语言基础程序 5

《C语言程序设计》教案PAGE1课题名称项目9文件管理系统任务9实现库存数据文件管理计划课时4课时授课老师地点学情分析本项目基于C语言文件处理章节的核心知识，开发一个完整的文件管理系统。系统采用二进制文件存储方式，效率高且占用空间小。实现商品数据的持久化管理和高效访问。项目将综合运用文件打开关闭（fopen/fclose）、数据块读写（fread/fwrite）、文件定位（fseek/rewind）等关键技术，重点解决结构体数据序列化、随机访问效率和异常处理等核心问题。教学目标知识目标熟悉常用的文件打开模式及其区别。掌握基本的文件读写函数。能力目标理解文件的概念及其分类（文本文件和二进制件）。掌握文件指针的概念和作用。掌握文件操作的基本流程：打开、读写、关闭。素质目标具有开拓自我、坚忍不拔的毅力和吃苦耐劳的品质。在编程中注重对函数的正确编写及调用，增强程序的复用性及可读性。培养文件操作的规范意识，提升程序的健壮性。教学重点文件指针（FILE*）的声明与操作，文件打开模式（r/w/a/b）常用I/O函数（fopen/fclose、fscanf/fprintf、fread/fwrite、fgets/fputs），文件结束检测（feof/EOF），文件定位（fseek/ftell/rewind）。教学难点二进制与文本文件的区别及读写差异，feof与EOF的正确使用时机，缓冲区刷新与错误处理，文件指针的移动与位置跟踪，结构体数据的直接写入与读取。教学方法讲授法、案例演示法、任务驱动法、小组互助纠错法。先掌握文本文件操作，再进阶二进制文件；编写小程序逐步验证每个函数（如复制文件、统计字符数）；善用调试工具观察文件指针变化；刻意练习错误处理（如文件打开失败）；结合项目实战（如学生成绩管理系统）综合应用。教学工具计算机机房、Dev-C++软件、PPT课件、教材、程序效果图、语言分类对比表等教学过程第一课时：理论奠基+代码基础讲解（45分钟）一、课程导入（5分钟）基于C语言文件处理技术，小辰着手开发文件管理系统，通过二进制文件存储、随机访问定位、数据块快速读写等核心技术，帮家人实现商品数据的高效管理。设计一个简单的文件管理系统，实现库存数据的文件存储与读取功能。系统能够将商品信息保存到文件中，并在需要时从文件中读取数据，效果如图9-12所示。二.新知讲授（35分钟）9.1.1文件概述在程序中经常需要对文件进行操作，例如打开文件、向文件写入内容。本任务将对C语言中的各种文件操作进行详细讲解。1．文件的定义文件是指一组相关数据的有序集合。每个文件都有一个文件名，包括文件名主干和扩展名，如图9-1所示。在前文中，实际上我们已经多次使用了文件，包括源程序文件、库文件、可执行文件等。文件要有唯一的文件标识，以便用户识别和引用。文件标识包括3部分：文件路径、文件名主干、文件扩展名，如图9-2所示。文件路径表示文件在外部存储设备中的位置。文件名主干的命名遵循标识符的命名规则。文件扩展名用来表示文件的类型。2.文件的分类根据数据的组织形式，数据文件可分为ASCII文件和二进制文件。数据在内存中是以二进制形式存储的，如果不加转换地输出到外存，就是二进制文件，可以认为它就是存储在内存的数据的映像，所以也称之为映像文件（imagefile）。如果要求在外存上将数据以ASCII形式存储，则需要在存储前进行转换。ASCII文件又称文本文件（textfile），每一个字节存放一个字符的ASCII。字符一律用ASCII文件存储，数值型数据既可以用ASCII文件存储，也可以用二进制文件存储。数值型文件可以用ASCII、十进制、二进制等表示，如图9-3所示。3.文件指针C语言中，若用指针变量指向一个文件，指针就称为文件指针，一般语法格式如下。FILE*指针变量标识符其中FILE应为大写形式，它实际上是由系统定义的一种结构，该结构中含有文件名、文件状态和文件当前位置等信息。例如：FILE*fp;//定义一个指向FILE结构类型的指针变量fpfp是指向FILE结构类型的指针变量，也就是说，通过文件指针变量能够找到与它关联的文件。也可以把fp称为文件的指针。如果有n个文件，应定义n个指针变量，分别指向n个FILE结构类型的指针变量，以实现对n个文件的访问。方便起见，通常将这种指向文件信息区的指针变量称为指向文件的指针变量。9.1.2文件的打开和关闭对文件进行读写之前应该打开文件，在使用结束之后应关闭文件。打开”是指为文件建立相应的信息区（用来存放有关文件的信息）和文件缓冲区（用来暂时存放输入和输出的数据）。在编写程序的过程中，打开文件的同时，一般都指定一个指针变量指向文件，也就是建立起指针变量与文件之间的联系，这样，就可以通过该指针变量对文件进行读写了。1．文件的打开C语言中，文件的操作都是由库函数来完成的。用fopen()函数打开文件，其一般语法格式如下。文件指针名=fopen(文件名,使用方式);其中文件指针名必须被声明为FILE类型的指针变量；文件名是待打开文件的文件名称，可用字符串常量或字符串数组表示，使用方式是指文件的类型和操作要求。例如：FILE*fp;fp=fopen("file.txt","r");表9-1文件打开模式及其含义文件打开模式含义指定文件不存在“rt”（只读）为了输入数据，打开一个已存在的文本文件出错“wt”（只写）为了输出数据，打开一个文本文件建立新文件“at”（追加）向文本文件末尾添加数据出错“rb”（只读）为了输入数据，打开一个二进制文件出错“wb”（只写）为了输出数据，打开一个二进制文件建立新文件“ab”（追加）向二进制文件末尾添加数据出错“rt+”（读写）为了读和写，打开一个文本文件出错“wt+”（读写）为了读和写，建立一个新的文本文件建立新文件“at+”（读写）为了读和写，打开一个文本文件出错“rb+”（读写）为了读和写，打开一个二进制文件出错“wb+”（读写）为了读和写，建立一个新的二进制文件建立新文件“ab+”（读写）为了读和写，打开一个二进制文件出错表9-1列出了12种文件打开模式，其中有6种是在第一个字母后面加了字母b的，即rb、wb、ab、rb+、wb+、ab+，b表示二进制方式。其实，带b和不带b只有一个区别，即对换行的处理。由于在C语言中用'\n'即可实现换行，而在Windows系统中为实现换行必须要用“回车”和“换行”两个字符，即'\r'和'\n'，因此，如果使用的是文本文件并且用读入模式打开，在向文件输出时，遇到换行符'\n'时，系统就把它转换为'\r'和'\n'两个字符，否则在Windows系统中查看文件时，各行连成一片，无法阅读。同样，如果使用的是文本文件且用写入模式打开，从文件读入时，遇到'\r'和'\n'两个连续的字符，就把它们转换为'\n'一个字符。如果使用的是二进制文件，在对文件进行读写时，不需要这种转换。加b表示使用的是二进制文件，系统就不进行转换。2．文件的关闭“关闭”是指撤销文件信息区和文件缓冲区，使文件指针变量不再指向文件，显然就无法进行对文件的读写了。用fclose()函数关闭文件，其一般语法格式如下。fclose(文件指针);例如：fclose(fp);第二课时：知识点讲授（20分钟）+学生实训（25分钟）一、知识点讲解（20分钟）3.文件的读写操作文件的读和写是文件的常用操作，C语言提供了多种文件读写函数。1.字符读写函数字符读写函数包括读字符函数和写字符函数。见表9-2。表9-2字符读写函数函数名调用形式功能返回值fgetcfgetc(fp)从fp指向的文件读入一个字符读成功，带回所读的字符，失败则返回文件结束标志EOF(即-1)fputcfputc(ch,fp)把字符ch写到文件指针变量fp所指向的文件中输出成功，返回值就是输出的字符；输出失败，则返回EOF（即-1）fgetc的第1个字母f代表文件(file)，中间的get表示“获取”，最后一个字母c表示字符(character)，fgetc的含义很清楚，从文件读取一个字符。fputc也类似。下面一一举例说明。【例9.1】在D:\STUDY\下有文件mm.txt,应用文件的读函数读取文件mm.txt内容，并显示输出。图9-4D:\STUDY\mm.txt程序编辑如下：1.#include"stdio.h"2.//#include"conio.h"3.#include"stdlib.h"4.voidmain()5.{6.

7.FILE*fp;8.charch;9.if((fp=fopen("D:\\tudy\\mm.txt","rt"))==NULL)10.{printf("\nCannotopenfile!");11.getch();12. exit(1);13.}14.ch=fgetc(fp);15.while(ch!=EOF)16.{17.putchar(ch);18.ch=fgetc(fp);19.}20.fclose(fp);21.}22.

【例9.2】在D:\STUDY\下有文件nn.txt,应用文件的写函数向文件nn.txt写入内容，并显示输出。程序编辑如下：1.#include"stdio.h"2.#include"stdlib.h"3.voidmain()4.{5.FILE*fp;6.charch;7.if((fp=fopen("D:\\study\\nn.txt","wt+"))==NULL)8.{printf("\nCannotopenfile!");9.getch();10. exit(1);11.}12.printf("inputsstring:\n");13.ch=getchar();14.while(ch!='\n')15.{16.fputc(ch,fp);17.ch=getchar();18.}19.rewind(fp);20.ch=fgetc(fp);21.while(ch!=EOF)22.{23.putchar(ch);24.ch=fgetc(fp); 25.}26.printf("\n");27.fclose(fp);28.}

运行结果：1.inputsstring:2.file3.file

验证：打开nn.txt文件，显示如下：图9-4D:\STUDY\nn.txt【温馨提示】（1）被写入的文件可以用写、读写、追加方式打开，用写或读写方式打开一个已存在的文件时，原文件内容将被替换。（2）写入字符从文件首开始。如需保留原有文件内容，希望写入的字符从文件末开始，必须以追加的方式打开文件，如果文件不存在，则创建新文件。（3）每写入一个字符，文件内部的位置指针向后移动一个字节。（4）fputc函数有一个返回值，写入成功则返回写入的字符，不成功则返回EOF。二.学生独立实操+巡回指导（25分钟）学生完成代码编写、保存、编译运行；教师巡回解决共性问题：三.成果点评+课堂总结（5分钟）抽取2-3份学生程序展示，点评排版优劣；总结核心知识点；第三课时：理论奠基+代码基础讲解（45分钟）课程导入（5分钟）知识点讲授+代码精讲（40分钟）2．字符串读写函数字符串读写函数包括读字符串函数和写字符串函数，如表9-3所示。fgets()和fputs()这两个函数的功能类似于gets()和puts()函数，只是gets()和puts()函数以终端作为读写对象，而fgets()和fputs()函数以指定的文件作为读写对象。表9-3字符串读写函数函数名调用形式功能返回值Fgetsfgets(str,n,fp)从fp指向的文件中读取一个长度为n-1的字符串，存放到字符数组str中读取成功，返回str地址；否则返回NULLFputsfputs(str,fp)把str所指向的字符串写到文件指针变量fp所指向的文件中输出成功，返回0；否则返回非零值fgets中最后一个字母s表示字符串（string）。顾名思义，fgets的含义是从文件中读取一个字符串。其中，n是要求得到的字符个数，但实际上只从fp所指向的文件中读取n-1个字符，然后在最后加一个'\0'字符，这样得到的字符串共有n个字符，把它们存放到字符数组str中。如果在读完n-1个字符之前遇到换行符"\n"或文件结束符EOF，读取即结束，但将所遇到的换行符"\n"也作为一个字符读取。若执行fgets()函数成功，则返回值为str数组首元素的地址，如果一开始就遇到文件尾或读取出错，则返回NULL。写入fp指向的文件中。fputs()函数中第一个参数可以是字符串常量、字符数组名或字符指针。字符串末尾的'\0'不输出。若输出成功，函数返回0；失败时，函数返回EOF（即-1）。【例9-3】从mm.txt文件中读取一个含5个字符的字符串，并在屏幕上输出。1.#include"stdio.h"2.#include"stdlib.h"3.voidmain()4.{5.FILE*fp;6.charstr[11];7.if((fp=fopen("D:\\study\\mm.txt","rt"))==NULL)8.{printf("\nCannotopenfile!");9.getch();10.exit(1);11.}12.fgets(str,6,fp);13.printf("%s\n",str);14.fclose(fp);15.}

运行结果如下。a12rg验证：打开mm.txt文件，其内容如图9-6所示。图9-6mm.txt的内容【例9-4】向文件bb.txt中追加一个字符串。1.#include"stdio.h"2.#include"stdlib.h"3.voidmain()4.{5.FILE*fp;6.charch,st[30];7.if((fp=fopen("D:\\study\\bb.txt","at+"))==NULL)8.{printf("\nCannotopenfile!");9.

getch();10.

exit(1);11.}12.printf("inputastring:");13.scanf("%s",st);14.//gets(st);15.fputs(st,fp);16.rewind(fp);17.ch=fgetc(fp);18.while(ch!=EOF)19.{putchar(ch);20.ch=fgetc(fp);21.}22.printf("");23.fclose(fp);24.}3．数据块读写函数C语言中主要的数据块读写函数是fread()和fwrite()，它们定义在stdio.h头文件中。fread()函数的一般形式：fread(buffer,size,count,fp);功能：从fp所指向的文件中，每次读size个字节存入数组buffer中，连续读count次，即读count×size个字节到数组buffer中。其中buffer是一个指针，表示存放输入数据的首地址，fp表示文件指针。fwrite()函数的一般形式：fwrite(buffer,size,count,fp);功能：从数组buffer中取出count×size个字节数据写入fp所指向的文件中。其中buffer是一个指针，表示输出数据的首地址，fp表示文件指针。【例9-5】从键盘输入3个学生的数据，将其写入一个文件中，再读出这3个学生的数据并将其显示在屏幕上。1.#include<stdio.h>2.#include<stdlib.h>3.typedefstruct{4.intid;5.charname[50];6.floatscore;7.}Student;8.intmain(){9.inti;10.FILE*file;11.Studentstudents[3],readStudents[3];12.//初始化学生数据13.students[0]=(Student){1,"张三",85.5};14.students[1]=(Student){2,"李四",92.0};15.students[2]=(Student){3,"王五",78.5};16.//写入数据到文件17.file=fopen("students.dat","wb");18.if(file==NULL){19.printf("无法打开文件进行写入！\n");20.return1;21.}22.size_twritten=fwrite(students,sizeof(Student),3,file);23.printf("成功写入%zu个学生记录\n",written);24.fclose(file);25.//从文件中读取数据26.file=fopen("students.dat","rb");27.if(file==NULL)28.{29.printf("无法打开文件进行读取！\n");30.return1;31.}32.size_tread=fread(readStudents,sizeof(Student),3,file);33.printf("成功读取%zu个学生记录：\n",read);34.for(i=0;i<3;i++)//显示读取的数据36.{37.printf("学生%d：ID=%d，姓名=%s，分数=%.1f\n",38.i+1,readStudents[i].id,readStudents[i].name,readStudents[i].score);39.40.fclose(file);41.return0;42.}

4．格式化读写函数fprintf()函数和fscanf()函数，用于对文件进行格式化输入和输出，从函数名可以看到，它们只是在printf和scanf的前面加了一个字母f。它们的作用与printf()函数和scanf()函数相仿，都是格式化读写，只有一点不同：fprintf()函数和fscanf()函数的读写对象不是终端而是文件。fscanf()函数的一般调用方式如下。fscanf(文件指针,格式字符串,输入表列);按照格式字符串要求，将文件指针所指向的文件中数据顺序读取输入表列中。例如：fscanf(fp,"%d%s",&i,s);fprintf()函数的一般调用方式如下。fprintf(文件指针,格式字符串,输出表列);按照格式字符串要求，将输出表列中的内容依次写入文件指针所指向的文件中。例如：fprintf(fp,"%d%c",j,ch);9.1.4文件的定位对文件进行顺序读写比较容易理解，也容易操作，但有时效率不高。随机访问不是按数据在文件中的物理位置次序进行读写，而是可以对任何位置上的数据进行读写，显然这种方法比顺序读写效率高得多。实现随机读写的关键是按要求移动位置指针，这被称为文件的定位。用于移动文件内部的位置指针的函数有两个：rewind()函数和fseek()函数。1．rewind()函数rewind()函数的一般调用方式如下。rewind(文件指针);rewind()函数的作用是使文件位置标记重新返回文件的开头，此函数没有返回值。2．fseek()函数fseek()函数的一般调用方式如下。fseek(文件指针,位移量,起始点);可用fseek函数改变文件位置标记，fseek()函数一般用于二进制文件。位移量：指以“起始点”为基点，向前移动的字节数（长整型）。起始点：用0、1或2代替，0代表“文件开始位置”，1代表“当前位置”，2代表“文件末尾位置”。例如：fseek(fp,100L,0); //将文件位置标记向前移到离文件开头100个字节处fseek(fp,50L,1); //将文件位置标记向前移到离当前位置50个字节处fseek(fp,-10L,2); //将文件位置标记从文件末尾处向后10个字节处【例9-6】已知文件file1.txt内有一些信息，要求把信息复制到另一文件file2.txt，并输出显示。1.#include<stdio.h>2.intmain()3.{charch;4.FILE*fp1,*fp2;5.fp1=fopen("D:\\study\\file1.txt","r"); //打开文件file1.txt6.f