Quais são as estruturas de dados por trás de uma planilha?


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Gostaria de entender como é resolvida uma planilha (um grupo de células nomeadas ou identificadas contendo valores ou fórmulas que referenciam outras células). Tentei analisar os projetos existentes, mas havia muita coisa acontecendo com a GUI, serialização, eventos etc. que não consegui encontrar a planilha.

Na sua forma mais simples, como funciona?


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Se você quiser examinar uma implementação de planilha com uma GUI muito mínima (e, portanto, menos distração da parte principal do problema), dê uma olhada em sc: linuxjournal.com/article/10699?page=0,0
itsbruce

Respostas:


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Em sua essência, uma planilha é uma linguagem funcional com digitação dinâmica e cada função ou valor pode ser referenciado como uma célula na matriz.

Em vez de coisas como (defn some-name ...)a some-namepeça é colocada na própria célula.

Se você acessar um ide de linguagem funcional com atualização dinâmica (como lighttable para clojure), verá a mesma funcionalidade de uma planilha. Vincule um valor a um nome, escreva uma função que use esse valor, altere o valor e a saída da função muda imediatamente. É o mesmo que fazer algo como escrever =A1 + B2no local do C3excel.

Assim, programadores funcionais geralmente gostam de escrever planilhas como programas de brinquedos ... e também o assunto de trabalhos de pesquisa. (Sim, desculpe, todos eles estão por trás de um paywall do ACM.org)

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O início da planilha na Wikipedia fornece algumas dicas de como implementar uma:

Uma planilha é um aplicativo de computador interativo para organização e análise de dados em forma de tabela. Planilhas desenvolvidas como simulações computadorizadas de planilhas de contabilidade em papel. O programa opera com dados representados como células de uma matriz, organizadas em linhas e colunas. Cada célula da matriz é um elemento de modelo-visualização-controlador que pode conter dados numéricos ou de texto ou os resultados de fórmulas que calculam e exibem automaticamente um valor com base no conteúdo de outras células.

Aproveitando isso a partir do paradigma Outline of Model-View-Controller, conforme expresso nas bibliotecas Java . O autor continua mencionando applets (um pouco datado, foi escrito em 93-96) e menciona sua página da web que vai para http://csis.pace.edu/~bergin/Java/applets.htm (sim , applets) para o código da planilha correspondente http://csis.pace.edu/~bergin/Java/Spreadsheet.java

Apontarei que a totalidade da planilha não é tão grande neste applet 570 linhas, incluindo a documentação.

Dito isto, dependendo do idioma, você provavelmente poderia fazer tudo isso apenas com ponteiros de função em uma matriz esparsa.


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Conceitualmente, cada célula é um nó de um gráfico acíclico direcionado e as referências a outras células criam arestas nesse gráfico. Quando você altera uma célula, uma classificação topológica de todos os nós alcançáveis ​​a partir da célula que você alterou dará a ordem necessária para avaliar as células. Depois de determinar a ordem correta, é apenas a análise de expressão padrão.


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Bem, chame-me nitty, mas não há garantia de que você não possa criar ciclos em uma planilha. Na verdade, eu apenas testei isso com o Excel, recebendo um aviso, mas ignorando-o, eu poderia facilmente criar uma referência cíclica.
Doc Brown

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@DocBrown Para evitar ser pego no loop e congelar o programa, ele provavelmente é cortado no último link, o que causaria isso.
Izkata

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Bom ponto, @DocBrown. Você ainda precisa detectar o ciclo e tratá-lo como um DAG para fins de ordem de cálculo, mesmo que decida permitir a recursão. Você apenas passa por esse pedido várias vezes.
Karl Bielefeldt

Quais estruturas de dados podem ser usadas para simular esse tipo de dependências do DAG? Eu estava verificando na matriz de adjacência, mas com uma matriz * n não conseguimos associar atributos a nós e arestas. Por exemplo, fórmula na célula seria uma das atributos
Andy Dufresne

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Como já mencionado, uma planilha é facilmente implementada como um DAG (gráfico acíclico direcionado) armazenado em um hash ou dicionário simples. Algum código simples para brincar é provavelmente a maneira mais fácil de entendê-lo:

Uma versão muito simples do Python: http://code.activestate.com/recipes/355045-spreadsheet/

Isso foi explicado e elaborado nesta postagem do blog: http://ralsina.me/weblog/posts/BB585.html

Há também uma versão JavaScript simples com uma GUI aqui: http://jsfiddle.net/ondras/hYfN3/


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Eu codifiquei um pacote python que permite converter a estrutura de células da função objetivo do arquivo do Microsoft Excel em Python. XL2py

Os valores das células são analisados ​​para um objeto do tipo dict () anexa seus valores. Células com referências a outras células por fórmulas compreendem nós. Os nós se referem a uma célula cujo valor é definido por sua fórmula. A partir de cada fórmula de nó, uma estrutura de dependência é definida para definir se as referências circulares existem ou não. As ordens de cálculo dos nós são definidas considerando as estruturas de dependência das células envolvidas.

A partir da estrutura em árvore de E / S, você pode usar qualquer algoritmo de minimização implementado no Python como desejar.

Eu sugiro que você dê uma olhada em https://github.com/gusmaogabriels/XL2py

Atenciosamente, Gabriel

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