نمونه پروژه کار با فایل و لیست پیوندی

در دنیای برنامه‌نویسی، یکی از مهم‌ترین و پرکاربردترین مفاهیم، کار با فایل‌ها و ساختارهای داده‌ای مانند لیست‌های پیوندی است. این پروژه به صورت کامل و جامع، به شرح نحوه‌ی پیاده‌سازی یک سیستم مدیریت داده‌ها با استفاده از فایل‌ها و لیست‌های پیوندی می‌پردازد، تا بتواند نیازهای مختلف برنامه‌نویسان و توسعه‌دهندگان را برآورده کند. در ادامه، به تفصیل در مورد ساختارهای مورد نیاز، روش‌های خواندن و نوشتن فایل‌ها، و نحوه‌ی مدیریت داده‌ها در قالب لیست‌های پیوندی توضیح داده می‌شود.

مقدمه‌ای بر فایل‌ها و لیست‌های پیوندی

در برنامه‌نویسی، فایل‌ها نقش مهمی در نگهداری و ذخیره‌سازی داده‌ها دارند. آن‌ها امکان ذخیره‌سازی دائم اطلاعات را فراهم می‌کنند، به گونه‌ای که پس از بسته شدن برنامه، داده‌ها حفظ می‌شوند. در کنار آن، لیست‌های پیوندی، ساختارهای داده‌ای دینامیکی هستند که برای مدیریت مجموعه‌ای از عناصر کاربرد دارند و در صورت نیاز به افزودن یا حذف سریع عناصر، بسیار مفید واقع می‌شوند.
لیست‌های پیوندی، ساختارهای خطی هستند که هر عنصر آن، به نود (Node) گفته می‌شود. هر نود شامل داده و اشاره‌گر (پایین‌نگر) به نود بعدی است. این ساختار، امکان افزودن، حذف و تغییر عناصر را با کمترین هزینه و پیچیدگی فراهم می‌کند. سیستم‌های مدیریت داده، اغلب نیازمند ترکیبی از این دو مفهوم، یعنی خواندن و نوشتن داده‌ها در فایل‌ها و مدیریت آنها در قالب لیست‌های پیوندی است.

هدف پروژه

هدف اصلی این پروژه، توسعه یک سیستم ساده و قابل انعطاف است که بتواند داده‌های چندین عنصر را در قالب فایل‌های متنی یا باینری ذخیره کند و سپس این داده‌ها را در قالب لیست‌های پیوندی بارگذاری و مدیریت کند. به عنوان مثال، فرض کنید یک سیستم ثبت نام دانش‌آموزان، کارمند، یا محصول در فروشگاه، که نیازمند افزودن، ویرایش، حذف و جستجوی سریع است. این سیستم باید قابلیت انجام عملیات زیر را داشته باشد:
1. افزودن داده‌های جدید
2. حذف داده‌های موجود
3. ویرایش داده‌های موجود
4. ذخیره‌سازی داده‌ها در فایل
5. بارگذاری داده‌ها از فایل
6. نمایش داده‌های موجود

ساختارهای مورد نیاز در پروژه

برای پیاده‌سازی این پروژه، چند ساختار اصلی نیاز است:
- ساختار نود (Node): شامل داده و اشاره‌گر به نود بعدی
- ساختار لیست پیوندی (LinkedList): شامل اشاره‌گر به سر لیست و توابع مربوط به عملیات مختلف
در زبان‌های برنامه‌نویسی مانند C یا C++، تعریف این ساختار به صورت ساختارهای داده‌ای انجام می‌شود. در زبان‌های شی‌گرا، این موارد به صورت کلاس تعریف می‌شوند.

پیاده‌سازی ساختار نود

در زبان C، ساختار نود به صورت زیر تعریف می‌شود:

c  

typedef struct Node {

    char data[100]; // یا هر نوع داده‌ای که نیاز دارید  

    struct Node* next;

} Node;

در زبان C++، می‌توان این ساختار را به صورت کلاس تعریف کرد، که امکانات بیشتری برای عملیات‌های مختلف دارد.

عملیات‌های اصلی در لیست پیوندی

در این پروژه، باید توابع و عملیات‌های زیر را پیاده‌سازی کنیم:
- ایجاد نود جدید: برای افزودن عنصر
- درج در ابتدای لیست و درج در انتهای لیست: برای افزودن سریع داده‌ها
- حذف نود: بر اساس معیار خاص، مانند نام یا شناسه
- جستجو در لیست: بر اساس معیارهای مختلف
- نمایش لیست: برای دیدن داده‌های موجود
این عملیات‌ها، پایه و اساس مدیریت داده‌ها در لیست پیوندی هستند و باید با دقت و با رعایت نکات مربوط به حافظه و اشاره‌گرها پیاده‌سازی شوند.

کار با فایل‌ها

در بخش فایل‌ها، باید به طور همزمان عملیات‌های زیر انجام شود:
- نوشتن داده‌ها به فایل: پس از هر عملیات افزودن، ویرایش یا حذف، تغییرات باید در فایل ذخیره شوند.
- خواندن داده‌ها از فایل: هنگام راه‌اندازی برنامه، داده‌های موجود در فایل باید بارگذاری شوند و در لیست پیوندی قرار گیرند.
در زبان C، توابعی مانند `fopen()`, `fprintf()`, `fscanf()`, `fclose()` برای این کار استفاده می‌شوند. در زبان‌های دیگر، روش‌های مشابه وجود دارد.

نمونه کد پیاده‌سازی عملیات‌های پایه

در ادامه، نمونه کد کوتاهی برای افزودن یک نود جدید و ذخیره‌سازی داده‌ها در فایل ارائه می‌شود:

c  

// افزودن نود در انتهای لیست  

void appendNode(Node** head, char* data) {

    Node* newNode = (Node*)malloc(sizeof(Node));

    strcpy(newNode->data, data);

    newNode->next = NULL;
if (*head == NULL) {

        *head = newNode;

    } else {

        Node* temp = *head;

        while (temp->next != NULL) {

            temp = temp->next;

        }

        temp->next = newNode;

    }

}
// ذخیره لیست در فایل  

void saveToFile(Node* head, const char* filename) {

    FILE* file = fopen(filename, "w");

    if (file == NULL) {

        printf("Error opening file!\n");

        return;

    }

    Node* temp = head;

    while (temp != NULL) {

        fprintf(file, "%s\n", temp->data);

        temp = temp->next;

    }

    fclose(file);

}

بارگذاری داده‌ها از فایل

برای بارگذاری داده‌ها، باید هر خط از فایل خوانده شود و در قالب نود جدید در لیست قرار گیرد:

c  

void loadFromFile(Node** head, const char* filename) {

    FILE* file = fopen(filename, "r");

    if (file == NULL) {

        printf("Error opening file!\n");

        return;

    }

    char buffer[100];

    while (fgets(buffer, sizeof(buffer), file)) {

        buffer[strcspn(buffer, "\n")] = 0; // حذف کاراکتر newline  

        appendNode(head, buffer);

    }

    fclose(file);

}

نتیجه‌گیری

در نهایت، این پروژه نشان می‌دهد که ترکیب کار با فایل‌ها و لیست‌های پیوندی، ابزار قدرتمندی برای ساخت برنامه‌های کاربردی است. این سیستم انعطاف‌پذیر، به برنامه‌نویسان اجازه می‌دهد تا داده‌های متنوع و بزرگ را به صورت دائمی مدیریت کنند، و در عین حال عملیات‌های سریع و موثری بر روی داده‌ها انجام دهند.
در آینده، می‌توان این پروژه را توسعه داد و قابلیت‌هایی مانند مرتب‌سازی، فیلتر کردن، و عملیات پیشرفته‌تر را به آن افزود. این پروژه، نمونه‌ای عالی است برای کسانی که می‌خواهند اصول کار با فایل‌ها و ساختارهای داده‌ای را به صورت عملی بیاموزند و در پروژه‌های واقعی به کار ببرند.

نمونه پروژه کار با فایل و لیست پیوندی

برنامه دارای چند عملیات اصلی است که در آن کار با فایل در بستر لیست پیوندی با استفاده از ویژگی ساختار در زبان برنامه نویسی C آورده شده است. . زبان برنامه نویسی: C ویژگی های استفاده شده در این پروژه: - لیست پیوندی - ساختار - اشاره گر - تابع - رشته - حلقه - Switch-Case - خواندن و نوشتن در فایل   ابتدای کد:    نمونه اجرا   ...

دریافت فایل