PR2ET7: Dünaamiline mälu 1

Praktikumi materjal

Slaidid: Dünaamiline mälu 1

Praktikumi ülesanded

Selle praktikumi ülesandeks on luua juhuandmete generaator. Ülesannet laiendab kaks lisaülesannet.

Ülesanne [W07-1]: Juhuandmete generaator

Praktikumiülesandeks on koostada juhuandmetega andmefaili generaator. Selliseid generaatoreid kasutatakse sageli rakenduste testimiseks enne, kui saadakse ligipääs reaalsetele andmetele. Päris mitmetes selle kursuse praktikumiülesandes on testandmed genereeritud sarnasel viisil.

NB! Kuigi üks soovituslikest juhuandmete genereerimise viisidest on kasutada tehisaru, siis alati ei tööta see just kuigi hästi või osutub absurdselt kalliks – nt kui soovid genereerida miljoneid ridu keerukaid andmeid.

Lae alla aluskood: https://blue.pri.ee/ttu/files/iax0584/aluskoodid/7_generator_starter.zip

Nõuded

Ehita oma rakendus ette antud aluskoodi põhjale
Küsi kasutajalt, mitu kirjet ta soovib genereerida. Ülempiiri luua ei tohi!
Kõik kirjed salvestatakse genereerimise käigus struktuurimassiivi, mis luuakse kasutades dünaamilist mälu
Vali juhuslikult etteantud valimitest välja eesnimi, perenimi ja õppekava kood
Genereeri juhuslikult sisseastumispunktid (nt 24,7)
- Punktid on vahemikus 10,0 – 30,0 punkti. Otspunktid on kaasatud.
- Täpsus on 0,1 punkti
Sorteeri genereeritud andmed perenime järgi. Kui perenimed ühtivad, sorteeri eesnime järgi.
Väljund kirjuta faili järgnevas vormingus:
<indeks> <perenimi> <eesnimi> <õppekava kood> <sisseastumispunktid>
- Indeks on unikaalne täisarv. Esimese kirje indeks on 0, igal järgneval suureneb see 1 võrra.
Veendu, et kogu mälu on programmi lõppedes vabastatud kasutades Valgrind’i

Töövoog

Loo vajalik struktuuri kirjeldus, salvesta see päisefaili
Küsi kasutajalt mitu kirjet tuleks genereerida
Küsi mälu vajalike kirjete hoidmiseks. Kontrolli, et mälu saadi!
Genereeri vajalikud kirjed
- Iga isiku jaoks pead genereerima kõik väljad juhuslikult
- Eesnimi, perenimi ja õppekavakood tuleb juhuslikult valida olemasolevatest valimitest. Selleks pead genereerima täisarvu (nt mitmes eesnimi valimist)
  Vihje: Sa võid nime kas kopeerida enda struktuuri või hoiustada vaid viita nimele
- Genereeri vastuvõtupunktid (10,0 <= punktid <= 30,0 täpsusega 0,1)
  Vihje: Mõtle matemaatilistele omadustele – nt mis vahe on 30 ja 300!? rand() funktsioon tagastab alati täisarvu ning seda muuta ei saa.
Sorteeri massiiv
- Mõtle ka miks on siin halb idee kasutada eksponentsiaalse keerukuse kasvuga meetodeid (bubble/insertion/selection)
Kirjuta andmed väljundfaili
Vabasta mälu

Kontrolli oma rakendust kasutades valgrindi! Seda mitte ainult lõpus, vaid ka siis, kui rakendus käitub imelikult või jookseb kokku!

Qsordi võrdlusfunktsioon

Pakun välja kaks erinevat võrdlusfunktsiooni võimalust. Vali see millest saad paremini aru, või kirjuta enda lahendus.

Esimene näide kasutab tüübiteisendusi jooksvalt, vältides lisamuutujate loomise vajadust.

int ComparCandidate(const void *a, const void *b)
{
    // Get comparison for last names
    int ret = strcmp(((candidate *)a)->lName, ((candidate *)b)->lName);
    
    // When last names match, return difference by first name
    if (ret == 0)
        return strcmp(((candidate *)a)->fName, ((candidate *)b)->fName);
    
    // return difference by last name
    return ret;
}

int ComparCandidate(const void *a, const void *b)

{

// Get comparison for last names

int ret = strcmp(((candidate *)a)->lName, ((candidate *)b)->lName);

// When last names match, return difference by first name

if (ret == 0)

return strcmp(((candidate *)a)->fName, ((candidate *)b)->fName);

// return difference by last name

return ret;

}

Teine näide sisaldab lisaviitasid, mis võtavad täiendavalt mälu, kuid lihtsustavad koodi loetavust.

int ComparCandidate(const void *a, const void *b)
{
    // Temporary cast pointers for readability
    candidate *pA = (candidate *)a;
    candidate *pB = (candidate *)b;

    // Get comparison for last names
    int ret = strcmp(pA->lName, pB->lName);
    
    // When last names match, return difference by first name
    if (ret == 0)
        return strcmp(pA->fName, pB->fName);
    
    // return difference by last name
    return ret;
}

int ComparCandidate(const void *a, const void *b)

{

// Temporary cast pointers for readability

candidate *pA = (candidate *)a;

candidate *pB = (candidate *)b;

// Get comparison for last names

int ret = strcmp(pA->lName, pB->lName);

// When last names match, return difference by first name

if (ret == 0)

return strcmp(pA->fName, pB->fName);

// return difference by last name

return ret;

}

Testimine

Rakenduse väljund on võrdlemisi lihtne ja lühike

risto@risto-lt3-tux:~/Nextcloud/work/ttu/teaching/_generic/prog2/lab/wk7_generator/generator_solution$ valgrind ./generator
==12389== Memcheck, a memory error detector
==12389== Copyright (C) 2002-2017, and GNU GPL'd, by Julian Seward et al.
==12389== Using Valgrind-3.18.1 and LibVEX; rerun with -h for copyright info
==12389== Command: ./generator
==12389==
The database contains:
103 first names
105 last names
3 curriculum codes

How many candidates to generate?
> 500

Successfully generated 500 entries
Successfully written 500 lines to generated_candidates.txt
==12389==
==12389== HEAP SUMMARY:
==12389==     in use at exit: 0 bytes in 0 blocks
==12389==   total heap usage: 6 allocs, 6 frees, 13,016 bytes allocated
==12389==
==12389== All heap blocks were freed -- no leaks are possible
==12389==
==12389== For lists of detected and suppressed errors, rerun with: -s
==12389== ERROR SUMMARY: 0 errors from 0 contexts (suppressed: 0 from 0)

risto@risto-lt3-tux:~/Nextcloud/work/ttu/teaching/_generic/prog2/lab/wk7_generator/generator_solution$ valgrind ./generator

==12389== Memcheck, a memory error detector

==12389== Using Valgrind-3.18.1 and LibVEX; rerun with -h for copyright info

==12389== Command: ./generator

==12389==

The database contains:

103 first names

105 last names

3 curriculum codes

How many candidates to generate?

> 500

Successfully generated 500 entries

Successfully written 500 lines to generated_candidates.txt

==12389==

==12389== HEAP SUMMARY:

==12389== in use at exit: 0 bytes in 0 blocks

==12389== total heap usage: 6 allocs, 6 frees, 13,016 bytes allocated

==12389==

==12389== All heap blocks were freed -- no leaks are possible

==12389==

==12389== For lists of detected and suppressed errors, rerun with: -s

==12389== ERROR SUMMARY: 0 errors from 0 contexts (suppressed: 0 from 0)

Kontrolli oma väljundfaili ning veendu tulemuste korrektsuses. Sinu väljundfail saab olema erinev, andmed on juhuslikult genereeritud.

0 Aas Heidy IACB 27.9
1 Aas Juhan IACB 29.6
2 Aas Reet IACB 18.2
3 Aasa Anne EARB 10.1
4 Aasa Julia MVEB 13.8
5 Aasa Sven EARB 14.5
6 Aasa Taavi MVEB 16.1
7 Aasa Urve EARB 29.4
8 Aasa Valdo IACB 21.2
9 Allik Ivari IACB 21.3
10 Allik Kerttu MVEB 29.8
11 Allik Kerttu MVEB 21.4
12 Allik Laivi MVEB 24.2
13 Allik Peeter IACB 22.3
14 Allik Rainer IACB 17.5

0 Aas Heidy IACB 27.9

1 Aas Juhan IACB 29.6

2 Aas Reet IACB 18.2

3 Aasa Anne EARB 10.1

4 Aasa Julia MVEB 13.8

5 Aasa Sven EARB 14.5

6 Aasa Taavi MVEB 16.1

7 Aasa Urve EARB 29.4

8 Aasa Valdo IACB 21.2

9 Allik Ivari IACB 21.3

10 Allik Kerttu MVEB 29.8

11 Allik Kerttu MVEB 21.4

12 Allik Laivi MVEB 24.2

13 Allik Peeter IACB 22.3

14 Allik Rainer IACB 17.5

Lisaülesanne 1 [W07-2]: Väljundfaili formaat

Esimese lisaülesande käigus lisad oma lahendusele CSV formaadi toe. Kasutaja saab valida sobiva väljundformaadi – kas tühikutega või komadega eraldatud väljundfail.

Nõuded

Lisa oma programmile võimekus genereerida andmeid CSV formaadis
- Esimene rida CSV failis peab olema päis, mis sisaldab genereeritud andmeväljade nimetusi
- Sellele järgnevad genereeritud andmeread. Iga andmeväli peab olema eraldatud komaga. NB! CSV failis koma järele tühik ei käi!
Küsi kasutajalt kummas formaadis ta soovib faili genereerida (tühikutega eraldatud või CSV) ning genereeri sobilik väljundfail.
Tühikutega eraldatud faili laiendiks peab olema .txt , komadega eraldatud faili laiendiks peab olema .csv .
Veendu, et CSV fail on korrektselt genereeritud – proovi avada või importida genereeritud faili kasutades Libreoffice Calc’i või Microsoft Office’it ja kontrolli kas väljad tuvastati korrektselt.

Lisaülesanne 2 [W07-3]: Seadistused

Selles lisaülesandes muudame oma generaatori paindlikumaks ja lisame seadistuste võimekuse.

Nõuded

Kõik seaded tuleb hoida struktuuri liikmetena – loo uus struktuuri kirjeldus seadistuste hoidmiseks
Kõigil seadistustel peavad olema vaikeväärtused
Kui kasutaja ei soovi seadistusi muuta, peab programm kasutama vaikeväärtusi. Kuidas kasutaja muutmissoovist teada peab andma, võid ise otsustada.
Näiteks võib programm seda esimese asjana käivitudes küsida või saab kasutaja käivitada programmi kindla käsureaargumendiga, mis seadistuse avab.
Kasutajal peab soovi korral olema võimalik muuta järgnevaid seadistusi
- Millised andmeväljad genereeritakse (iga andmevälja peab olema võimalik sisse-välja lülitada)
- Väljundfaili nimi (ainult nimeosa, faililaiend valitakse automaatselt lähtuvalt valitud väljundformaadist!)
- Väljundformaadi valik (lisaülesande 1 osa, tõsta struktuuri sisse)
- Genereeritavate kirjete arv (baasülesande osa, tõsta struktuuri sisse)
- Sisseastumispunktide vahemik (alam- ja ülempiir)
NB! Genereeritavate kirjete arvu tuleb küsida olenemata sellest, kas kasutaja soovis seadeid muuta või mitte. Eesmärk on hoida kõik seadistused vastavas struktuuris koos.
Kasutajale tuleb kuvada ülevaade genereerimisel kasutavatest seadetest. Seda olenemata kas ta soovis neid muuta või mitte.

Märkus: Soovi korral võid seadistuste väärtusi hoida eraldi failis, kuid see pole vajalik. Kasutaja tehtud muudatusi seadetesse ei ole vaja meeles pidada järgmisel programmi käivitamisel. Küll aga kui sa soovid seadefaili kasutada, siis veendu, et kasutaja saab seadistusi muuta läbi programmi (ilma, et ta peaks seadefaili käsitsi muutma).

Vihje: Siin saab kolmikoperaatorit hõlpsasti ära kasutada
printf("First name: %10s\n", settings.genFirstName ? "Yes": "No");

Pärast seda tundi peaksid

Oskama kasutada dünaamilist mälu
Oskama kontrollida, kas programmis on mälulekkeid
Teadma, mis olukorras on dünaamilist mälu mõistlik kasutada ja millal mitte
Teadma dünaamilise mälu võludest ja valudest
Tegema vahet pinumälul ja kuhjal ning mis muutujad kuhu lähevad.

Täiendav materjal

Käsitsi mälu haldamine
https://beej.us/guide/bgc/html/split/manual-memory-allocation.html#manual-memory-allocation
Mälulekked
https://www.geeksforgeeks.org/what-is-memory-leak-how-can-we-avoid/
Mälulekete kontroll Valgrindiga
https://valgrind.org/docs/manual/quick-start.html