02-Arquivos

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Arquivos 
Estruturas de Dados II – Vanessa Braganholo 
 
Entidades 
}  Aplicações precisam armazenar dados sobre as mais 
diversas entidades, que podem ser concretas ou 
abstratas 
}  Funcionário de uma empresa (concreto) 
}  Carros de uma locadora de veículos (concreto) 
}  Contas-corrente dos clientes de um banco (abstrato) 
}  Ligações telefônicas dos clientes de uma empresa de telefonia 
(abstrato) 
Atributos 
}  Cada uma dessas entidades pode ser descrita por um 
conjunto de atributos 
}  Funcionário: nome, CPF, data-nascimento, salário 
}  Carro: marca, modelo, ano-fabricação, placa 
}  Conta-Corrente: agência, conta, saldo 
}  Ligações Telefônicas: data, origem, destino, duração 
}  Os atributos também podem ser chamados de campos 
Registros 
}  Indivíduos dessas entidades possuem um valor para cada 
um desses atributos (chamados de pares atributo-
valor) 
}  Um conjunto de pares atributo-valor que identifica um 
indivíduo de uma entidade é chamado de registro 
Exemplos de Registros 
}  Funcionário: 
<nome, João>, <CPF, 012345678-90>, <data-nascimento, 
10/04/1980>, <salário, 3000> 
}  Carro 
<marca, Honda>, <modelo, Fit>, <ano-fabricação, 2010>, 
<placa, XYZ0123> 
}  Conta-Corrente 
<agencia, 0123>, <conta, 123456>, <saldo, 2000> 
}  Ligação Telefônica 
<data, 01/07/2010>, <origem, 21-2598-3311>, <destino, 
21-2589-3322>, <duração, 10’36”> 
Tabela 
}  Uma tabela é um conjunto ordenado de registros. Uma 
tabela pode ser armazenada em memória principal ou em 
memória secundária (disco) 
}  Nesse segundo caso, também costuma ser chamada de 
arquivo 
Exemplo: Arquivo de Funcionários 
Nome	
   CPF	
   Data-­‐Nascimento	
   Salário	
  
João	
   012345678-­‐90	
   10/04/1980	
   3000	
  
Maria	
   234567890-­‐12	
   25/07/1978	
   5000	
  
Lúcia	
   345678901-­‐23	
   27/04/1981	
   1500	
  
IMPORTANTE: Todos os registros de uma mesma tabela possuem a 
mesma estrutura (mesmo conjunto de atributos/campos) 
Problema: encontrar registros 
}  Problema comum de diversas aplicações: encontrar um ou 
mais registros em uma tabela 
}  Encontrar o empregado Maria 
}  Encontrar todos os empregados que ganham 3000 
}  Encontrar todos os empregados que nasceram em 27/04/1981 
Conceito de Chave 
}  Dados usados para encontrar um registro: chave 
}  Chave: subconjunto de atributos que identifica um 
determinado registro 
Chave Primária e Secundária 
}  Chave primária: subconjunto de atributos que identifica 
unicamente um determinado registro Exemplo: CPF do 
funcionário ou RG do funcionário 
}  Na hipótese de uma chave primária ser formada por uma 
combinação de campos, essa combinação deve ser mínima (não 
deve conter campos supérfulos) 
}  Eventualmente, podemos encontrar mais de uma combinação 
mínima de campos que forma uma chave primária 
}  Chave secundária: subconjunto de atributos que 
identificam um conjunto de registros de uma tabela 
Exemplo: Nome do funcionário 
Tabelas 
}  Aplicações reais lidam com várias tabelas, cada uma delas 
representando uma entidade 
}  Uma aplicação de controle bancário precisaria de 
quais tabelas? 
 
Aplicação Bancária 
}  Uma aplicação de controle bancário precisaria de 
quais tabelas? 
}  Cliente 
}  Agência 
}  Conta-Corrente 
 
Certa redundância é necessária 
}  Neste caso, é necessário correlacionar os dados, para que 
seja possível saber que conta pertence a que agência, e 
que conta pertence a que cliente 
}  Para isso, é usual repetir algum dado (um código,por 
exemplo) no outro arquivo 
}  Cliente: CodCliente, Nome, CPF, Endereço 
}  Agência: CodAgencia, NumeroAgencia, Endereco 
}  Conta-Corrente: CodAgencia, CodCliente, CodConta, 
NumeroConta, Saldo 
Certa redundância é necessária 
}  Neste caso, é necessário correlacionar os dados, para que 
seja possível saber que conta pertence a que agência, e 
que conta pertence a que cliente 
}  Para isso, é usual repetir algum dado (um código,por 
exemplo) no outro arquivo 
}  Cliente: CodCliente, Nome, CPF, Endereço 
}  Agência: CodAgencia, NumeroAgencia, Endereco 
}  Conta-Corrente: CodAgencia, CodCliente, CodConta, Numero 
Conta, Saldo 
 Quais são as chaves primárias e secundárias deste 
exemplo? 
Aplicação Financeira 
}  Chaves primárias: 
}  Cliente: CodCliente 
}  Agência: CodAgencia 
}  Conta-Corrente: CodAgencia E CodConta 
}  Chaves primárias alternativas: 
}  Cliente: CPF 
}  Agência: NumeroAgencia 
}  Conta-Corrente: NumeroConta 
}  Chaves secundárias: 
}  Cliente: Nome 
}  Agência: Endereço 
}  Conta-Corrente: CodAgencia, CodCliente, Saldo 
 
Discussão sobre chaves 
}  Por quê não usar CPF como chave primária de cliente? 
Por quê os atributos artificiais (código)? 
Exercício 
Deseja-se automatizar uma locadora de automóveis. A locadora 
possui filiais espalhadas por todo país. Cada filial possui um código 
que a identifica, um telefone e um endereço. Cada filial da 
locadora sedia um conjunto de veículos que ela aluga. O veículo é 
identificado por um número sequencial que o distingue dos 
demais veículos da filial. Para o veículo é importante saber a placa, 
data de vencimento do seguro, nome do modelo, número de 
portas e se possui ar-condicionado ou não. Quando um veículo é 
alugado é fechado um contrato de aluguel. Cada contrato possui 
um número identificador, uma data de saída do veículo, uma data 
de retorno provável, para veículos ainda não retornados, e uma 
data de retorno efetivo, para veículos já retornados. O contrato é 
feito para um veículo e um cliente. Para os clientes é preciso 
armazenar seu nome, CPF, endereço, o telefone, bem como o 
número e data de expiração de seu cartão de crédito. 
Exercício 
}  Para o cenário das locadoras, identificar: 
}  Entidades 
}  Atributos 
}  Chaves primárias 
Discussão 
}  Por que não usar uma única tabela? 
Banco de Dados 
}  Esse conjunto de arquivos pode ser considerado um 
banco de Dados? 
Características de um Sistema de Gerência 
de Banco de Dados 
}  Natureza auto-descritiva do sistema de banco de dados: 
banco de dados possui um catálogo onde estão descritas as 
estruturas e tipos de dados de cada tabela e suas restrições – 
ex. quais são as chaves primárias de cada tabela 
}  Isolamento entre os programas e os dados, e a 
abstração dos dados: em programação com arquivos a 
estrutura dos arquivos é embutida dentro das aplicações. Isso 
não acontece quando se usa banco de dados. 
}  Suporte para as múltiplas visões dos dados: usuários 
diferentes podem ver porções diferentes dos dados 
}  Compartilhamento de dados e processamento de 
transações multi-usuários 
Características de um Sistema de Gerência 
de Banco de Dados 
}  Natureza auto-descritiva do sistema de banco de dados: 
banco de dados possui um catálogo onde estão descritas as 
estruturas e tipos de dados de cada tabela e suas restrições – 
ex. quais são as chaves primárias de cada tabela 
}  Isolamento entre os programas e os dados, e a 
abstração dos dados: em programação com arquivos a 
estrutura dos arquivos é embutida dentro das aplicações. Isso 
não acontece quando se usa banco de dados. 
}  Suporte para as múltiplas visões dos dados: usuários 
diferentes podem ver porções diferentes dos dados 
}  Compartilhamento de dados e processamento de 
transações multi-usuários NÃO É O NOSSO FOCO 
NESSA DISCIPLINA! 
Níveis de Organização das tabelas/arquivos 
}  Organização Lógica dos dados: é a visão que o usuário 
tem dos dados, com base em entidades, seus atributos e 
seus relacionamentos 
}  Organização Física dos dados: é a maneira pela qual asinformações ficam armazenadas nos dispositivos 
periféricos (disco, pen-drive, etc.) 
Dependência entre programas e dados 
}  Os programas de computador são mais ou menos 
dependentes da organização física dos dados 
}  Eles podem ser classificados em quatro categorias 
Categoria 1: 
Programas Dependentes dos Dados 
}  Programas têm acesso aos dados especificando endereços 
absolutos de células de armazenamento 
}  Se os dados mudarem de lugar, os programas que os 
acessam precisam ser modificados 
}  Ocorre nas chamadas de baixo nível dos sistemas 
operacionais 
}  Exemplo: informação sobre espaço livre em um arquivo 
em um sistema operacional pode ser guardada em um 
bloco particular do disco 
Categoria 2: 
Independência Física dos Dados 
}  Programas acessam a memória pelo nome e não por 
endereço (memória primária), ou pela posição relativa ao 
início do arquivo (memória secundária) 
}  O mapeamento (nome → endereço) é feito pelo sistema 
operacional 
}  Exemplo: programas escritos em linguagens de Terceira 
Geração que só precisam conhecer a organização lógica 
dos dados (C, Java, Pascal...) 
}  Programas dependem da estrutura lógica dos arquivos 
Categoria 3: 
Independência Lógica Parcial dos Dados 
}  Programas desta categoria podem operar sobre diversos 
arquivos (com estruturas diferentes) sem serem 
modificados. 
}  Estes programas buscam a estrutura dos dados nas 
informações disponíveis no meio do armazenamento e 
fazem uma adaptação em tempo de execução do 
programa. 
}  Caso a adaptação ocorresse em tempo de compilação, 
seria o caso de programas de categoria 2 
}  Exemplo de operação: ler o próximo registro de um 
arquivo 
Categoria 4: 
Independência Lógica dos Dados 
}  Programas dessa categoria armazenam a descrição dos 
dados junto com eles 
}  Por isso, os programas não necessitam definir a estrutura 
dos dados 
}  Exemplo: programas que utilizam SGBDs 
Operações sobre arquivos 
}  Programas que lidam com arquivos realizam os seguintes 
tipos de operações sobre eles: 
}  Criação: alocação e inicialização da área de dados, assim como 
de seus descritores 
}  Destruição: liberação da área de dados e descritores usados na 
representação da tabela 
}  Inserção: inclusão de novo registro na tabela 
}  Exclusão: remoção de um registro da tabela 
}  Alteração: modificação dos valores de um ou mais atributos/
campos da tabela 
}  Consulta: obtenção dos valores de todos os campos de um 
registro, dada uma chave de entrada 
Refrescando a memória… 
Tutorial sobre Manipulação de 
Arquivos em Java 
Fonte: 
http://download.oracle.com/javase/tutorial/essential/io 
IDE Java: NetBeans 
I/O Stream 
}  Um I/O Stream em Java representa uma fonte de entrada ou 
saída destino 
}  Um stream pode representar diferentes tipos de fonte ou 
destino: 
}  Arquivos em disco 
}  Dispositivos 
}  Outros programas 
}  Estruturas em memória 
}  … 
}  Suportam diferentes tipos de dados: 
}  Bytes 
}  Tipos primitivos de dados (inteiros, strings, …) 
}  Caracteres 
}  Objetos 
I/O Stream 
}  Independente de como funcionam internamente, todos os 
streams seguem um modelo simples de interação com 
programas 
}  Um stream é uma sequencia de dados 
}  Para leitura: input stream 
}  Para gravação: output stream 
I/O Input Stream 
}  Um programa utiliza um Input Stream para ler dados 
de uma fonte, um item de cada vez 
I/O Output Stream 
}  Um programa utiliza um Output Stream para gravar 
dados em um destino, um item de cada vez 
Na nossa disciplina 
}  Fonte e destino são arquivos 
}  Exemplo de arquivo a ser manipulado 
xanadu.txt 
In Xanadu did Kubla Khan 
A stately pleasure-dome decree: 
Where Alph, the sacred river, ran 
Through caverns measureless to man 
Down to a sunless sea. 
Byte Streams 
}  Permitem realizar entrada e saída de bytes de 8bits 
ByteStream: Como funciona… 
Exemplo 
}  Ver arquivo CopyBytes.java 
}  NOTA: Método read() retorna um int ao invés de um 
byte 
}  Isso acontece para que seja possível o método retornar 
-1 quando o stream terminar 
Considerações sobre o exemplo 
}  Sempre feche os streams utilizados 
}  Ao fechá-los, vc libera a memória consumida por eles 
}  Pode ocorrer erro ao abrir o InputStream ou o 
OutputStream (ou ambos) 
}  Por isso é importante testar se são diferentes de null antes de 
fechá-los 
ByteStream 
}  Muito baixo nível 
}  Existem outros tipos de stream para tratar outros tipos 
de dados 
}  Mas são importantes porque todos os outros são 
construídos sobre ele 
}  Nosso arquivo exemplo é um arquivo de texto, então 
vamos modificar o programa um pouco para tratar isso 
Character Stream 
}  Mesmo princípio de funcionamento do ByteStream 
}  Faz conversão automática da representação dos 
caracteres em Java (que usa Unicode) para o enconding 
de caracteres local 
}  Ver aquivo CopyCharacter.java 
}  Principais diferenças entre este exemplo e o anterior: 
}  Uso de FileReader ao invés de FileInputStream 
}  Uso de FileWriter ao invés de FileOutputStream 
Entrada e Saída 
}  Neste exemplo, o disco é acessado para ler cada 
caractere do arquivo, e depois novamente para gravar 
cada caractere 
}  MUITO LENTO!! 
}  Solução: utilizar BufferedStreams 
}  O sistema operacional faz I/O apenas quando o Buffer está 
vazio 
I/O Orientada a linhas 
}  Para arquivos texto, é possível ler linhas inteiras de uma 
só vez, usando um buffer: BufferedReader (para leitura) e 
PrintWriter (para gravação) 
}  Linha: 
}  delimitada por um CR ou LF ("\r\n") 
}  delimitada por CR ("\r") 
}  delimitada por LF ("\n") 
}  Ver arquivo CopyLines.java 
Foco da disciplina 
}  Arquivos binários ao invés de arquivos texto 
}  Como implementar um programa que grava registros de 
funcionários, e depois lê esses registros? 
}  Usar DataStreams 
}  Possuem métodos específicos para ler/gravar tipos específicos 
(inteiro, string, etc) 
DataStreams 
}  Exemplo do funcionário 
}  Primeiro problema: em Java não existe o conceito de 
registro 
}  Solução de contorno: 
}  Criar uma classe Funcionário com os atributos do funcionário 
Classe Funcionário 
public class Funcionario { 
 public int codFuncionario; 
 public String nome; 
 public String cpf; 
 public String dataNascimento; 
 public float salario; 
} 
NOTA IMPORTANTE: não é uma boa prática de programação utilizar atributos 
públicos nas classes. Na disciplina, vamos adotar esta opção apenas para simplificar 
os exemplos. O correto seria implementar métodos get e set para cada atributo. 
Manipulação 
}  DataStream detecta final de arquivo lançando uma 
exceção java.io.EOFException 
}  Lógica para testar final de arquivo agora não é mais baseada no 
teste de valor -1 
}  Capturar a exceção e fechar o DataStream 
}  Ver arquivo ManipulaFuncionario.java 
Exercício 
}  Alterar a classe ManipulaFuncionario para ler os dados do 
funcionário a ser gravado do teclado (atenção: criar uma 
nova classe! Não sobre-escrever a classe!) 
}  A cada funcionário informado, perguntar se deseja ler os 
dados de mais um funcionário 
}  Se sim, ler mais um funcionário 
}  Se não, gravar todos os funcionários lidos 
Orientação a objetos 
}  Exemplo anterior fere os princípios de orientação a 
objetos 
}  Ideal é dar a responsabilidade de ler registro e gravar registro à 
classe Funcionário 
}  Ver arquivo FuncionarioOO.java 
}  Ver arquivo ManipulaFuncionarioOO.java 
Flush 
}  Os métodos que utilizam buffer para gravação só fazem a 
gravação emdisco quando o buffer está cheio 
}  Às vezes é necessário ter mais controle sobre quando os 
dados realmente serão gravados 
}  AutoFlush: Algumas classes buffered output (ex. PrintWriter) 
possuem um atributo autoFlush. Quando este atributo está 
ligado (true), o buffer é gravado em disco a cada vez que uma 
operação println é executada 
}  Alternativa: Método flush força gravação do buffer em disco 
Fonte 
}  http://download.oracle.com/javase/tutorial/essential/io 
Pratique! 
}  Execute os códigos dos exemplos deste tutorial em casa 
Exercício 
}  Modifique as classes para lidar com registros de conta-
corrente 
}  Dois arquivos: 
}  Agência (Cod, Nome, Gerente) 
}  Conta-Corrente (Cod, CodAgencia, Saldo) 
}  Usuário deve poder escolher o que quer cadastrar 
}  Dados devem ser lidos do teclado 
}  Aplicação deve ter opção de Cadastrar, Ler ou Sair