Работа с периферийными устройствами

• Функции ввода/вывода
• Работа со строками
• Потоки и файлы
• Запись определений
• Системные функции

Если пользователь использует систему Mathematica для выполнения чисто математических расчетов, то он может ничего не знать о подавляющем большинстве описанных в этом уроке функций. Их основное назначение — незаметная поддержка работы с периферийными устройствами ввода/вывода. Однако все функции этого урока открыты для опытных пользователей, стремящихся использовать систему в составе программных комплексов. Здесь рассматривается только часть функций для работы с периферийными устройствами — даны те из них, которые используются достаточно часто. Многие функции этой группы перечислены в приложении.

Функции ввода/вывода

Ввод/вывод в системе Mathematica организован с помощью интерфейсного процессора (FrontEnd) настолько естественно, что у большинства пользователей едва ли появится искушение изменять формы ввода/вывода по сравнению с установленными по умолчанию. Тем не менее, это возможно с помощью обширного набора команд, имеющихся в меню системы.

Более того, система предоставляет пользователю обширные возможности по организации ввода/вывода и различных форм диалога с помощью соответствующих функций, команд, директив и опций. Эти средства входят в язык программирования систем Mathematica и нередко используются для подготовки серьезных документов (например, обучающих и тестирующих программ), а также для создания пакетов расширения.

Прежде всего отметим функции ввода/вывода, позволяющие организовать диалог с системой в стиле, подобном тому, что используется при программировании на Бейсике. Основные функции для этого следующие:

• Input [ ] — останавливает работу системы и возвращает значение выражения, которое будет введено в появившемся диалоговом окне (служит для организации диалогового ввода);
• Input [ "prompt" ] — то же, что и предыдущая функция, но с выводом в диалоговое окно комментария prompt;
• InputString [ ] — выполняет интерактивное чтение в символьную строку;
• InputString [ "prompt" ] — то же, но с выводом в диалоговое окно комментария prompt;
• StylePrint [ехрr] — создает в текущем документе новую ячейку со стилем по умолчанию и заносит в нее выражение ехрг;
• StylePrint[expr,"style"] — создает в текущем документе новую ячейку со стилем style и заносит в нее выражение ехрr;
• Print [expr] — выводит на экран дисплея значение выражения ехрг; совместно с Input может использоваться для организации диалога;
• Print ["prompt", expr] — выводит на экран дисплея текстовый комментарий, указанный в кавычках, и следом — значение выражения ехрr.

Этих функций достаточно для организации простейшего диалога с программой.

На рис. 7.1 показан простейший пример организации диалога в стиле, принятом в языке Бейсик. В данном случае вычисляется длина окружности с запросом радиуса R.

Рис. 7.1. Пример организации диалога

При вычислении документа, приведенного на рис. 7.1, вначале исполняется функция Input. Это ведет к появлению диалогового окна в центре экрана — на рис. 7.1 оно несколько смещено вниз, чтобы не загораживать содержимое ячейки документа. В окне виден запрос, который указан в кавычках как параметр функции Input. После ввода нужного значения (в нашем примере это радиус окружности) и нажатия клавиши Enter или щелчка на кнопке ОК диалогового окна функция Input возвращает введенное значение, и оно присваивается переменной Р.. После этого функция Print выводит на экран вычисленное значение длины окружности с кратким комментарием (рис. 7.2).

Рис. 7.2. Документ рис. 7.1 по окончании диалога

Разумеется, для данного примера нет никакого смысла организовывать диалог в такой форме, поскольку однократное вычисление длины окружности проще задать прямо в тексте документа без запроса радиуса — просто указав R = 10. Однако при составлении сложных программ, например ориентированных на многократные вычисления с различными данными по скрытым формулам, такая возможность организации диалога очень полезна. Ее можно использовать и при составлении обучающих программ на базе системы Mathematica.

К сожалению, комментарий, отображаемый в окне функции ввода Input, возможен только на английском языке — при вводе символов кириллицы вместо обычных надписей выводятся коды (в то же время функция Print исправно выводит комментарии на русском языке). Это связано с выбором для данного окна шрифта, не содержащего символов кириллицы.

 

 

Функции задания формата вывода

 

Далее отметим функции, меняющие формат представления выражений. Все они имеют в своем названии слово Form (форма). Таких функций довольно много, и их полный список вы найдете в приложении. Отметим лишь несколько наиболее часто используемых функций этого рода:

• AccountingForm [ехрг] — выполняет вывод всех чисел, содержащихся в выражении ехрr, в бухгалтерской форме представления;
• CForm[expr] — выполняет вывод expr в форме, принятой для языка С;
• EngineeringForm [expr ] — дает вывод, представляя все вещественные числа в выражении expr в инженерной форме (это означает, что порядок чисел равен нулю или кратен трем);
• FortranForm[expr] — выводит expr в форме, принятой для языка Фортран;
• FullForm [expr] — выводит полную форму выражения expr без использования специального синтаксиса;
• InputForm[expr] — выводит expr во входной форме;
• NumberForm[expr, n] — выполняет вывод expr с вещественными числами, представленными с точностью до n цифр;
• OutputForm [expr] — выполняет вывод expr в стандартной выходной форме системы Mathematica;
• ScientificForm [expr] — выполняет вывод, представляя все вещественные числа в выражении expr в научном формате;
• TeXFormfexpr] — выводит expr в форме, принятой для языка ТеХ, ориентированного на верстку текстов с математическими формулами;
• TextForm[expr] — выполняет вывод expr в обычном текстовом формате;
• TreeForm [expr] — выполняет вывод expr с показом разных уровней выражения.

В большинстве своем действие этих функций вполне очевидно. Если это не так, то смело экспериментируйте с ними. Следующие примеры дают представление об использовании различных форм вывода в системе.

Приведем еще несколько примеров использования различных форм вывода (здесь содержимое ячеек вывода дано под содержимым ячеек ввода):

FullForm[Exp[x]^2/а]

Times[Power[a, -1, Power[E, Times[2, х]]]

TreeForm[Exp[x]^2/а]

Times[ , ] Power[a, -1] Power[E, | ]

Times[2, x]

PaddedForm[(х^З+2*х^2+3*х-1)/ (x-1) ,3]

(2 3 -l+3x+2x +x)/(-1 + x)

PrecedenceForm[12*b/c,5]

a + 12 b/c

SequenceForm[Exp[x]^2/a]

E^2 x/a

TableForm[{{"x","y"},{l,2},{3,4},{5,6}}]

x у

1 2

3 4

5 6

Prefix[f[x^2]]

2

f@ (x )

Unevaluated[Exp[х^(a/b)]/x/a]

a/b

Exp[x ] Unevaluated[Exp[x^a/b]/x a]

 

 

Удаление введенных в ходе сессии определений

Мы уже не раз отмечали возможность уничтожения введенных в ходе сессии определений. Приведем в систематизированной форме функции, используемые для этого:

• Clear [symbol1, symbol2,...] — стирает значения и определения для указанных символов (идентификаторов);
• Clear ["pattern1", "pattern2",...] — стирает значения и определения для всех символов, чьи имена подходят под любой из указанных строковых шаблонов;
• ClearAll [symboll, symbo!2,...] — стирает все значения, определения, атрибуты, сообщения и значения, принятые по умолчанию, связанные с указанными символами;
• ClearAll ["patternl", "pattern2",...] — стирает все символы, чьи имена буквально подходят к одному из указанных строковых образцов;
• ClearAttributes [s, attr] — удаляет attr из списка атрибутов символа s.

Применение большинства этих функций полезно разработчику серьезных приложений для систем Mathematica, например новых пакетов расширений и применений системы. В то же врем-я, для большинства пользователей вполне достаточно возможностей, предоставляемых системой по умолчанию — средств диалога с ее оболочкой и функций Input и Print.

Работа со строками

Хотя Mathematica ориентирована на математические приложения, в ней достаточно полно представлены функции для работы со строками (strings). Они могут потребоваться как для организации вывода текстовых сообщений (например надписей на графиках), так и для организации текстового диалога при разработке пакетов расширений и приложений системы. К тому же надо постоянно помнить, что Mathematica — система символьной математики, так что символьным преобразованиям, как сугубо математическим, так и общепринятым, в ней, естественно, уделено много внимания.

Многие функции для работы со строками выполняют общепринятые преобразования, имеющиеся в большинстве языков программирования высокого уровня. Строкой является произвольная цепочка символов, заключенная в кавычки, например "String". Ниже представлены некоторые функции для работы со строками:

• StringByteCount ["string"] — возвращает полное число байтов, используемых для хранения символов в строке "string";
• StringDrop ["string", {m, n}] — возвращает строку "string", удалив в ней символы от m до п;
• StringJoin["sl", "s2",...] или StringJoin [ { "s1", "s2",...}]-формирует строку, содержащую конкатенацию (объединение) указанных строк "s1";
• Stringlnsert ["string1", "string2",M] — вставляет строку "string2" в строку "string1", начиная с позиции М от начала этой строки (при отри-, цательном М позиция отсчитывается от конца указанной строки);
• StringLength ["string" ] — возвращает число символов в строке;
• StringReplace["string", "s1 -> "spl"] или StringReplace["string", {"s1" -> "spl", "s2" -> "sp2",...}] — замещает "s1" на "spi" всякий раз, когда они появляются как подстроки "string";
• StringReverse ["string"] — меняет порядок символов в строке "string" на противоположный;
• StringPosition["string", "sub"] — возвращает список с позициями строки "sub" в строке "string" (дополнительные формы см. в справочной системе);
• StringTake ["string", n] — возвращает строку, состоящую из первых п символов строки "string";
• StringTake ["string", -n] — возвращает последние п символов из строки "string";
• StringTake ["string", {n}] — возвращает n-й символ в строке "string";
• StringTake ["string", {m, n}] — возвращает строку из символов, расположенных в позициях от m до п строки "string".

Эти функции хорошо известны программистам, работающим с современными языками программирования. Большое число дополнительных функций для работы со строками можно найти в приложении. Обилие таких функций в языке программирования системы Mathematica указывает на его универсальный характер и обширные возможности в решении даже на первый взгляд далеких от математики задач. Ниже приведены примеры действия ряда функций работы со строками.

Ввод (In)	Вывод (Out)
StringByteCount [ "Hello ! " ]	6
StringDrop ["Hello my friend!", 6]	my friend!
StringDrop ["Hello my friend! ", -10]	Hello
StringDrop ["Hello my friend! ", {7}]	Hello у friend!
StringDrop [ "Hello my friend ! " , { 6 , 8 } ]	Hello friend!
Stringlnsert ["Hello friend!"," my", 6]	Hello my friend!
StringJoin ["Hello"," my "]<>"friend!"	Hello my friend!
StringLength [ "Hello" ]	5
StringPosition[ "Hello my friend! ", "e"]	{{2, 2}, {13, 13}}
StringReplace["Hilo" , "i"->"el"]	Hello
StringReverse [ "Hello ! " ]	!olleH
StringTakef "Hello my friend!", 6]	Hello
StringTake[ "Hello my friend!", -8]	friend!
StringTake [ "Hello my friend ! " , { 7 , 9 } ]	my

Отметим еще несколько функций, относящихся к работе с символами и строками:

• FromCharacterCode [n] — возвращает строку, состоящую из одного символа с кодом n;
• FromCharacterCode [ {n1, n2,...}] — возвращает строку, состоящую из последовательности символов с кодами ni;
• Characters ["string"] — возвращает список целочисленных кодов, соответствующих символам строки "string";
• ToLowerCase ["string"] — производит строку, в которой все буквы преобразованы в нижний регистр;
• ToString [expr] — возвращает строку, соответствующую форме вывода выражения ехрг. Опции устанавливают ширину линии, тип формата и т. д.;
• ToUpperCase [ "string" ] — вырабатывает строку, в которой все буквы преобразованы в верхний регистр;
• Unique [ ] — создает новый символ с именем в форме $nnn (nnn — уникальный порядковый номер);
• Unique [х] — создает новый символ с именем в форме x$nnn (nnn — уникальный порядковый номер);
• Unique [ {х, у,...}]— создает список новых символов с уникальными именами;
• Unique [ "ххх" ] — создает новый символ с именем в форме xxxnnn (nnn — уникальный порядковый номер);
• Unique [name, {attrl, attr2,...}] — создает символ с указанными атрибутами attri;
• UpperCaseQ [string] — возвращает True, если все символы строки string являются прописными буквами (верхнего регистра), иначе возвращает False.

Примеры, приведенные ниже, показывают работу с этими функциями.

Ввод (In)	Вывод (Out)
ToCharacterCode [ "Hello ! " ]	{72,101,108,108,111,33}
FromCharacterCode [ {72 , 101 , 108 , 108 , 111 , 33} ]	Hello!
ToExpression [ "2+3*4 " ]	14
ToLowerCase [ "HeLLo ! " ]	hello!
ToUpperCase [ "Hello" ]	HELLO

 

Ввод (In)	Вывод (Out)
x:=ToString[2+3*4]
X	14
Unique [ ]	$1
Unique [xyz]	xyz$2
Unique [xyz]	xyz$3
UpperCaseQ [ "Hello" ]	False
UpperCaseQ [ "HELLO" ]	True

 

 

Потоки и файлы

 

Система Mathematica имеет развитые средства для работы с потоками (streams) и файлами (files). Под потоком подразумевается непрерывная последовательность данных, циркулирующих внутри компьютера. Обмен потоками происходит практически непрерывно, например, при вводе поток ввода поступает от клавиатуры в компьютер, при печати поток данных поступает от компьютера в принтер через порт принтера и т. д.

Файлом является упорядоченная структура данных, имеющая имя и хранящаяся на каком-либо носителе, чаще всего на магнитном диске. Файлы могут иметь различные форматы и различный тип доступа к хранимой на них информации. Наиболее распространенные в системе Mathematica файлы документов являются файлами с последовательным доступом и имеют текстовый формат.

Последовательный доступ означает, что информация из открытого файла может быть считана строго последовательно от его начала до конца, отмеченного специальной меткой. Это напоминает считывание с магнитофонной кассеты. Текстовый формат означает, что все данные записаны в виде ASCII-кодов. Следовательно, прочесть такой файл можно с помощью любого текстового редактора, работающего с текстами в виде ASCII-кодов.

Потоки и файлы имеют много общего: имена, определенную структуру, необходимость открытия перед использованием и закрытия после использования. Однако если с файлами пользователь сталкивается уже в начале работы с системой (нужно вызвать файл с демонстрационным документом или сохранить его, а затем вызвать другой файл), то с понятием потока при работе с системой сталкиваться практически не приходится, хотя помимо нашей воли потоки данных постоянно текут между компьютером и его периферийным оборудованием.

Упрощенная работа с файлами

Прежде чем рассматривать весьма обширные возможности системы по работе с файлами в целом, отметим упрощенный прием вызова файла с помощью двойного символа «<<»:

<<filename

Эта команда считывает файл с указанным именем filename и заносит в память компьютера содержащиеся в нем определения. Имя файла надо указывать полностью, то есть вместе с расширением. Исключением является случай, когда файл находится в основном каталоге системы. Эта команда эквивалентна функции

Get["filename", key]

Для записи объекта (переменной, массива, списка и т. д.) в файл служат упрощенные команды:

• expr >> filename — передает значение ехрг в файл с заданным именем;
• ехрг >>> filename — добавляет ехрг в конец файла с заданным именем.

Указанные команды по существу есть укороченные (и потому более удобные) формы следующих функций:

• Get ["filename", "key"] — читает файл, который закодирован функцией Encode с использованием ключа "key";
• GetContext [ "context' " ] — загружает файл с заданным контекстом;
• Put[exprl, expr2, ..., "filename"] — записывает последовательность выражений expri в файл с именем filename;
• PutAppend[expr1, expr2, ..., "filename"] — присоединяет последовательность выражений expri к файлу с именем filename.

Еще одна упрощенная функция — ! ! filename — выводит содержимое файла с заданным именем.

Следующие примеры показывают запись списка в файл C:\ma.vat, его считывание, затем добавление в файл еще одного списка и контроль контекста файла:

{{l,2,3},{4,5,6},{a,b,c}}>>C:\ma.val

<<С: \ma. val

{{1, 2, 3}, {4, 5, б), {а, b, с}} {d,e,f}>>>C: \ma.val

<<С: \та. val

{d, e, f}

!!С:\mа.val

1, 2, 3, 4, 5, б, а, b, с d, e, f

Такая форма вызова особенно удобна для вызова файлов пакетов расширений и применений системы. Имя файла указывается по правилам, принятым в MS-DOS. Файлы пакетов применений имеют расширение .т. Мы уже приводили примеры использования определений, содержащихся в файлах пакетов расширения системы.

Имеется еще ряд функций для работы с файлами:

• ReadList ["filename" ] — читает все оставшиеся в файле "filename" выражения и возвращает их в виде списка;
• ReadList ["filename", type] — читает из файла "filename" объекты указанного типа type до конца файла. Возвращает список считанных объектов;
• ReadList ["filename", {typel, type2,...}] — читает объекты указанных типов type1 до конца файла filename;
• ReadList [ "filename", types, n] — читает только первые п объектов указанных типов types из файла filename;
• Save ["filename", x1, x2,...] — создает файл с заданным именем filename, содержащий значения переменных x1, х2, ...;
• ! command — исполняет заданную команду операционной системы.

Допустим, что в любом текстовом редакторе создан файл с полным именем C:\datas.txt в ASCII-формате, содержащий просто шесть чисел с разделительными пробелами, размещенные в двух строках и представляющие массив 2x3 элемента:

1 11.2 34.5

2. 3.4 56

Тогда о структуре файла можно судить, используя команду

!!С:\datas.txt

1 1.2 34.5 2. 3.4 56.

Нетрудно заметить, что структура файла соответствует структуре массива. Однако считывание файла командой «name дает следующий результат:

<<С: \datas. txt

380.8

Результат представляет вычисленное выражение второй строки файла. Считывание функцией ReadList без дополнительного аргумента также дает ошибочный результат:

ReadList["С:\datas.txt"]

{41.4, 380.8}

Нетрудно подметить, что функция восприняла каждую строку содержимого файла как результат перемножения трех чисел (пробел на языке Mathematica означает умножение). С дополнительным параметром Number все числа считываются верно:

ReadList["С:\datas.txt", Number]

{1, 1.2, 34.5, 2., 3.4, 56.}

Однако мы получили одномерный список — данные просто считываются построчно. Применение дополнительного параметра в виде {Number, Number} дает следующий результат:

ReadList["С:.txt", {Number, Number}]

{{1, 1.2), {34.5, 2.}, {3.4, 56.}}

Правильный результат можно получить, используя опцию RecordList->True: .

ReadList["C:.txt",Number,RecordLists-XTrue]

{{1, 1.2, 34.5), {2., 3.4, 56.}}

Для загрузки файлов пакетов расширений (Add-On) используются функции, позволяющие задать контекст файлов (подробнее о контекстах речь пойдет в уроке 10):

• Needs ["context' ", "filename"] — загружает файл, если указанный контекст отсутствует в списке загруженных;
• Needs [ "context ^s " ] — загружает файл, имя которого определяется с помощью функции ContextToFilename [ "context ^ч " ], если указанный контекст отсутствует в списке загруженных.

Загрузка файлов с указанием их контекстов позволяет избежать конфликтов между разными пакетами расширения, используемыми одновременно (см. более подробно урок 10).

 

 

Использование файлов других языков программирования

 

Из функций для работы с файлами особо надо отметить следующую функцию-директиву:

• Splice [ "file .mx" ] — вставляет в файлы на других языках программирования вычисленные выражения системы Mathematica, которые должны быть записаны в скобках вида <* и *>;
• Splice ["infile", "outfile"] — читает файл infile, интерпретирует фрагменты, содержащиеся между скобками <* и *>, и записывает результат в файл outfile.

Эта возможность особенно существенна при использовании программ на языках программирования С (расширение .me), Fortran (расширение .mf) и ТеХ (расширение .mtex), для форматов которых Mathematica имеет средства конвертирования выражений (CForm, FortranForm и TexForm соответственно). Таким образом, имеется возможность экспорта выражений системы Mathematica в программы, составленные на этих языках.

Поясним применение функции-директивы Splice. Пусть имеется экспортированная программа на языке С, которая должна рассчитывать численное значение некоторого интеграла, и мы хотим получить формулу для этого интеграла средствами системы Mathematica. Допустим, она представлена файлом demo.me. Его можно просмотреть следующим образом:

!!demo.me

#include "mdefs.h"

double f(x)

double x;

{

double y;

у = <* Integrate[Sin[x]^5, x] *> ;

return (2*y- 1) ;

}

После исполнения функции Splice ["demo.me"] программа будет записана в файл demo.с, в котором выражение в скобках <*...*> заменено вычисленным значением интеграла (в форме CForm). Файл при этом будет выглядеть так:

!!demo.с

#include "mdefs.h" double f(x) double x;

{

double y;

у = -5*Cos(x)/8 + 5*Cos(3*x)/48- Cos(5*x)/80 ;

return (2*y- 1) ;

}

Запись определений

Из простых функций, обеспечивающих создание файлов с заданными определениями, надо отметить также функцию Save:

Save ["filename", symb1, symb2,...]

Она добавляет определения символов symbi к файлу filename (возможны упрощенные формы Save).

Приведем пример ее использования:

f[x_] = Sin[x] + y

у+ Sin[x]

у=а

а

Save["demol",f]

!!demol

f[x_] = у + Sin[x]

у = а

 

 

Другие функции для работы с файлами

 

В целом средства системы Mathematica обеспечивают возможности работы с различными файлами, присущие MS-DOS, без выхода из среды системы. Относящиеся к этой группе функции даны в приложении. Для этих функций характерно, что в момент выполнения они не дают видимого эффекта. К таким функциям относятся функции копирования директорий и файлов, смены их имен, удаления и т. д. Они хорошо известны пользователям MS-DOS и могут выполняться из среды Mathematica.

Рассматривая обширный список файловых и поточных операций, можно поневоле сделать вывод об их избыточности. Но здесь действует простое правило: не хочешь применять эти функции — не применяй! Они рассчитаны на пользователя, всерьез занимающегося стыковкой систем Mathematica с другими программными системами.

Важное место занимают функции, дающие информацию о директориях, файлах и потоках. К ним относятся следующие функции:

• Directory [ ] — возвращает текущий рабочий каталог;
• DirectoryStack [ ] — возвращает содержимое стека каталогов, которое представляет последовательность используемых в текущем сеансе каталогов;
• $Display— возвращает список файлов и каналов (pipes— канал или абстрактный файл), используемый функцией вывода $DisplayFunction по умолчанию;
• FileByteCount ["filename"] — возвращает количество байтов в файле;
• FileDate ["filename"] — возвращает дату и время последней модификации файла в виде списка;
• Filelnformation ["filename"] — возвращает информацию о файле;
• FileNames [ ] — приводит список всех файлов в текущем рабочем каталоге;
• FileNames [" form" ] — перечисляет все файлы в текущем рабочем каталоге, чьи имена совпадают с шаблоном form;
• FileNames [{ "forml", "form2",...} ] — перечисляет все файлы, чьи имена соответствуют любому из шаблонов formi;
• FileNames [forms, {"dirl", "dir2",...} ] — перечисляет файлы с именами, соответствующими шаблонам forms, в любом из указанных каталогов diri;
• FileType ["filename"] — возвращает тип файла: File, Directory или None (если указанного файла не существует);
• $HomeDirectory — дает имя «домашней» директории пользователя;
• $Output — дает список файлов и каналов, в которые направляется стандартный вывод системы Mathematica;
• ParentDirectory [ ] — возвращает имя родительского каталога для текущего рабочего каталога;
• ParentDirectory ["dir"] — возвращает имя родительского каталога для каталога dir;
• $ Path — дает список каталогов для просмотра при попытке поиска внешнего файла;
• StreamPosition [stream] — возвращает целое число, которое указывает позицию текущей точки в открытом потоке stream;
• Streams [ ] — возвращает список всех потоков, открытых в данный момент;
• Streams ["name" ] — перечисляет только потоки с указанным именем name.

Приведенные ниже примеры иллюстрируют использование большинства из этих достаточно простых функций:

Directory[]

C:\PROGRAM FILES\WOLFRAM RESEARCH\MATHEMATICA\4.0

DirectoryStack[]

{} / $Display

stdout

FileByteCount["C:.val"]

46

FileDatef'C: .val"]

{1999, 8, 3, 16, 4, 44}

FileInformation["C:.val"]

{File->C:\ma.val, FileType->File, Date -> 3142685084, ByteCount ->46}

Filenames[]

{Examples, FILES, MATHEMATICA.EXE,

MATH.EXE, MATHINSTALLER.EXE, MATHKERNEL.EXE}

FileType["C:.val"]

File HomeDirectory[]

c:\ $0utput

{OutputStream[stdout, 1]}

ParentDirectory[]

С: \m3 Streams[]

{OutputStream[stdout, 1],

OutputStream[stderr, 2]}

Высказанное выше соображение об избыточности набора операций вполне применимо и для этих функций.

Функции времени и даты

Для управления системой в процессе вычислений служат системные директивы и функции. Некоторые из них широко используются при программировании решения прикладных задач, другие служат в основном для контроля над системой.

Имена многих, вспомогательных с точки зрения конечного пользователя, системных функций начинаются с символа $. Ниже описаны основные системные функции.

Ряд системных функций служит для получения информации о времени и текущей дате:

• AbsoluteTime[ ] — возвращает полное количество секунд, прошедших с момента 1 января 1900 г.;
• $CreationDate — возвращает дату и время создания используемой версии системного ядра Mathematical
• Date [ ] — возвращает текущее значение даты и времени в виде {год, месяц, день, час, минута, секунда};
• FromDate [date] — превращает дату date вида {год, месяц, день, час, минута, секунда} в число секунд, прошедших с 1 января 1900 г.;
• TimeUsedt ] — возвращает полное количество секунд процессорного времени, использованного на данный момент в текущем сеансе Mathematical
• $TimeUnit — возвращает минимальный временной интервал в секундах, который можно зарегистрировать в вашей компьютерной системе;
• TimeZone [ ] — возвращает часовой пояс, установленный для вашей компьютерной системы;
• Timing [ехрг] — вычисляет ехрг и возвращает список, состоящий из значения затраченного времени и результата вычислений;
• ToDate [time] — преобразует абсолютное время в секундах, прошедшее с 1 января 1900 г., в дату вида {год, месяц, день, час, минута, секунда}.

Следующие примеры иллюстрируют применение некоторых из этих функций.

Их действие вполне очевидно и не требует комментариев.

 

 

Общесистемные функции

 

Ниже представлены функции общесистемного характера:

• $Aborted — возвращает сообщение о прекращении вычислений при их прерывании функцией Abort [ ];
• AbortProtect [ехрг] — вычисляет ехрг, запоминая все попытки прерывания, но не выполняя их до тех пор, пока не будет завершено вычисление либо пока не будет вызвана процедура CheckAbort;
• Accuracy [x] — указывает число цифр в числе х после десятичной точки, которое используется при вычислениях;
• ByteCount [expr] — возвращает число байт, которое используется для представления выражения ехрг;
• Environment [ "var" ] — возвращает значение переменной окружения операционной системы с именем "var";
• $ Line — глобальная переменная, указывающая номер текущей строки ввода;
• $MachineEpsilon — возвращает машинную точность представления — наименьшее число, которое, будучи прибавленным к 1.0, даст результат, отличный от 1.0;
• $MachineID — строка, которая возвращает, если возможно, уникальный код идентификации применяемого компьютера;
• $MachineName — строка, возвращающая имя, которое присвоено используемому компьютеру, если такое имя определено;
• $MachinePrecision — возвращает количество десятичных знаков точности представления чисел;
• $MachineType — строка, возвращающая общий тип компьютера, на котором запущена система Mathematical
• $MinMachineNumber — наибольшее машинно-представимое число, которое может применять данная компьютерная система;
• $MaxNumber — возвращает наибольшее из представимых в системе Mathe-matica чисел;
• $MinMachineNumber — наименьшее положительное машинно-представимое число, которое может применять данная компьютерная система;
• $MinNumber — возвращает наименьшее (положительное) представимое в системе Mathematica число;
• $OperatingSystem — строка, дающая тип операционной системы, под управлением которой работает Mathematica;
• Pause [n] — выдерживает паузу не менее п секунд;
• $ReleaseNumber — целое число, которое дает младший номер версии ядра данной системы Mathematica;
• $Remote — имеет значение True, если Mathematica применяется в дистанционном режиме или с программным препроцессором, иначе — значение False;
• $SessionID — уникальный номер, который присвоен данному сеансу системы Mathematica;
• SessionTime[ ] — возвращает полное число секунд реального времени, прошедшего с момента начала вашего сеанса работы в системе Mathematica; -
• $System — представляет собой строку с указанием типа используемой компьютерной системы;
• $Version — символьная строка, которая представляет используемую версию системы Mathematica;
• $VersionNumber — вещественное число, которое дает полный номер текущей версии системного ядра Mathematica.

Ниже приведены примеры использования ряда общесистемных функций.

Приведенные примеры показывают, что благодаря системным функциям можно извлечь достаточно полную информацию о текущих параметрах системы и использовать ее для создания специальных алгоритмов вычислений (например, для генерации последовательности псевдослучайных чисел со случайной базой, заданной системным временем) или организации развитого диалога с системой.

Что нового мы узнали?

В этом уроке мы научились:

• Использовать функции ввода/вывода.
• Работать со строками.
• Использовать функции потоков и файлов.
• Использовать файлы других языков программирования.
• Работать с системными функциями.