Soubory, logické proměnné a pera v Metapostu

Jan Šimůnek 21. 2. 2007

V dnešním článku o Metapostu probereme především soubory. Budou to zdrojové texty programů, ale také možnosti čtení dat z disku a ukládání na disk. Přidáme nejjednodušší datový typ boolean a rovněž nekomplikovaný typ pen. Popíšeme si také systémovou proměnnou prologues.

Líbí se vám článek?
Podpořte redakci

6 názorů

Soubory v metapostu

Zdrojové soubory

Základem metapostu je textový soubor, v němž je psán hlavní program. Má příponu .mp (ale přinejmenším na linuxu interpret akceptuje i jinou). Takovýto soubor zpravidla začíná definici proměnné prologues (pokud očekáváme grafický výstup). Pokud se má vykreslit obrázek, musí v něm být příkaz

beginfig(n);

kdy n je číslo vygenerovaného obrázku a je použito jako přípona vygenerovaného souboru (ale mohou tam být místo číslic i písmena, případně proměnná typu numeric). Vykreslování obrázku je ukončeno příkazem

endfig;

(v jednom souboru může být nadefinováno i více obrázků), předcházet jim může např. deklarování a nadefinování proměnných a maker, které jsou společné všem. Celý program ukončuje příkaz

end;

Výše uvedené bylo obsaženo v souboru minimalni.mp v minulém díle.

Samotný program představuje sled příkazů ukončených středníkem, příkazů může být na jednom řádku větší počet. Zpravidla tam, kde systém toleruje mezeru nebo jiný „bílý znak“, toleruje i rozlomení dlouhého příkazu na více řádků. Jednotlivé příkazy budou probírány u datových typů, ke kterým se vztahují.

Není-li spuštěný soubor ukončen příkazem end;, očekává interpret po doběhnutí příkazů z textu další příkazy z příkazového řádku (toho můžeme snadno využít k ladění syntaxe některých příkazů).

Vkládané zdrojové soubory

V některých případech je výhodné mít makra (odpovídají zhruba podprogramům a uživatelem definovaným funkcím), případně naopak sady dat uložené ve zvláštním souboru / souborech. Tyto soubory musí mít příponu .mp, protože ta se do příkazu vkládajícího soubor nezadává (a metapost ji přidává automaticky). Syntaxe příkazu je:

input nazev_souboru_bez_pripony;

Současně by v nich neměla být definice proměnné prologues (pokud byla definována v hlavním programu – nemělo by to význam) a nesmějí být ukončeny příkazem end;.

Lze jen doporučit, aby se uživatel podíval po adresáři s předpřipravenými makry metapostu ve svém systému (stačí zadat hledání souborů s příponou .mp), aby náhodně nevytvořil soubor s názvem kolidujícím s některým z těchto metapostem využívaných souborů. To, kterému by následně byla dána přednost, je závislé na konkrétním operačním systému a jeho uživatelském nastavení, takováto kolize názvů by tedy vedla k předem nedefinovanému chování metapostu.

Za tímto příkazem se metapost chová naprosto stejně, jako by byl obsah vloženého souboru přenesen do hlavního příkazem kopíruj – vlož.

Načtení dat ze souboru

Metapostový program může načítat data ze souboru příkazem:

a:=readfrom(soubor);

proměnná a musí být předem deklarovaná proměnná typu string
soubor je název souboru včetně přípony.

Při prvním použití proměnné můžeme použít místo „:=“ i „=“ (viz dále)

Velice často jsou používány datové soubory upravené do tvaru jedno číslo = jeden řádek. Výsledkem načtení je tedy řetězec (i když jsou to čísla). Pokud načítáme číslice, s nimiž chceme dále počítat, musíme načtený sled číslic konvertovat na datový typ numeric (bude probráno u řetězců).

Načte se vždy jeden řádek souboru (z toho vidíme, že mohou nastat problémy s binárními soubory). Konec souboru se načte jako EOF. Kompletní soubor předem neznámé délky tedy můžeme načítat nekonečným cyklem s testováním načteného (bude probráno u cyklů). Pokud konec souboru ignorujeme, začne se načítat znovu od počátku.

Ukládání souborů na disk

Obsah proměnné typu string můžeme uložit do souboru na disku. Metapost užívá příkaz:

write("řetězec") to "RETEZEC";

řetězec je obsah zapisované proměnné typu string (mohou v něm být i nealfanumerické znaky), nebo sama proměnná
RETEZEC je název souboru, do něhož se zapisuje (případně proměnná typu string)
pokud nevkládáme přímo řetězce, ale proměnné typu string, pak je syntaxe bez uvozovek:write(obsah) to soubor; (obsah je proměnná s ukládaným textem a soubor je název souboru)

V rámci běhu programu se při prvním zápisu soubor RETEZEC vyprázdní (vymaže se jeho obsah) a mezi jednotlivými zápsanými proměnnými je vkládán konec řádku.

Proměnné a pole proměnných

Pro neprogramující: Proměnná představuje pojmenované místo v paměti počítače, kam se ukládají nějaké hodnoty. Metapost proměnné rozlišuje podle minule uvedených datových typů, nelze je vzájemně zaměňovat (jako např. v perlu nebo pythonu). Proměnné mohou mít názvy skládající se z velkých a malých písmen anglické abecedy a podtržítka; malé a velké varianty téhož písmene jsou odlišeny jako dva různé znaky. Číslo nemůže být (na rozdíl od mnoha jiných programovacích jazyků) součástí názvu proměnné.

Proměnné je nutno deklarovat (= přiřadit k typu jméno, a zda se jedná o jednoduchou proměnnou, nebo jedno- či dvourozměrné pole) před prvním použitím. První použití nedeklarované proměnné nezpůsobí chybu, ale systém ji považuje za proměnnou typu numeric (jednoduché proměnné tohoto typu se tudíž nemusí deklarovat). Pokus o vložení hodnoty, která neodpovídá typu proměnné, vede k chybovému hlášení a ukončení programu.

Pole deklarujeme jako název proměnné s jednou nebo dvěma dvojicemi prázdných závorek. Pro neprogramující: Pole představují řadu proměnných stejného jména, odlišených číslem u jednorozměrného pole nebo dvojicí čísel u pole dvourozměrného.

Deklarace začíná názvem typu proměnné a následuje výčet proměnných, oddělených čárkami:

boolean a,b; % deklarovali jsme dvě proměnné typu boolean
pair c,d[],e[][]; % deklarovali jsme jednoduchou proměnnou
% jedno a dvourozměrné pole, vše typu pair

Ty obdélníčky – jeden za d a dva za e – jsou prázdné hranaté závorky; v některých fontech webových prohlížečů jsou hůře rozpoznatelné.

U jednorozměrného pole můžeme mít indexové číslo v hranaté závorce za názvem, nebo i bez ní. pole25 a pole[25] je to samé. Pokud ovšem potřebujeme ke členům pole přistupovat prostřednictvím proměnné cyklu (až probereme všechny datové typy), potom musíme závorky použít. Závorky musíme použít i u dvourozměrných polí (oboje). Kombinaci jednoho čísla v závorkách a jednoho bez metapost většinou bude tolerovat, ale výsledky nemusejí odpovídat našim představám.

Výpis proměnných do konzoly (a souboru .log) zajistí příkaz

show nazev_promenne;

Pokud proměnná neexistuje, dojde k výpisu jejího názvu. Pokud existuje, ale nemá přiřazenu (vypočtenu) hodnotu, vypíše typ a název, výpis uvede „unknown“. Pokud proměnná existuje a má hodnotu, vypíše hodnotu.

Program z následujícího obrázku:

Vypíše do logového souboru následující:

This is MetaPost, Version 0.641 (Web2C 7.5.4)
(Hodnoty.mp
>> a
>> unknown boolean a
>> false )

Proměnná a byla vypisována celkem třikrát, poprvé bez toho, že by byla definována, podruhé byla definována, ale bez přidělené hodnoty, a potřetí měla přidělenou hodnotu.

Specialitou metapostu je, že má pouze jeden typ pro jednotlivá čísla (numeric – bude probrán příště), z toho vyplývá, že indexy polí mohou být rovněž desetinná a případně i záporná čísla.

Metapost rozlišuje rovnítko a přiřazení. Pokud proměnná nebyla dosud použita, je možné jí přidělit hodnotu rovnítkem „=“.

Výraz těchto vlastností chápe metapost jako rovnici a snaží se ji řešit. Můžeme dokonce přidělit hodnotu závislou na proměnné, která dosud nemá hodnotu určenou. Jakmile přidělením nebo výpočtem bude známa hodnota A nebo B, metapost automaticky dopočítá druhou z nich, například:

Výpis bude vypadat následovně:

This is MetaPost, Version 0.641 (Web2C 7.5.4)
(Hodnoty2.mp
>> A
>> 0.5A
>> 10
>> 5
>> 10
>> 7 )

Takže metapost proměnnou A vypíše názvem (jako v předchozím případě). Proměnnou B vypíše jejím vztahem k proměnné A. Po přidělení hodnoty 5 proměnné B dopočítá i hodnotu proměnné A. Následné předefinování hodnoty B operátorem „:=“ už na hodnotu proměnné A vliv nemá.

Pokud bychom se snažili změnit hodnotu proměnné B ve výše uvedeném příkladě rovnítkem, vedlo by to k chybovému hlášení.

Je ovšem možné už napoprvé přidělit proměnné hodnotu operátorem „:=“ (výjimka bude zmíněna u typu pair).

Datový typ boolean

Do datového typu boolean ukládáme logické hodnoty true nebo false (ve své textové presentaci předdefinované v metapostu). Jsem toho názoru, že následující program s komentářem a výpis z jeho chodu jsou dostatečně instruktivní (obsah hranatých závorek doplněn k výpisu ručně):

boolean a,b,c;           % proměnné typu boolean se musejí předem deklarovat
d:=1; e:=1;              % proměnné typu numeric nikoli
a:=true;
b:=false;                % přidělení hodnot proměnným a a b
c:=a;                    % přidělení hodnoty proměnné c
show a; show b;show c;   % vypíše hodnoty proměnných a, b, c
c:=(d=e);                % c byla přidělena nová hodnota; protože d = e je tato
                         % hodnota true
show c;                  % vypíše hodnotu c
c:=(a=b);                % c byla přidělena hodnota; protože a není rovno b,
                         % je tato hodnota false
show c;                  % vypíše hodnotu c
end;                     % konec metapostového souboru


This is MetaPost, Version 0.641 (Web2C 7.5.4)
(Bool.mp
>> true     [hodnota a]
>> false    [hodnota b]
>> true     [hodnota c - poprvé]
>> true     [hodnota c - podruhé]
>> false )  [hodnota c - potřetí]

Vestavěné operátory a funkce pro datový typ boolean

Operátory

„<“, „=“, „>“, „<=“, „>=“, „<>“, jsou operátory. Jejich význam je stejný jako v matematice, jen je nutno dávat pozor na pořadí dílčích znaků u dvouznakových operátorů, jeho nedodržení vede k chybovým hlášením. Pokud jsou porovnávány vždy dvě proměnné stejného typu (aplikovatelné na typy numeric, pair, picture, color, transform a string) je výsledkem booleovská hodnota, která může být vložena do proměnné typu boolean.

Funkce

boolean, color, numeric, pair, pen, picture, string, transform jsou funkce, které zjistí, zda je proměnná zadaného názvu daného typu. Příklad: a=boolean(x); V proměnné a bude hodnota true, je-li x proměnná typu boolean, je-li jakéhokoli jiného typu, bude mít a hodnotu false
cycle Příkaz: a=cycle(x); vloží do proměnné a hodnotu true, je-li x path tvořící uzavřenou křivku
known Pro proměnnou libovolného datového typu příkaz: a=known(x); vloží do proměnné a hodnotu true, pokud je její obsah znám. Tuto funkci lze mj. využít pro otestování rozsahu pole.
not Logický zápor (využití např. v podmíněných příkazech).
odd Příkaz: a=odd(x); vrací true, pokud je x numerická proměnná po zaokrouhlení lichá, false, je-li po zaokrouhlení sudá.
unknown Funkce opačná ke known

Datový typ pen

Implicitní pero představuje kroužek o průměru 0.5 tiskařského bodu (délkové jednotky a vztahy mezi nimi budou probrány u typu numeric). Pero můžeme změnit několika způsoby:

pickup pencircle scaled cislo; „cislo“ je délková míra v jednotkách, které metapost akceptuje (různé typy tiskařských měr, palce,mm, cm), nové pero bude tvořit kroužek o zadaném průměru.
pickup pensquare; pero bude čtvereček se stranami měřícími jeden tiskařský bod a rovnoběžnými resp kolmými na osy x a y
Výše uvedené příkazy nevyžadují, aby pero bylo předem deklarováno.
Pera mohou být předem deklarována: pen pero; a definována: pero:=pencircle scaled .25mm; (nebo jakkoli jinak, jak bylo uvedeno v předchozích bodech). Příkaz pickup pero; zavede toto předdefinované pero. Per můžeme mít pochopitelně víc, nebo mít pole per a tímto příkazem (vždy s konkrétním názvem pera) mezi nimi přepínat.
pero:=makepen(obrazec); pero bude mít tvar obrazce, což musí být uzavřená křivka (datový typ path, podrobnosti budou u tohoto typu). Je chápáno též jako konverzní funkce typu path na pen (viz níže).
k implicitnímu peru se vrátíme příkazem pickup defaultpen;

Při kreslení cest (jeden z nejdůležitějších datových typů – path, bude mu věnováno asi více dílů) se pero jakoby posouvá po zadané dráze, ale udržuje si svou orientaci vůči osám x a y, proto pera mohou kreslit různě široké čáry v různých směrech (asi jako v reále plochá pera nebo husí brk). Na rozdíl od některých grafických editorů není možné kreslit čáru více uzavřenými křivkami současně. Pero neumí plynule v průběhu čáry měnit svou sílu a tvar.

Vestavěné konstanty a funkce pro datový typ pen

Proměnná pen má tři předdefinované konstanty, pensquare, pencircle a defaultpen. Byly uvedeny v předchozím textu.

Pera mohou být podrobena transformacím, stejně jako ostatní grafické prvky (mimo body), ty budou probrány u typu transform.

Vestavěná funkce makepen vytvoří pero z uzavřené křivky. Její syntaxe byla uvedena výše, probrána bude u datového typu path.

Proměnná prologues

Proměnná prologues nastavuje vlastnosti metapostem generovaného postscriptového souboru. Nastavuje se zpravidla na začátku příkazem

prologues:=hodnota;

Je-li hodnota menší než jedna, vygeneruje se obrázek na normalizovanou stránku (nejčastěji A4) a nejsou v něm zobrazeny popisky. Je-li hodnota jedna a více, vygeneruje se obrázek jako nejmenší pravoúhlý rovnoběžník se stranami kolmými resp. rovnoběžnými vůči osám, do něhož lze vepsat nakreslené grafické prvky, a zobrazí se v něm textové popisky.

Z tohoto důvodu nejčastěji začínají programy, které něco kreslí, příkazem prologues:=1;

Tuto proměnnou nemá cenu nastavovat u programů, které pouze vypisují na obrazovku hodnoty příkazem show (jako příklady v tomto díle).