数据结构——文件分析

UBI文件系统分析技术一部：曾宪炀L o g o1 2 3 4UBIFS在linux中层次结构图UBIFS介绍UBIFS驱动—UBI子系统UBIFS重要数据结构介绍大纲UBIFS在linux系统中的层次结构图UBIFS分区布局UBIFS的六个分区：1.Super Block:超级块分区（superblock area）使用LEB0。

该区域保存文件系统配置相关信息，如：LEB大小、最大LEB数、日志区域占用的LEB数等。

2.master area:主节点分区（master area）使用LEB1和LEB2。

主分区中包含两个主节点，主节点保存索引树根节点位置、为垃圾回收保留的LEB号、LPT管理的所有LEB脏空间总和等，一般情况下，两个主节点保存着相同数据，主节点大小为512 byte。

3.Journal area:日志分区（journal area）从LEB3开始。

为了降低节点的更新频率，UBIFS中创建了journal区，在其中缓存对节点的修改，然后一次写到Flash上去，这样就降低了更新的频率。

当需要修改索引树叶节点时并不会马上更新闪存上的索引树，首先更新RAM中的TNC，同时将更新信息以日志方式记录在内存中，等到commit时再更新闪存上的索引树。

日志由log和bud组成。

log记录日志位置，log包含两种类型的节点：commit开始节点、引用节点。

commit开始节点记录commit过程的开始，引用节点记录bud的数量。

UBIFS分区布局4.LPT area:LEB属性树分区（LEB Properties Tree area，简称LPT area），跟随在日志之后，LPT 的大小在创建文件系统时确定，LPT使用B+树结构。

该区域除了包含LEB属性树外，还维护一张擦除块表LTAB（LPT area erase blocks）和一张LEB数量信息表LSAVE。

5.Orphan:孤儿分区（orpan area）在log area和main area之间，使用固定数目的LEB。

Ext4⽂件系统架构分析（⼀）本⽂描述Ext4⽂件系统磁盘布局和元数据的⼀些分析，同样适⽤于Ext3和Ext2⽂件系统，除了它们不⽀持的Ext4的特性外。

整个分析分两篇博⽂，分别概述布局和详细介绍各个布局的数据结构及组织寻址⽅式等。

感兴趣的看官敬请留意和指导！1. Ext4⽂件系统布局综述⼀个Ext4⽂件系统被分成⼀系列块组。

为减少磁盘碎⽚产⽣的性能瓶颈，块分配器尽量保持每个⽂件的数据块都在同⼀个块组中，从⽽减少寻道时间。

以4KB的数据块为例，⼀个块组可以包含32768个数据块，也就是128MB。

1.1 磁盘布局Ext4⽂件系统的标准磁盘布局如下：Ext4⽂件系统主要使⽤块组0中的超级块和块组描述符表，在其他⼀些特定块组中有超级块和块组描述符表的冗余备份。

如果块组中不含冗余备份，那么块组就以数据块位图开始。

当格式化磁盘成为Ext4⽂件系统的时候，mkfs将在块组描述符表后⾯分配预留GDT表数据块(“Reserve GDT blocks”)以⽤于将来扩展⽂件系统。

紧接在预留GDT表数据块后的是数据块位图与inode表位图，这两个位图分别表⽰本块组内的数据块与inode表的使⽤，inode表数据块之后就是存储⽂件的数据块了。

在这些各种各样的块中，超级块、GDT、块位图、Inode位图都是整个⽂件系统的元数据，当然inode表也是⽂件系统的元数据，但是inode表是与⽂件⼀⼀对应的，我更倾向于将inode当做⽂件的元数据，因为在实际格式化⽂件系统的时候，除了已经使⽤的⼗来个外，其他inode表中实际上是没有任何数据的，直到创建了相应的⽂件才会分配inode表，⽂件系统才会在inode表中写⼊与⽂件相关的inode信息。

1.2 Flexible 块组（flex_bg）Flexible 块组（flex_bg）是从Ext4开始引⼊的新特性。

在⼀个flex_bg中，⼏个块组在⼀起组成⼀个逻辑块组flex_bg。

TIF图像数据结构之解析为图像文件格式，此图像格式复杂，存储内容多，占用存储空间大，其大小是GIF图像的3倍，是相应的JPEG图像的10倍，最早流行于Macintosh，现在Windows主流的图像应用程序都支持此格式。

TIF文件格式最早是为了存储扫描仪图像而设计的。

它的最大的特点就是与计算机的结构、操作系统以及图形硬件系统无关。

它可处理黑白、灰度、彩色图像。

在存储真彩色图像时和BMP格式一样，直接存储RGB三原色的浓度值而不使用彩色映射（调色板）。

对于介质之间的交换，TIF称得上是位图格式的最佳选择之一。

TIF的全面性也产生了不少问题，它的包罗万象造成结构较为复杂，变体很多，兼容性较差，它需要大量的编程工作来全面译码。

例如，TIF图像数据可以用几种不同的方法压缩，用一个程序来读出所有的TIF几乎是不可能的。

TIF图一般由三个部分组成：文件头（简称IFH）、文件目录（简称IFD）、图像数据。

一、图像文件头（Image File Header）IFH数据结构包含3个成员共计8个字节（见表一）：表一IFH结构描述------------------------------------------------------------名称字节数数据类型说明------------------------------------------------------------Byteorder2Integer TIF标记，其值为4D4D或4949Version2Integer版本号，其值恒为2A00Offset to first IFD4Long第一个IFD的偏移量------------------------------------------------------------表一说明1.Byteorder：可能是H4D4D或H4949，H4D4D表示该图是摩托罗拉整数格式，H4949表示该图是Intel整数格式。

南京工程学院实验报告<班级>_<学号>_<实验X>.RAR文件形式交付指导老师。

一、实验目的1.熟悉上机环境，进一步掌握语言的结构特点。

2.掌握线性表的顺序存储结构的定义及实现。

3.掌握线性表的链式存储结构——单链表的定义及实现。

4.掌握线性表在顺序存储结构即顺序表中的各种基本操作。

5.掌握线性表在链式存储结构——单链表中的各种基本操作。

二、实验内容1.顺序线性表的建立、插入及删除。

2.链式线性表的建立、插入及删除。

三、实验步骤1.建立含n个数据元素的顺序表并输出该表中各元素的值及顺序表的长度。

2.利用前面的实验先建立一个顺序表L={21，23，14，5，56，17，31}，然后在第i个位置插入元素68。

3.建立一个带头结点的单链表，结点的值域为整型数据。

要求将用户输入的数据按尾插入法来建立相应单链表。

四、程序主要语句及作用程序1的主要代码(附简要注释)public struct sequenlist{public const int MAXSIZE=1024; /*最大值为1024*/public elemtype[] vec;public int len; /* 顺序表的长度 */public sequenlist( int n){vec=new elemtype[MAXSIZE ];len = n;}};class Program{static void Main(string[] args){sequenlist list1 = new sequenlist(5);for (int i = 0; i < 5; i++){list1.vec[i] = i;}for (int i = 0; i < 5; i++){Console.Write("{0}---", list1.vec[i]) ;}Console.WriteLine("\n");Console.WriteLine("表长：{0}\n",list1.len );Console.ReadKey();}}程序2的主要代码(附简要注释)public void insertlist(int i, int x){if (len >= MAXSIZE)throw new Exception("上溢"); /*长度大于最大值则抛出异常*/if (i < 1 || i > len + 1)throw new Exception("位置");/插入位置小于1或大于len+1则抛出插入位置错误的异常for (int j = len; j >= i; j--)vec[j] = vec[j - 1]; //注意第j个元素存在数组下标为j-1处vec[i - 1] = x;len++;}};class Program{static void Main(string[] args){sequenlist list2 = new sequenlist(7);list2.vec[0] = 21;list2.vec[1] = 23;list2.vec[2] = 14;list2.vec[3] = 5;list2.vec[4] = 56;list2.vec[5] = 17;list2.vec[6] = 31;Console.Write("请输入第i个位置插入元素：");int loc =Convert.ToInt32( Console.ReadLine());Console.Write("请输入第{0}个位置插入的元素：", loc);int ele = Convert.ToInt32(Console.ReadLine());Console.WriteLine("插入前的线性表：");for (int i = 0; i < list2.len ; i++){Console.Write("{0}---", list2.vec[i]);}Console.WriteLine("\n");list2.insertlist(loc, ele);Console.WriteLine("插入后的线性表：");for (int i = 0; i < list2.len ; i++){Console.Write("{0}---", list2.vec[i]);}Console.WriteLine("\n");Console.ReadKey();}}程序3的主要代码(附简要注释)class Node{private int num;public int Num{set { num = value; }/输入值get { return num; }/获得值}private Node next;public Node Next{set { next = value; }get { return next; }}}class Pp{static void Main(string[] args){Node head;Node tempNode, tempNode1;int i;head = new Node();Console.WriteLine("输入六项数据：\n");Console.Write("输入第1项数据:");head.Num = Convert.ToInt32(Console.ReadLine());head.Next = null;tempNode = head;for (i = 1; i < 6; i++){tempNode1 = new Node();Console.Write("输入第{0}项数据:",i+1);tempNode1.Num = Convert.ToInt32(Console.ReadLine());/插入项转换为整形数值 tempNode1.Next = null;tempNode.Next = tempNode1;tempNode = tempNode.Next;}Console.WriteLine("线性表:");tempNode = head;for (i = 0; i < 6; i++){Console.Write("{0}", tempNode.Num);if (i < 5){Console.Write("--");}tempNode = tempNode.Next;}Console.ReadKey();}}五、程序运行结果截图程序1程序2程序3六、收获，体会及问题(写得越详细、越个性化、越真实越好，否则我不知道你做这个实验的心路历程，也就无法充分地判断你是否是独立完成的这个实验、你是否在做这个实验时进行了认真仔细地思考、通过这个实验你是否在实践能力上得到了提高)这次试验刚开始做时完全不知道从哪下手，才刚上了几节课，对于线性表、链式表都不是理解的很透彻，不知道用哪个软件编写程序。

纺织提花文件数据结构分析之二—— EP文件EP提花EP格式文件，是最广泛的提花机应用格式，最早应该是由英国BONAS发明，之后逐渐形成一个标准，目前国内外大多提花机均支持EP文件。

了解熟悉EP文件数据结构也是从业人员最底层、最基本的知识。

偏移量0x0位置是EP的标识，但该标识不是唯一标识，即使留空也一样。

偏移量0x3位置起的2个字节为EP文件的高度，也就是EP的总梭数，16位计算。

偏移量0x6到0x13为EP文件的文件名，共8个字节。

偏移量0x15(0xF)是EP文件的控制针长度，默认00为32针，01=8针，08=64针等等。

偏移量0x20起的2个字节为EP的宽度，也称笼头针数，16位计算，通常在控制针长度32的情况下，[0x21地址数据*8+1]*32控制针，最后加16位地址首的8位数据0x20。

如（05*8+1）*32 + H(20) = 1344针，典型的缪勒MULLER针数。

从0x22开始就是EP数据了，数据区的每个字节表示8个提花针数，也就是二进制的转换，不足四位一定要补0，数据00表示全无（即全沉），数据FF表示全值（即8针全提），数据区的并排长度通过EP宽度值跳转。

关于提花数据区的字节数据转换为经纬提花的算法（十六进制转二进制）十六进制二进制0 00001 00012 00103 00114 01005 01016 01107 01118 10009 1001A 1010B 1011C 1100D 1101E 1110F 1111二进制数据的1表示提花，0为不提。

那么根据图示的数据区前8位00 00 A0 5A 55 55 55 55十六进制数据转换为笼头提花的动作为：0000 0000 0000 0000 1010 0000 0101 1010 0101 0101 0101 0101 0101 0101 0101 0101 共8字节*8 =64针提花针动作数据。

明白这些，我们还可以用十六进制数值来表示一个平纹提法，比如16x2的平纹织法提花数值是55 55 AA AA.55 55 = 0101 0101 第一排提法AA AA = 1010 1010 第二排提法正是普通平纹1上1下的提法。

《数据结构》讲义(总158页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--《数据结构》讲义第一章：绪论课程：数据结构课题：第一章—小节（共4个课时）什么是数据结构基本概念和术语抽象数据类型的表现与实现算法和算法分析目的要求：理解数据、数据元素、数据项的概念；掌握逻辑结构和存储结构的关系；理解算法的基本概念；学会分析算法的时间复杂性和空间复杂性。

新课重点、难点：数据、数据元素、数据项、时间复杂性和空间复杂性教学方法：课堂讲解、例题演示，课件演示教学内容及过程：……………………………第1-2课时……………………………计算机的应用不再局限于科学计算，更多地用于控制，管理，数据处理等非数值计算的处理工作。

计算机加工处理的对象：数值，字符，表格，图形声音，图象等具有一定结构的数据。

进行程序设计时必须分析待处理的对象的特性及各对象之间存在的关系———产生背景。

什么是数据结构计算机解题步骤：建立数学模型——设计解此数学模型的算法——编制程序——进行测试调整——解答。

其中建立数学模型的实质：找出操作对象之间的关系。

例1. 图书馆书目检索——对应线性关系例2. 博奕树——对应树型关系例3. 交叉路口交通灯管理——对应图状结构。

数据结构是一门研究非数值计算的程序设计问题中计算机的操作对象及它们之间的关系和操作等的学科。

（地位）数据结构的基本概念和术语1. 数据（Data）数据是描述客观事物的数值、字符以及能输入机器且能被处理的各种符号集合。

换句话说，数据是对客观事物采用计算机能够识别、存储和处理的形式所进行的描述；是计算机加工处理的对象。

包括数值、字符、声音、图象等。

2. 数据元素（Data Element）数据元素是组成数据的基本单位, 是数据集合的个体，在计算机中通常作为一个逻辑整体进行考虑和处理。

一个数据元素可由若干个数据项组成（Data Item）。

3. 数据对象（Data Object）数据对象是性质相同的数据元素的集合，是数据的一个子集。

详谈Pdf数据结构规范—--文件体obj篇要基于pdf做出优秀的第三方工具，就不得不对pdf有一个整体的认识。

今天就我们就着重了解一下pdf内部的数据流格式和标准，首先pdf标准中一个重要的概念：obj，即pdf将整个文件中的所有元素规定为obj，这个obj通俗的讲就像我们说世界上的任何一个看得见看不见，摸得着摸不着的物体称作东西一样，这个东西，那个东西云云。

pdf 的obj都是以一种标准的数据流格式存在于pdf文件中，每个obj都有自己的数据流格式，如下例子：1 0 obj<</Type / catalog/Pages / 3 0 R/outlines / 2 0 R>>end obj其中第一排的第一个数字表示obj的标识符，第一个数字表示obj的唯一标识符，第二数字表示obj创建并且被修改的次数，0表示obj刚被创建，而end obj表示的是该对象结束了，放在<<……>>中间的内容就是obj的内容，内容中type是catalog表示该obj是根对象，pages表示包含页对象集的标识符是3 0，而outlines表示书签集的根对象标示符是2 0，通过上面的一个案例，我想应该对pdf文件中的基本对象有了一个轮廓的理解。

其实这就是一种语言规范，只要按照规范去拆解pdf中文件数据流，就能准确将pdf数据中包含的信息以人们更容易清晰的方式阅读，如pdf专业的阅读器adobe reader，安装adobe reader的用户，可以直接通过adobe reader的word转pdf插件将word转换成pdf，这是题外话了。

其实pdf文件的一个整体框架就4个部分：文件头，文件体，交叉引用表，文件尾，文件头主要说明本文档采用pdf那一个版本的规范标准，pdf的规范标准至今已经有7个，分别是pdf1.0，pdf1.2，pdf1.3依次直到最新的版本pdf1.7，文件体中主要存储了文件体的对象，即之前谈到的obj，一般以类型为catalog的根对象开始，从这个catalog对象你就可以相继的找到pages对象的标识符和outlines对象的标识符。

《数据结构》教学大纲第一部分大纲说明一、本课程的性质、目的与任务《数据结构》是信息与计算科学、信息管理与信息系统专业必修的一门主要专业基础课,通过本课程的学习，使学生能够掌握分析、研究计算机加工的数据结构的特性，为应用涉及的数据选择适当的逻辑结构、存储结构和运算算法，初步掌握对算法的评估方法，并培养学生具有较严谨、清晰的程序设计风格，掌握较复杂的程序设计的能力，为学习后续课程和专业技术工作打下基础。

二、与其它课程的联系本课程是计算机软件、应用专业的骨干核心课程。

要求先行课为：高级语言程序设计、离散数学、概率论。

通过学习该课程，为以后学习编译原理、操作系统, 程序设计方法学、面向对象的程序设计、数据库原理等课程打下坚实的基础。

三、课程的特点1.该课程既具有较强的理论性，又具有较强的实践性.2.教学中应注重抽象数据类型和具体的数据类型相结合，注重数据的逻辑结构和存储结构的对照分析，有意识地培养学生编写高质量程序的能力和风格。

3.教学中除采用讲授法外，可结合投影，CAI等助教学手段，同时加强实践性环节的教学。

4.学生学习过程中，同样应该拿抽象数据类型和具体数据类型相结对照，加强实践性环节的训练。

四、教学总体要求该课程包括八个方面的内容：线性表（包括操作受限的线性表、和队列）、串、数组和广义表、树和二叉树、图、动态存储管理、查找和排序、文件。

1.掌握数据结构中三种基本结构（线性表、树和图）的概念、存储结构与分析方法。

2.掌握用类C语言的语法，并掌握用类C语言来描绘数据结构和算法。

3.通过实验课，使学生在数据结构的逻辑特性和存贮表示、基本数据结构的选择和应用、算法设计及其实现等方面加深对课程基本内容的理解。

同时，在课程设计方法及上机操作等基本技能和科学作风方面受到比较系统的、严格的训练，增强动手能力，掌握必要的用类C语言来实现数据结构和算法的能力。

五、本课程的学时分配表（按各章编写）六、教材及教学参考资料《数据结构（C语言版）》，严蔚敏、吴伟民清华大学出版社1997《数据结构实用教程（C/C++描述），徐孝凯清华大学出版社1999《数据结构—用C语言描述》，宁正元中国水利水电出版社2000《实用数据结构》，徐士良清华大学出版社2000《数据结构》，晋良颖人民邮电出版社2002第二部分教学内容和教学要求第一章：概论教学内容：1．什么是数据结构2．基本概念3．抽象数据类型的表示与实现4．算法和算法分析教学要求：使学生了解数据和数据结构等名词和术语的基本概念，理解数据的逻辑结构和存储结构的概念，它们各自对应的性质和两种结构之间的关系；了解算法的五个要素；理解掌握计算语句的频度和时间。

文件解读方案1. 引言文件解读是指通过对特定格式的文件进行解析和分析，从中提取出有用的信息。

在软件开发、数据处理和安全研究等领域，文件解读是一项重要的技术。

本文档将介绍一个通用的文件解读方案，用于对各类文件进行解析和分析。

首先，我们将讨论解读文件的必要性和挑战。

然后，我们将介绍解读方案的基本原理和步骤。

最后，我们将给出一个示例，展示如何使用该方案解读一个常见的文件格式。

2. 解读文件的必要性和挑战在软件开发和数据处理过程中，我们经常需要解读各种文件。

有些文件可能是自定义的，特定应用程序生成的，而有些文件可能是使用公共文件格式编码的。

无论是什么类型的文件，解读文件都是一个必要的过程，因为我们需要从中提取有用的信息，进行进一步的处理和分析。

然而，解读文件也面临一些挑战。

首先，不同的文件格式可能采用不同的编码方式和数据结构。

这意味着我们需要对每种文件格式进行独立的解析器开发。

其次，一些文件可能非常庞大复杂，解析和处理这些文件可能需要耗费大量的时间和计算资源。

此外，一些文件可能存在格式错误或损坏，这对文件解读的准确性和完整性提出了更高的要求。

因此，一个通用的文件解读方案是必要的，它能够应对不同的文件格式，并具有高效、准确和灵活的特点。

3. 文件解读方案的原理和步骤解读文件的方案通常由以下几个步骤组成：3.1. 文件格式分析在进行文件解读之前，我们需要对目标文件的格式进行分析。

这包括了解文件的编码方式、数据结构和元信息等。

通过对文件格式的分析，我们可以确定需要开发的解析器（Parser）的类型和功能。

3.2. 开发解析器根据文件格式的分析结果，我们可以开发出相应的解析器。

解析器是一个程序模块，用于将文件按照特定的格式解析为内部数据结构或提取出特定的信息。

解析器通常包括以下几个主要组成部分：•文件格式定义：定义文件的结构、字段和数据类型等。

•实现代码：根据文件格式定义，编写解析代码实现对文件的解析和信息提取。

FAT文件系统的数据结构中有两个重要的结构：文件分配表和目录项：文件和文件夹内容储存在簇中，如果一个文件或文件夹需要多余1个簇的空间，则用FAT表来秒速如何找到另外的簇。

FAT结构用于指出文件的下一个簇，同时也说明了簇的分配状态。

FAT12、FAT16、FAT32这三种文件系统的主要区别在于FAT项的大小不同。

FAT文件系统的每一个文件和文件夹都被分配到一个目录项，目录项中记录着文件名、大小、文件内容起始地址以及其他一些元数据。

在FAT文件系统中，文件系统的数据记录在“引导扇区DBR”中。

引导扇区位于整个文件系统的0扇区，是文件系统隐藏区域的一部分，我们称其为DBR（DOS Boot Recorder ——DOS引导记录）扇区，DBR中记录着文件系统的起始位置、大小、FAT表个数及大小等相关信息。

在FAT文件系统中，同时使用“扇区地址”和“簇地址”两种地址管理方式。

这是因为只有存储用户数据的数据区使用簇进行管理（FAT12和FAT16的根目录除外），所有簇都位于数据区。

其他文件系统管理数据区域是不以簇进行管理的，这部分区域使用扇区地址进行管理。

文件系统的起始扇区为0号扇区。

FAT32的保留区FAT32文件系统的开始部分有一个由若干扇区组成的保留区，保留区的信息会记录在DBR扇区中，比较常见的为32、34或38个扇区。

引导扇区：引导扇区是FAT32文件系统的第一个扇区，也称DBR扇区。

包含以下基本信息：·每扇区字节数·每簇扇区数·保留扇区数·FAT表个数·文件系统大小（扇区数）·每个FAT表大小（扇区数）·根目录起始簇号·其他附加信息说明：我们可以通过每个FAT表的大小扇区数乘以FAT的个数得到FAT区域的大小；通过保留扇区数和FAT区域的大小就可以得知数据区的起始位置，也即文件系统第一簇的位置。

由根目录的簇号和第一簇的位置就可以得到根目录的位置。

TIF图像数据结构之解析TIF图像数据结构之解析为图像⽂件格式，此图像格式复杂，存储内容多，占⽤存储空间⼤，其⼤⼩是GIF图像的3倍，是相应的JPEG图像的10倍，最早流⾏于Macintosh，现在Windows主流的图像应⽤程序都⽀持此格式。

TIF⽂件格式最早是为了存储扫描仪图像⽽设计的。

它的最⼤的特点就是与计算机的结构、操作系统以及图形硬件系统⽆关。

它可处理⿊⽩、灰度、彩⾊图像。

在存储真彩⾊图像时和BMP格式⼀样，直接存储RGB三原⾊的浓度值⽽不使⽤彩⾊映射（调⾊板）。

对于介质之间的交换，TIF称得上是位图格式的最佳选择之⼀。

TIF的全⾯性也产⽣了不少问题，它的包罗万象造成结构较为复杂，变体很多，兼容性较差，它需要⼤量的编程⼯作来全⾯译码。

例如，TIF图像数据可以⽤⼏种不同的⽅法压缩，⽤⼀个程序来读出所有的TIF⼏乎是不可能的。

TIF图⼀般由三个部分组成：⽂件头（简称IFH）、⽂件⽬录（简称IFD）、图像数据。

⼀、图像⽂件头（Image File Header）IFH数据结构包含3个成员共计8个字节（见表⼀）：表⼀IFH结构描述------------------------------------------------------------名称字节数数据类型说明------------------------------------------------------------Byteorder2Integer TIF标记，其值为4D4D或4949Version2Integer版本号，其值恒为2A00Offset to first IFD4Long第⼀个IFD的偏移量------------------------------------------------------------表⼀说明1.Byteorder：可能是H4D4D或H4949，H4D4D表⽰该图是摩托罗拉整数格式，H4949表⽰该图是Intel整数格式。