．
・フォーマット部分はReadFile関数のfscanfと
 まったく同じであることに注意．
ファイルを閉じる．

WritePerson関数

fprintf関数でデータを書き出していく．
その際フォーマット部分は，読み込み時に用いたfscanf関数（ReadFile関数を参照）のそれと同じにしておくことが大事．

9. 終了・まとめ

最終的なプログラムはこちらのページにあります．
- ExitPerson関数を追加（メイン・メニューの5番目）しています．
- メッセージはすべて日本語:-)
- ．
演習としては以上で終わりです．

機能を拡張してみよう: データの並べ替え; 検索; 統計処理

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