详解C语言读取文件求某一列的平均值
时间：2022-07-25 10:53:35 | 栏目：C代码 | 点击：次
第一部分：比较读取文件的效率
在之前的文章《生信（五）awk求取某一列的平均值》中，笔者曾经给出过C语言求取某列平均值的代码，但是最近回顾时发现，这段代码至少有几点不足：
1. 利用 fgetc 函数来读取文件，现在看来效率不高。
2. 如果文件最后没有一个空白行的话，会陷入无限循环。也就是对 EOF 的处理不完善。
大家都知道，C语言读取文件的常用函数有 fgetc、fgets、fread 以及 fscanf 等。笔者曾经一度以为就读取文件的效率而言，fgetc 不亚于其他函数。但是究竟是不是这样，还是自己验证一下让自己信服。
首先随机生成一个文件，1000万行，4列（该文件下面还会用到）。我们看一下上述函数读取文件的效率：
从上图中可以看出，fread 的效率最高，fgetc 的效率最低。当然这种比较很粗浅，但是能大概看出趋势。
各个函数读取文件的代码如下：其中 main 函数是一样的，只是 readFile 函数的实现不同。
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
#define BUFSIZE 4096
void readFile(FILE* fp);
int main(int argc, char* argv[]) {
FILE *fp;
time_t start, end;
start = time(NULL);
if (argc < 2) {
printf("Usage: %s <filename>\n", argv[0]);
return 1;
}
if ((fp = fopen(argv[1], "r")) == NULL) {
printf("Error: cannot open file\n");
return 1;
}
readFile(fp);
fclose(fp);
end = time(NULL);
printf("time spent: %d seconds\n", end - start);
return 0;
}
// readFile_fgetc:
void readFile(FILE* fp) {
char c;
while ((c = fgetc(fp)) != EOF)
;
}
// readFile_fgets:
void readFile(FILE* fp) {
char buf[BUFSIZE];
while (fgets(buf, MAXLINE, fp) != NULL)
;
}
// readFile_fread:
void readFile(FILE* fp) {
char buf[BUFSIZE];
while (fread(buf, 1, BUFSIZE, fp) > 0)
;
}
// readFile_fscanf:
void readFile(FILE* fp) {
char buf[BUFSIZE];
while (fscanf(fp, " %[^\n]s", buf) == 1)
;
}
第二部分：比较求取列平均值的效率
那么各个函数计算列平均值的效率如何呢？我们依然使用上面那1000万行的文件，用上述各个函数实现计算第2列平均数的功能，它们的效率如下：
代码如下：main 函数大体上是一样的，只是 colAver 函数的实现不一样。
（这些代码完善地处理了EOF，无论文件最后是否有空白行都可以正确运行。但是仍然有前提，就是文件中每一行的分隔符（列数）是一样的，否则代码可能会出错。）
这些代码中，fscanf 的最简短，该函数可以大大提高格式化读取数据的编程效率。
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
#define BUFSIZE 4096
void getColAver(FILE* fp, const int k);
int main(int argc, char* argv[]) {
FILE *fp;
time_t start, end;
start = time(NULL);
if (argc < 2) {
printf("Usage: %s <filename>\n", argv[0]);
return 1;
}
if ((fp = fopen(argv[1], "r")) == NULL) {
printf("Error: cannot open file\n");
return 1;
}
getColAver(fp, 2);
fclose(fp);
end = time(NULL);
printf("time spent: %d seconds\n", end - start);
return 0;
}
// colAver_fgetc:
void getColAver(FILE* fp, const int k) {
int i = 0; // num of '\t'
int j = 0; // num of chars
int c; // char
char col[50];
float sum = 0;
int n = 0; // num of lines.
int inCol = 0;
while ((c = fgetc(fp)) != EOF) {
if (i == k - 1) {
inCol = 1;
if (c == '\t') i++;
else if (c == '\n') i = 0;
else col[j++] = c;
} else {
if (c == '\t') i++;
else if (c == '\n') i = 0;
if (inCol) {
col[j] = '\0';
sum += atof(col);
n++;
}
j = 0;
inCol = 0;
}
}
if (inCol) {
col[j] = '\0';
sum += atof(col);
n++;
}
if (n == 0) printf("Error: no line!\n");
else printf("The average of col %d is %f\n", k, sum / n);
}
// colAver_fgets:
void getColAver(FILE* fp, const int k) {
int i = 0; // num of '\t'
int j = 0; // num of chars
char col[50];
char buf[BUFSIZE];
float sum = 0;
int n = 0; // num of lines.
int inCol = 0;
char* p;
while (fgets(buf, BUFSIZE, fp) != NULL) {
for (p = buf; *p != '\0'; p++) {
if (i == k - 1) {
inCol = 1;
if (*p == '\t') i++;
else if (*p == '\n') i = 0;
else col[j++] = *p;
} else {
if (*p == '\t') i++;
else if (*p == '\n') i = 0;
if (inCol) {
col[j] = '\0';
sum += atof(col);
n++;
}
j = 0;
inCol = 0;
}
}
}
if (inCol) {
col[j] = '\0';
sum += atof(col);
n++;
}
if (n == 0) printf("Error: no line!\n");
else printf("The average of col %d is %f\n", k, sum / n);
}
// colAver_fread:
void getColAver(FILE* fp, const int k) {
int i = 0; // num of '\t'
int j = 0; // num of chars
char col[50];
char buf[BUFSIZE];
float sum = 0;
int n = 0; // num of lines.
int m, l;
int sizeChr = sizeof(char);
int inCol = 0;
while ((l = fread(buf, sizeChr, BUFSIZE, fp)) > 0) {
for (m = 0; m < l; m++) {
if (i == k - 1) {
inCol = 1;
if (buf[m] == '\t') i++;
else if (buf[m] == '\n') i = 0;
else col[j++] = buf[m];
} else {
if (buf[m] == '\t') i++;
else if (buf[m] == '\n') i = 0;
if (inCol) {
col[j] = '\0';
sum += atof(col);
n++;
}
j = 0;
inCol = 0;
}
}
}
if (inCol) {
col[j] = '\0';
sum += atof(col);
n++;
}
if (n == 0) printf("Error: no line!\n");
else printf("The average of col %d is %f\n", k, sum / n);
}
// colAver_fscanf:
void getColAver(FILE* fp) {
float f;
float sum = 0;
int n = 0; // num of lines.
while (fscanf(fp, "%*s%f%*[^\n]s", &f) == 1) {
sum += f;
n++;
}
if (n == 0) printf("Error: no line!\n");
else printf("The average of col 2 is %f\n", sum / n);
}