c - 如何从 C 中的文本文件填充矩阵(结构)？

Question

我正在尝试编写一个程序来读取文本文件并填充结构内的矩阵，但我遇到了一些问题。

#include <stdio.h>

#define MAX 100

typedef struct {
    int matrixgrafh[MAX][MAX];
} matrix;

int LoadMatrix(matrix* m);

main()
{
    int j,k;
    matrix m;

    LoadMatrix(&m);
    for(j = 0;j < 20;j++)
    {
        for(k = 0;k < 20;k++)
        {
            printf("%d",m.matrixgrafh[j][k]);
        }
    }
}

int LoadMatrix(matrix* m)
{
    FILE *stuff;
    int j,k;
    char c;

    if((stuff=fopen("matrix.txt","r"))==NULL)
    {
        printf("File missing...");
        exit(1);
    }
    while (!feof(stuff))
    {
         do
         {
            c = fgetc(stuff);
            if (c == '1' || c == '0' && c != '\n' && !feof(stuff))
            //corrected c == '1' && c == '0' to c == '1' || c == '0'
            {
                for(j = 0;j < 20;j++)
                {
                    for(k = 0;k < 20;k++)
                    {
                        m->matrixgrafh[j][k] = c;
                    }
                }
            }
         } while (!feof(stuff));
    }
    return m->matrixgrafh;
}

这个想法是从文本文件中读取矩阵，如下所示:

1 1 1

1 0 1

0 0 1

并以同样的方式填充矩阵。

问题是矩阵填充不正确，它显示 494949494949...我期望循环遍历矩阵，它包含与文本文件相同的值。

Answer 1

您应该首先查看问题Why is “while ( !feof (file) )” always wrong?虽然不会直接导致您的问题，但您会希望避免这种从文件中读取文本的方法，因为它会产生陷阱。

接下来，当您从文件中读取数据行时，通常最好一次读取一行。虽然一次读取一个字符没有问题，但是使用面向字符的输入，读取数字时的代码会明显更长，因为需要检查每个字符，找到每个数字的开头，暂时缓冲以空结尾的字符串中的数字，然后将缓冲的数字转换为数字(即使有'0'和'1'，仍然需要从字符转换为数字)

也就是说，面向行输入的主要工具是 fgets 和 getline(每个工具都有优点和缺点)。对于这样的简单任务，fgets 就足够了。所以你读了一行，然后呢？您必须将该行分成包含每个数字的数字的字符串，然后将字符串转换为数字。 C 库有专门为此任务创建的工具。看看strtol(字符串转长整型)、strtoul(无符号长整型)、strtof(浮点型)等。

每个 strtoX 函数都需要一个指向要转换的字符串的指针，以及第二个指针(endptr)，该指针填充下一个字符的地址在刚刚转换的数字后面的字符串中。 (整数函数还采用基数作为参数，允许转换为基数 10、16 等。)

为什么endptr如此重要？它允许您沿着包含未知数量数字的行进行操作，按顺序转换每个数字，直到到达行尾。 strtoX 函数提供良好的错误检测和报告功能，使您可以从文件中读取数据，并在到达末尾时停止(以及报告失败的转换)

将面向行输入与fgets和strtol(在您的情况下)一起放置将允许您读取文件中的每一行并将文件中的每个数字转换为结构中数组中的数字。

我不知道您是否可以添加到您的结构中，但是如果您会遇到使用结构来保存数组的麻烦，那么存储行数肯定是有意义的> 和 cols 也从文件中读取。当将结构传递给函数、打印等时，这在很多方面都让生活变得更容易。比如:

typedef struct {
    int matrixgrafh[MAX][MAX];
    size_t rows;
    size_t cols;
} matrix;

这就是您所需要的。

现在让我们将它们放在一个工作示例中。我将 strtol 调用放在一个函数中，只是为了防止错误检查等使 LoadMatrix 中的逻辑变得困惑。我还将您现有的代码留在了函数中，但进行了评论，以便您可以看到差异:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <errno.h>
#include <limits.h>

#define MAX 100
#define MAXLN 256

typedef struct {
    int matrixgrafh[MAX][MAX];
    size_t rows;
    size_t cols;
} matrix;

int LoadMatrix (matrix * m);
long xstrtol (char *p, char **ep, int base);

int main (void)
{
    size_t j, k;
    matrix m;

    if (LoadMatrix (&m) == -1) {
        fprintf (stderr, "error: LoadMatrix failed.\n");
        return 1;
    }

    printf ("\nThe %zux%zu matrix read from file is:\n\n", m.rows, m.cols);    
    for (j = 0; j < m.rows; j++) {
        char *pad = " [ "; \
        for (k = 0; k < m.cols; k++) {
            printf ("%s%2d", pad, m.matrixgrafh[j][k]);
            pad = ", ";
        }
        printf (" ]\n");
    }
    putchar ('\n');

    return 0;
}

int LoadMatrix (matrix *m)
{
    FILE *stuff;
    char line[MAXLN] = {0};     /* line buffer */
    char *p, *ep;     /* pointers for strtol   */
    size_t row = 0;   /* simple row counter    */
    // char c;

    if ((stuff = fopen ("matrix.txt", "r")) == NULL) {
        printf ("File missing..."); /* should be fprintf */
        exit (1);
    }

    while (fgets (line, MAXLN, stuff)) /* read each line in file */
    {
        size_t col = 0;    /* initialize variables for each row */
        p = ep = line;
        errno = 0;

        /* skip to first digit in line */
        while (*p && *p != '-' && (*p < '0' || *p > '9')) p++;

        while (errno == 0)
        {   /* read each number in row */
            m->matrixgrafh[row][col++] = (int)xstrtol (p, &ep, 10);

            if (col == MAX) { /* check col against MAX */
                fprintf (stderr, "LoadMatrix() error: MAX columns reached.\n");
                break;
            }

            /* skip to next number */
            while (*ep && *ep != '-' && (*ep < '0' || *ep > '9')) ep++;
            if (*ep) p = ep;
            else break;
        }

        if (row == 0) m->cols = col;    /* set the number of colums in each row */
        if (col != m->cols) {           /* validate each row against first      */
            fprintf (stderr, "LoadMatrix() error: invalid number of columns, row '%zu'.\n",
                    row);
            fclose (stuff);
            return -1;
        }
        row++;

        if (row == MAX) { /* check col against MAX */
            fprintf (stderr, "LoadMatrix() error: MAX rows reached.\n");
            break;
        }
    }

    fclose (stuff);

    m->rows = row;

    return 0;

    /* see why 'while (!feof (file))' is always wrong */
    // while (!feof (stuff)) {
    //     do {
    //         c = fgetc (stuff);
    //         if (c == '1' || c == '0' && c != '\n' && !feof (stuff))
    //             //corrected c == '1' && c == '0' to c == '1' || c == '0'
    //         {
    //             for (j = 0; j < 20; j++) {
    //                 for (k = 0; k < 20; k++) {
    //                     m->matrixgrafh[j][k] = c;
    //                 }
    //             }
    //         }
    //     } while (!feof (stuff));
    // }
    // return m->matrixgrafh;
}

/** a simple strtol implementation with error checking.
 *  any failed conversion will cause program exit. Adjust
 *  response to failed conversion as required.
 */
long xstrtol (char *p, char **ep, int base)
{
    errno = 0;

    long tmp = strtol (p, ep, base);

    /* Check for various possible errors */
    if ((errno == ERANGE && (tmp == LONG_MIN || tmp == LONG_MAX)) ||
        (errno != 0 && tmp == 0)) {
        perror ("strtol");
        exit (EXIT_FAILURE);
    }

    if (*ep == p) {
        fprintf (stderr, "No digits were found\n");
        exit (EXIT_FAILURE);
    }

    return tmp;
}

看看吧，如果有疑问请告诉我。使用的输入、编译字符串和您应该期望的输出如下:

输入

$ cat matrix.txt
1 1 1
1 0 1
0 0 1

编译

gcc -Wall -Wextra -o bin/matrix_struct matrix_struct.c

输出

$ ./bin/matrix_struct

The 3x3 matrix read from file is:

 [  1,  1,  1 ]
 [  1,  0,  1 ]
 [  0,  0,  1 ]