|
Programming Taskbook |
|
|
||
|
Электронный задачник по программированию |
||||
|
© М. Э. Абрамян (Южный федеральный университет, Университет МГУ-ППИ в Шэньчжэне), 1998–2024 |
|
|
Простое задание на обработку отдельной последовательности: LinqObj4Создание проекта-заготовки и ознакомление с заданием. Дополнительные средства окна задачника, связанные с просмотром файловых данныхЗадания группы LinqObj предназначены для закрепления навыков применения различных методов интерфейса LINQ to Objects. В отличие от заданий группы LinqBegin эти задания не ориентированы на изучение какого-либо отдельного вида запросов; при их выполнении требуется самостоятельно выбрать методы LINQ, обеспечивающие получение требуемого результата. Еще одним отличием от заданий группы LinqBegin является более сложный вид исходных последовательностей: их элементы представляют собой записи, состоящие из нескольких полей. Указанные особенности приближают задания группы LinqObj к реальным задачам, возникающим при обработке сложных структур данных. Мы рассмотрим сравнительно простую задачу, связанную с обработкой отдельной последовательности. LinqObj4°. Исходная последовательность содержит сведения о клиентах фитнес-центра. Каждый элемент последовательности включает следующие целочисленные поля: <Год> <Номер месяца> <Продолжительность занятий (в часах)> <Код клиента> Для каждого клиента, присутствующего в исходных данных, определить суммарную продолжительность занятий в течение всех лет (вначале выводить суммарную продолжительность, затем код клиента). Сведения о каждом клиенте выводить на новой строке и упорядочивать по убыванию суммарной продолжительности, а при их равенстве — по возрастанию кода клиента. Проект-заготовка для данного задания, как и для любых заданий, выполняемых с использованием электронного задачника Programming Taskbook, должен создаваться с помощью программного модуля PT4Load. После создания этого проекта, автоматического запуска среды Visual Studio и загрузки в нее созданного проекта на экране будет отображен файл LinqObj4.cs, в который требуется ввести решение задачи. Приведем содержимое этого файла: // File: "LinqObj4"
using PT4;
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.IO;
namespace PT4Tasks
{
public class MyTask : PT
{
// To read strings from the source text file into
// a string sequence (or array) s, use the statement:
// s = File.ReadLines(GetString());
// To write the sequence s of IEnumerable<string> type
// into the resulting text file, use the statement:
// File.WriteAllLines(GetString(), s);
// When solving tasks of the LinqObj group, the following
// additional methods defined in the taskbook are available:
// (*) Show() and Show(cmt) (extension methods) - debug output
// of a sequence, cmt - string comment;
// (*) Show(e => r) and Show(cmt, e => r) (extension methods) -
// debug output of r values, obtained from elements e
// of a sequence, cmt - string comment.
public static void Solve()
{
Task("LinqObj4");
}
}
}
По сравнению с файлами, создаваемыми для решения задач группы LinqBegin, файлы-заготовки для задач группы LinqObj имеют следующие особенности:
При выполнении заданий из группы LinqObj нет необходимости в использовании методов ввода-вывода GetEnumerableInt, GetEnumerableString и Put, поскольку как исходные, так и результирующие последовательности содержатся в текстовых файлах, для работы с которыми достаточно использовать средства стандартной библиотеки .NET. Из числа дополнительных методов ввода-вывода, предоставляемых задачником, в заданиях группы LinqObj требуется использовать только методы, предназначенные для ввода целых чисел и строк: GetInt и GetString соответственно. Запустив созданную программу-заготовку, мы увидим на экране окно задачника, содержащее формулировку задания, а также пример исходных данных и правильных результатов:
Как при ознакомительном запуске любого задания, окно содержит три раздела: с формулировкой задания, исходными данными и примером верного решения. В начале раздела с исходными данными указаны две текстовые строки, снабженные комментариями «Исходный файл» и «Файл результатов». Первая строка определяет имя текстового файла, содержащего исходную последовательность. Этот файл автоматически создается задачником при инициализации задания; получив его имя, программа учащегося сможет обратиться к нему и прочесть его данные. Вторая строка определяет имя текстового файла, в котором должна содержаться результирующая строковая последовательность. Программа учащегося должна заполнить указанный файл требуемыми данными, после чего задачник проанализирует содержимое этого файла, сравнив его с правильным вариантом решения. При каждом тестовом запуске имена файлов, как и их содержимое, изменяются. В окне задачника отображаются не только имена, но и содержимое файлов, связанных с заданием. Каждая строка текстового файла заключается в кавычки и выводится на отдельной экранной строке; рядом с первой строкой файла указывается ее порядковый номер, равный 1. В разделах исходных данных и результатов содержимое файлов выделяется бирюзовым цветом (цветовое выделение позволяет отличить файловые строки от других данных, а также комментариев). В разделе с правильным решением все данные выводятся серым цветом, чтобы отличить их от «настоящих» данных, найденных программой учащегося. Приведенный на предыдущем рисунке вариант окна соответствует режиму сокращенного отображения файловых данных, в котором для каждого файла отображается лишь начальная часть его содержимого (от одной до пяти строк). Признаком того, что часть данных отсутствует, является многоточие, размещенное в нижней части тех разделов, в которых отображаются сокращенные данные. Этот режим удобен при первоначальном знакомстве с заданием, поскольку позволяет отобразить в окне сравнительно небольшого размера содержимое всех разделов. При более детальном анализе данных, а также при сравнении полученных ошибочных результатов с примером правильного решения следует использовать режим полного отображения содержимого текстовых файлов. Завершающая часть данного раздела будет посвящена описанию различных возможностей, связанных с режимом полного отображения. Для переключения между сокращенным и полным режимом
отображения файловых данных достаточно нажать клавишу [Ins] или
выполнить двойной щелчок мышью в одном из разделов с файловыми
данными. Можно также щелкнуть на квадратном маркере, который
появляется в правом верхнем углу раздела исходных данных, если окно
содержит файловые данные. Изображение на этом маркере служит
индикатором режима: вариант На следующем рисунке приведен вид окна в режиме полного отображения текстовых файлов. В этом режиме порядковый номер указывается перед каждой файловой строкой. При закрытии окна текущий режим отображения запоминается и при последующих запусках программы восстанавливается.
В случае, когда размеров окна недостаточно для отображения всех данных, окно снабжается полосой прокрутки, и, кроме того, на нем отображаются дополнительные маркеры (см. рисунок). Прокрутку содержимого окна проще всего выполнять с помощью клавиш [Home], [End], [Up], [Down], [PgUp], [PgDn], а также используя колесико мыши.
Группа маркеров, отображаемая в левом верхнем углу раздела с
формулировкой задания, предназначена для быстрого отображения
различных разделов, связанных с заданием: щелчок на маркере
Наконец, отметим маркер Выполнение заданияЗавершив обзор дополнительных возможностей окна задачника и ознакомившись с заданием LinqObj4, приступим к его выполнению. В этом задании, как и во всех заданиях группы LinqObj, исходная последовательность содержится во внешнем текстовом файле. Для чтения всех строк этого файла проще всего воспользоваться методом ReadLines класса File, который возвращает содержимое файла в виде последовательности IEnumerable<string>: File.ReadAllLines(GetString()) Первый параметр этого метода определяет имя файла; мы получаем это имя с помощью функции GetString. Имеется также второй, необязательный параметр, который определяет кодировку файла; по умолчанию используется кодировка UTF-8. Начиная с версии 1.3 задачника PT for LINQ, во всех заданиях данной группы исходные файлы содержат только символы из набора ASCII, кодировка которых совпадает с кодировкой UTF-8, поэтому второй параметр указывать не требуется. Примечание. При использовании метода ReadLines считывание элементов из файла выполняется не в момент выполнения данного метода, а впоследствии, при обработке каждого элемента последовательности IEnumerable<string> в цикле foreach. Таким образом, мы получаем эффективный построчный вариант обработки файлов, не требующий одновременного хранения всего содержимого файла в оперативной памяти. При последующей обработке исходной последовательности нам будет нужно обращаться к отдельным полям ее элементов, поэтому после считывания строк из исходного файла необходимо преобразовать их в набор полей. Для этого достаточно применить к полученному строковому массиву метод Select, определяющий по исходному строковому элементу элемент анонимного типа с требуемыми полями: File.ReadLines(GetString())
.Select(e =>
{
string[] s = e.Split(' ');
return new
{
hours = int.Parse(s[2]),
code = int.Parse(s[3])
};
})
Мы использовали лямбда-выражение, содержащее не возвращаемое значение, а набор операторов, включающий оператор return. Это связано с тем, что для определения полей надо предварительно выполнить расщепление исходной строки методом Split. Заметим, что если разбить текст лямбда-выражения на отдельные строки, то редактор кода автоматически выполнит форматирование полученного текста, представив результат в виде, подобном приведенному выше. Возможен и вариант лямбда-выражения с возвращаемым значением, но в нем требуется дважды выполнить вызов метода Split: .Select(e => new
{
hours = int.Parse(e.Split[2]),
code = int.Parse(e.Split[3])
})
Такой вариант вполне допустим для простых наборов данных, содержащих небольшое число полей. Заметим, что мы включили в анонимный тип лишь данные, связанные
с продолжительностью занятий (поле На данном этапе решения задачи можно выполнить отладочную печать полученной последовательности, добавив к цепочке вызванных методов вспомогательный метод Show. Приведем текст функции Solve, соответствующий текущему этапу решения: public static void Solve()
{
Task("LinqObj4");
File.ReadLines(GetString())
.Select(e =>
{
string[] s = e.Split(' ');
return new
{
hours = int.Parse(s[2]),
code = int.Parse(s[3])
};
})
.Show();
}
При запуске программы в окне задачника появится раздел отладки, содержащий информацию о полученной последовательности. Приведем вид этого окна в режиме сокращенного отображения файловых данных, дополнительно скрыв раздел с формулировкой. Информационная панель содержит сообщение «Введены не все требуемые исходные данные», поскольку в нашей программе еще не введено имя файла результатов.
Раздел отладки демонстрирует, каким образом данные анонимного типа
преобразуются к их строковому представлению: это представление
содержит список пар В задании требуется определить суммарную продолжительность занятий для каждого клиента; для этого следует выполнить группировку полученной последовательности по кодам клиентов. Затем надо отсортировать сгруппированную последовательность по двум ключам: главному (суммарная продолжительность) — по убыванию и подчиненному (код клиента) — по возрастанию. Отсортированную последовательность надо преобразовать в последовательность строк с помощью метода проецирования Select. Используя простейший вариант метода GroupBy, получаем следующую цепочку методов, которая должна продолжить ранее построенную цепочку: .GroupBy(e => e.code) .OrderByDescending(e => e.Sum(c => c.hours)) .ThenBy(e => e.Key) .Select(e => e.Sum(c => c.hours) + " " + e.Key) В приведенном варианте приходится дважды вычислять сумму полей
.GroupBy(e => e.code,
(k, ee) => new {k, sum = ee.Sum(c => c.hours)})
.OrderByDescending(e => e.sum).ThenBy(e => e.k)
.Select(e => e.sum + " " + e.k)
В выражении, использованном в методе Select, не требуется выполнять специальные действия по преобразованию числовых данных в их строковые представления, так как, согласно правилам языка C#, подобное преобразование выполняется автоматически для всех операндов суммы, если хотя бы один из этих операндов имеет тип string (в нашем случае таким операндом является разделитель-пробел). Осталось записать полученную строковую последовательность в
текстовый файл с указанным именем. Если предварительно связать
последовательность с переменной File.WriteAllLines(GetString(), r); При выполнении данного оператора вначале определяется имя файла результатов, которое считывается из набора исходных данных с помощью функции GetString, а затем выполняется запись элементов строковой последовательности в файл; при этом по умолчанию используется кодировка UTF-8. Объединяя полученные фрагменты, получаем первый вариант правильного решения: public static void Solve()
{
Task("LinqObj4");
var r = File.ReadLines(GetString())
.Select(e =>
{
string[] s = e.Split(' ');
return new
{
hours = int.Parse(s[2]),
code = int.Parse(s[3])
};
})
.GroupBy(e => e.code,
(k, ee) => new { k, sum = ee.Sum(c => c.hours) })
.OrderByDescending(e => e.sum).ThenBy(e => e.k)
.Select(e => e.sum + " " + e.k);
File.WriteAllLines(GetString(), r);
}
Для проверки правильности полученного решения (как и решений других задач группы LinqObj) его надо протестировать на девяти различных тестовых наборах исходных данных, среди которых будут встречаться и наборы сравнительно большого размера. В качестве примера приведем окно задачника с сообщением об успешном выполнении задания, в котором для обработки был предложен набор из 86 записей:
Завершая обсуждение задания LinqObj4, приведем вариант его решения, использующий выражение запросов: public static void Solve()
{
Task("LinqObj4");
var r =
from e in File.ReadLines(GetString())
let s = e.Split(' ')
select new
{
hours = int.Parse(s[2]),
code = int.Parse(s[3])
}
into e
group e.hours by e.code
into e
let sum = e.Sum()
orderby sum descending, e.Key
select sum + " " + e.Key;
File.WriteAllLines(GetString(), r);
}
Прокомментируем особенности данного варианта. Поскольку в конструкции select можно указывать только выражение,
определяющее элемент возвращаемой последовательности, вызов метода
Split мы выполнили в конструкции let, сохранив его результат во
вспомогательной переменной Результаты выполнения конструкций select и group (т. е. промежуточные последовательности) мы передавали в следующие фрагменты выражения запроса, используя конструкцию продолжения запроса into. При автоматическом форматировании выражения запроса, выполняемом редактором среды Visual Studio, каждый фрагмент, начинающийся с конструкции продолжения запроса, выделяется дополнительным отступом. Обратите внимание на то, что при продолжении запроса можно использовать имя ранее применявшейся переменной-перечислителя, поскольку ранее введенные перечислители в последующей части выражения запроса недоступны. Конструкция group, в отличие от метода GroupBy, не позволяет явно
определять вид элементов получаемой последовательности (в результате
группировки всегда возвращается последовательность элементов типа
IGrouping<K, E>), однако имеется возможность явно указать,
какие поля из исходного набора следует оставить в сгруппированной
последовательности. Указав после слова group поле Полученный вариант решения обладает несколько большей наглядностью, чем первый вариант, прежде всего, за счет отсутствия лямбда-выражений.
|
со стрелкой, направленной вниз,
обозначает режим сокращенного отображения (при наведении мыши на
маркер в этом случае выводится подсказка «Развернуть содержимое
текстовых файлов (Ins)»); вариант 
со стрелкой, направленной вверх,
обозначает режим полного отображения (с ним связана подсказка
«Свернуть содержимое текстовых файлов (Ins)»).
обеспечивает переход к началу следующего раздела (см. рисунок), щелчок на
маркере 
— к началу предыдущего раздела. Перебор разделов
выполняется циклически. Маркер 
позволяет переключаться между
разделами с результатами и примером правильного решения, если окно
содержит оба этих раздела. Вместо щелчка на указанных маркерах
достаточно нажать соответствующую клавишу: [+], [–] или [/].
, появляющийся в правом верхнем углу
раздела с формулировкой задания при отображении в окне полосы
прокрутки. Этот маркер (и связанная с ним клавиша [Del]) позволяет
скрыть раздел с формулировкой, увеличив тем самым область окна для
отображения данных из других разделов. Заметим, что клавиша [Del]
позволяет скрыть раздел с формулировкой и в том случае, если маркер 
|
|
Разработка сайта: |
Последнее обновление: |