Características y ejemplos de las diferentes formas de almacenar estructuras de datos.
Archivos Secuenciales:
La forma más común de estructura de archivo es el archivo secuencial. En este tipo de archivo, un formato fijo es usado para los registros. Todos los registros tienen el mismo tamaño, constan del mismo número de campos de tamaño fijo en un orden particular. Como se conocen la longitud y la posición de cada campo, solamente los valores de los campos se necesitan almacenarse; el nombre del campo y longitud de cada campo son atributos de la estructura de archivos.
Un campo particular, generalmente el primero de cada registro se conoce como el campo clave. El campo clave identifica unívocamente al registro. así, los valores de la clave para registros diferentes son siempre diferentes.
Los archivos secuenciales son típicamente utilizados en aplicaciones de proceso de lotes Y son óptimos para dichas aplicaciones si se procesan todos los registros. La organización secuencias de archivos es la única que es fácil de usar tanto en disco como en cinta.
Para las aplicaciones interactivas que incluyen peticiones o actualizaciones de registros individuales, los archivos secuenciales ofrecen un rendimiento pobre.
Normalmente un archivo secuencial se almacena en bloques, en un orden secuencial simple de los registros. La organización física del archivo en una cinta o disco se corresponde exactamente con la ubicación lógica del archivo. En este caso, el procedimiento para ubicar los nuevos registros en un archivo de pila separado, llamado archivo de registro (log file) o archivo de transacciones. Periódicamente, se realiza una actualización por lotes que mezcla el archivo de registro con el archivo maestro para producir un nuevo archivo en secuencia correcta de claves.
Ejemplo:
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Archivos Indexados:
Los archivos secuenciales indexados retienen la limitación del archivo secuencial: la eficacia en el procesamiento se limita al basado en un único campo del archivo. Cuando es necesario buscar un registro basándose en algún otro atributo distinto del campo clave ambas formas de archivo secuencial no son adecuadas. En algunas aplicaciones esta flexibilidad es deseable.
Para alcanzar esta flexibilidad, se necesita una estructura que utilice múltiples índices, uno para cada tipo de campo que pueda ser objeto de la búsqueda.
Se suelen utilizar dos tipos de índices. Uno índice exhaustivo contiene una entrada par cada registro del archivo principal. Otro índice parcial contendrá entradas a los registros donde este el campo de interés. Con registros de longitud variable, algunos registros no contendrán todos los campos.
Los archivos indexados son muy utilizados en aplicaciones donde es crítica la oportunidad de la información y donde los datos son rara vez procesados de forma exhaustiva.
Ejemplo:
Vamos a mostrar un ejemplo para tratar de entender correctamente esta organización de archivo.
Supongamos un archivo de datos personales de los alumnos que conste de estos 10 registros:
Supongamos un archivo de datos personales de los alumnos que conste de estos 10 registros:
DNI (clave) Nombre Teléfono
1111 Arturo Pérez 348734 1232 Miguel Ruiz 349342 2100 Antonia Camacho 209832 2503 Silvia Ortiz 349843 3330 Sonia del Pino 987349 5362 José Anguita 978438 6300 Ana Zamora 476362 6705 Susana Hernández 473239 7020 Rodrigo Sánchez 634838 9000 Natalia Vázquez 362653
Imaginemos que cada segmento tiene 4 registros. Por lo tanto, el archivo se dividirá en 3 segmentos. Si suponemos que cada registro ocupa 50 bytes en memoria secundaria, y que el principio del archivo está en la dirección 100 de dicha memoria, el archivo físico tendrá este aspecto:
Área primaria:
Dirección Clave (DNI) Contenido del registro física
100 1111 Arturo Pérez 348734 150 1232 Miguel Ruiz 349342 200 2100 Antonia Camacho 209832 250 2503 Silvia Ortiz 349843 300 3330 Sonia del Pino 987349 350 5362 José Anguita 978438 400 6300 Ana Zamora 476362 450 6705 Susana Hernández 473239 500 7020 Rodrigo Sánchez 634838 550 9000 Natalia Vázquez 362653 600 Sin usar 650 Sin usar
Área de índices:
Segmento Dirección Clave del útimo
de comienzo registro1 100 2503 2 300 6705 3 500 9000
Observe primero el área primaria: los registros están dispuestos en orden creciente según la clave (que, en este caso, es el campo NIF). A la izquierda aparece la dirección física donde comienza cada registro. Fíjate también en que los registros están agrupados en tres segmentos.
Luego fíjese en el área de índices: contienen una lista de segmentos, guardando la dirección de comienzo del segmento y la clave del último registro de ese segmento.
Para acceder, por ejemplo, al registro cuya clave es 5362, el proceso es el siguiente:
- Buscar en el área de índices secuencialmente, es decir, desde la primera fila, hasta localizar un registro mayor que el que estamos buscando. Eso ocurre en la segunda fila, pues la clave del último registro es 6705. Por lo tanto, sabemos que el registro buscado debe de estar en el segmento 2.
- Acceder de forma directa a la dirección 300 del área primaria, que es de comienzo del segmento 2. Esa dirección la conocemos gracias a que está guardada en el área de índices.
- Buscar en el área primaria secuencialmente a partir de la dirección 300, hasta localizar el registro buscado, que ocupa la segunda posición dentro de ese segmento.
Archivos Directos o de Dispersión:
Los archivos directos o de dispersión explotan la capacidad de los discos para acceder directamente a cualquier bloque de dirección conocida. Requiere de un campo clave en cada registro pero no incorpora el sentido de secuencia.
El archivo directo hace uso de las técnicas de dispersión que ya vimos en Administración de Memoria Virtual. Estos archivos son utilizados en aplicaciones que requieren acceso muy rápido, que usan registros de longitud fija y donde siempre se accede de a un registro por ves: guías telefónicas, padrones, tablas de precios, etc.
- Explotan la capacidad de los discos para acceder directamente a cualquier bloque de dirección conocida.
- Se requiere un campo clave en cada registro.
- Los archivos directos son muy usados donde se necesita un acceso muy rápido, donde se usan registros de longitud fija y donde siempre se accede a los registros de una vez.
Ejemplo:
La función fseek() sirve para situarnos directamente en cualquier posición del fichero, de manera que el resto de lecturas se hagan a partir de esa posición. Su prototipo es:
int fseek(FILE* puntero_a_archivo, long int num_bytes, int origen);
El argumento origen debe ser una de estas tres constantes definidas en stdio.h:
- SEEK_SET: principio del fichero
- SEEK_CUR: posición actual
- SEEK_END: final del fichero
El argumento num_bytes especifica en qué posición desde el origen queremos situarnos. Por ejemplo, con esta llamada nos colocamos en el byte número 500 contando desde el principio del archivo:
fseek(archivo, 500, SEEK_SET);
Y con esta otra nos desplazamos 2 bytes más allá de la posición actual:
fseek(archivo, 2, SEEK_CUR);
Esta función devuelve 0 si se ejecuta correctamente o cualquier otro valor si ocurre algún error.
La función ftell(), por su parte, devuelve el indicador de posición del archivo, es decir, cuántos bytes hay desde el principio del archivo hasta el lugar donde estamos situados en ese momento. Su prototipo es:
long int ftell(FILE* puntero_a_archivo);
Devuelve -1 si se produce un error.
Un uso habitual de la función ftell() es averiguar el tamaño de un archivo, de este modo:
fseek(archivo, 0, SEEK_END); tam_archivo = ftell(archivo);
Es decir, primero nos colocamos al final del archivo con fseek(), y luego preguntamos a ftell() el byte en el que nos hemos situado (contando desde el comienzo del archivo). Como resultado, ftell() nos proporcionará en tamaño (en bytes) del archivo.
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