| 在編寫一個程序時，經(jīng)常需要從外部讀入數(shù)據(jù)，或者將程序運行的結(jié)果保存為文件。MATLAB使用多種格式打開和保存數(shù)據(jù)。本章將要介紹 MATLAB中文件的讀寫和數(shù)據(jù)的導(dǎo)入導(dǎo)出。 13.1 數(shù)據(jù)基本操作 本節(jié)介紹基本的數(shù)據(jù)操作，包括工作區(qū)的保存、導(dǎo)入和文件打開。 13.1.1 文件的存儲 MATLAB支持工作區(qū)的保存。用戶可以將工作區(qū)或工作區(qū)中的變量以文件的形式保存，以備在需要時再次導(dǎo)入。保存工作區(qū)可以通過菜單進行，也可以通過命令窗口進行。 1. 保存整個工作區(qū) 選擇File菜單中的Save Workspace As…命令，或者單擊工作區(qū)瀏覽器工具欄中的Save，可以將工作區(qū)中的變量保存為MAT文件。 2. 保存工作區(qū)中的變量 在工作區(qū)瀏覽器中，右擊需要保存的變量名，選擇Save As…，將該變量保存為MAT文件。 3. 利用save命令保存 該命令可以保存工作區(qū)，或工作區(qū)中任何指定文件。該命令的調(diào)用格式如下： ● save：將工作區(qū)中的所有變量保存在當(dāng)前工作區(qū)中的文件中，文件名為 matlab.mat，MAT文件可以通過load函數(shù)再次導(dǎo)入工作區(qū)，MAT函數(shù)可以被不同的機器導(dǎo)入，甚至可以通過其他的程序調(diào)用。 ● save('filename')：將工作區(qū)中的所有變量保存為文件，文件名由filename指定。如果filename中包含路徑，則將文件保存在相應(yīng)目錄下，否則默認路徑為當(dāng)前路徑。 ● save('filename', 'var1', 'var2', ...)：保存指定的變量在 filename 指定的文件中。 ● save('filename', '-struct', 's')：保存結(jié)構(gòu)體s中全部域作為單獨的變量。 ● save('filename', '-struct', 's', 'f1', 'f2', ...)：保存結(jié)構(gòu)體s中的指定變量。 ● save('-regexp', expr1, expr2, ...)：通過正則表達式指定待保存的變量需滿足的條件。 ● save('..., 'format')，指定保存文件的格式，格式可以為MAT文件、ASCII文件等。 13.1.2 數(shù)據(jù)導(dǎo)入 MATLAB中導(dǎo)入數(shù)據(jù)通常由函數(shù)load實現(xiàn)，該函數(shù)的用法如下： ● load：如果matlab.mat文件存在，導(dǎo)入matlab.mat中的所有變量，如果不存在，則返回error。 ● load filename：將filename中的全部變量導(dǎo)入到工作區(qū)中。 ● load filename X Y Z ...：將filename中的變量X、Y、Z等導(dǎo)入到工作區(qū)中，如果是MAT文件，在指定變量時可以使用通配符“*”。 ● load filename -regexp expr1 expr2 ...：通過正則表達式指定需要導(dǎo)入的變量。 ● load -ascii filename：無論輸入文件名是否包含有擴展名，將其以ASCII格式導(dǎo)入；如果指定的文件不是數(shù)字文本，則返回error。 ● load -mat filename：無論輸入文件名是否包含有擴展名，將其以mat格式導(dǎo)入；如果指定的文件不是MAT文件，則返回error。 例13-1 將文件matlab.map中的變量導(dǎo)入到工作區(qū)中。 首先應(yīng)用命令whos –file查看該文件中的內(nèi)容： >> whos -file matlab.mat Name Size Bytes Class A 2x3 48 double array I_q 415x552x3 687240 uint8 array ans 1x3 24 double array num_of_cluster 1x1 8 double array Grand total is 687250 elements using 687320 bytes 將該文件中的變量導(dǎo)入到工作區(qū)中： >> load matlab.mat 該命令執(zhí)行后，可以在工作區(qū)瀏覽器中看見這些變量，如圖13-1所示。 圖13-1 導(dǎo)入變量后的工作區(qū)視圖 接下來用戶可以訪問這些變量。 >> num_of_cluster num_of_cluster = 3 MATLAB中，另一個導(dǎo)入數(shù)據(jù)的常用函數(shù)為importdata，該函數(shù)的用法如下： ● importdata('filename')，將filename中的數(shù)據(jù)導(dǎo)入到工作區(qū)中； ● A = importdata('filename')，將filename中的數(shù)據(jù)導(dǎo)入到工作區(qū)中，并保存為變量A； ● importdata('filename','delimiter')，將filename中的數(shù)據(jù)導(dǎo)入到工作區(qū)中，以delimiter指定的符號作為分隔符； 例13-2 從文件中導(dǎo)入數(shù)據(jù)。 >> imported_data = importdata('matlab.mat') imported_data = ans: [1.1813 1.0928 1.6534] A: [2x3 double] I_q: [415x552x3 uint8] num_of_cluster: 3 與load函數(shù)不同，importdata將文件中的數(shù)據(jù)以結(jié)構(gòu)體的方式導(dǎo)入到工作區(qū)中。 13.1.3 文件的打開 MATLAB中可以使用open命令打開各種格式的文件，MATLAB自動根據(jù)文件的擴展名選擇相應(yīng)的編輯器。 需要注意的是open('filename.mat')和load('filename.mat')的不同，前者將filename.mat以結(jié)構(gòu)體的方式打開在工作區(qū)中，后者將文件中的變量導(dǎo)入到工作區(qū)中，如果需要訪問其中的內(nèi)容，需要以不同的格式進行。 例13-3 open與load的比較。 >> clear >> A = magic(3); >> B = rand(3); >> save Saving to: matlab.mat >> clear >> load('matlab.mat') >> A A = 8 1 6 3 5 7 4 9 2 >> B B = 0.9501 0.4860 0.4565 0.2311 0.8913 0.0185 0.6068 0.7621 0.8214 >> clear >> open('matlab.mat') ans = A: [3x3 double] B: [3x3 double] >> struc1=ans; >> struc1.A ans = 8 1 6 3 5 7 4 9 2 >> struc1.B ans = 0.9501 0.4860 0.4565 0.2311 0.8913 0.0185 0.6068 0.7621 0.8214 13.2 文本文件的讀寫 在上一節(jié)中介紹的函數(shù)和命令主要用于讀寫mat文件，而在應(yīng)用中，需要讀寫更多格式的文件，如文本文件、word文件、xml文件、xls文件、圖像文件和音視頻文件等。本節(jié)介紹文本文件(txt)的讀寫。其他文件的讀寫，用戶可以參考MATLAB幫助文檔。 MATLAB中實現(xiàn)文本文件讀寫的函數(shù)如表13-1所示。 表13-1 MATLAB中文本文件讀寫函數(shù) 函 數(shù) 功 能 csvread 讀入以逗號分隔的數(shù)據(jù) csvwrite 將數(shù)據(jù)寫入文件，數(shù)據(jù)間以逗號分隔 dlmread 將以 ASCII 碼分隔的數(shù)值數(shù)據(jù)讀入到矩陣中 dlmwrite 將矩陣數(shù)據(jù)寫入到文件中，以 ASCII 分隔 textread 從文本文件中讀入數(shù)據(jù)，將結(jié)果分別保存 textscan 從文本文件中讀入數(shù)據(jù)，將結(jié)果保存為單元數(shù)組 下面詳細介紹這些函數(shù)。 1. csvread、csvwrite csvread函數(shù)的調(diào)用格式如下： ● M = csvread('filename')，將文件filename中的數(shù)據(jù)讀入，并且保存為M，filename中只能包含數(shù)字，并且數(shù)字之間以逗號分隔。M是一個數(shù)組，行數(shù)與filename的行數(shù)相同，列數(shù)為filename列的最大值，對于元素不足的行，以0補充。 ● M = csvread('filename', row, col)，讀取文件filename中的數(shù)據(jù)，起始行為row，起始列為col，需要注意的是，此時的行列從0開始。 ● M = csvread('filename', row, col, range)，讀取文件filename 中的數(shù)據(jù)，起始行為 row，起始列為col，讀取的數(shù)據(jù)由數(shù)組 range 指定，range 的格式為：[R1 C1 R2 C2]，其中R1、C1為讀取區(qū)域左上角的行和列，R2、C2為讀取區(qū)域右下角的行和列。 csvwrite 函數(shù)的調(diào)用格式如下： ● csvwrite('filename',M)，將數(shù)組M中的數(shù)據(jù)保存為文件filename，數(shù)據(jù)間以逗號分隔。 ● csvwrite('filename',M,row,col)，將數(shù)組M中的指定數(shù)據(jù)保存在文件中，數(shù)據(jù)由參數(shù) row和col指定，保存row和col右下角的數(shù)據(jù)。 ● csvwrite寫入數(shù)據(jù)時每一行以換行符結(jié)束。另外，該函數(shù)不返回任何值。 這兩個函數(shù)的應(yīng)用見下面的例子。 例13-4 函數(shù)csvread和csvwrite 的應(yīng)用。 本例首先將MATLAB的圖標(biāo)轉(zhuǎn)化為灰度圖，將數(shù)據(jù)存儲在文本文件中，再將其部分讀出，顯示為圖形。 編寫M文件，命名為immatlab.m，內(nèi)容為： % the example of functions csvread and csvwrite I_MATLAB= imread('D:\matlab.bmp'); % read in the image I_MATLAB= rgb2gray(I_matlab); % convert the image to gray image figure,imshow(I_matlab,'InitialMagnification',100); % show the image csvwrite('D:\matlab.txt',I_matlab); % write the data into a text file sub_MATLAB= csvread('D:\matlab.txt',100,100);% read in part of the data sub_MATLAB= uint8(sub_matlab); % convert the data to uint8 figure,imshow(sub_matlab,'InitialMagnification',100); % show the new image 在命令窗口中運行該腳本，輸出圖形如圖13-2所示。 (a) (b) 圖13-2 例13-3 的運行結(jié)果 該例中涉及到了少量的圖像處理內(nèi)容，超出本書的范圍，感興趣的讀者可以查閱 MATLAB幫助文檔中關(guān)于Image Processing Toolbox的介紹。 2. dlmread、dlmwrite（個人覺得這個比較好用） dlmread函數(shù)用于從文檔中讀入數(shù)據(jù)，其功能強于csvread。dlmread的調(diào)用格式如下： ● M = dlmread('filename') ● M = dlmread('filename', delimiter) ● M = dlmread('filename', delimiter, R, C) ● M = dlmread('filename', delimiter, range) 其中參數(shù)delimiter用于指定文件中的分隔符，其他參數(shù)的意義與csvread函數(shù)中參數(shù)的意義相同，這里不再贅述。dlmread函數(shù)與csvread函數(shù)的差別在于，dlmread函數(shù)在讀入數(shù)據(jù)時可以指定分隔符，不指定時默認分隔符為逗號。 dlmwrite函數(shù)用于向文檔中寫入數(shù)據(jù)，其功能強于csvwrite函數(shù)。dlmwrite函數(shù)的調(diào)用格式為： ● dlmwrite('filename', M)，將矩陣M的數(shù)據(jù)寫入文件filename中，以逗號分隔。 ● dlmwrite('filename', M, 'D')，將矩陣M的數(shù)據(jù)寫入文件filename中，采用指定的分隔符分隔數(shù)據(jù)，如果需要tab鍵，可以用“\t”指定。 ● dlmwrite('filename', M, 'D', R, C)，指定寫入數(shù)據(jù)的起始位置。 ● dlmwrite('filename', M, attribute1, value1, attribute2, value2, ...)，指定任意數(shù)目的參數(shù)，可以指定的參數(shù)見下表。 ● dlmwrite('filename', M, '-append')，如果filename指定的文件存在，在文件后面寫入數(shù)據(jù)，不指定時則覆蓋原文件。 ● dlmwrite('filename', M, '-append', attribute-value list)，敘寫文件，并指定參數(shù)。 ● dlmwrite 函數(shù)的可用參數(shù)如表13-2所示。 表13-2 dlmwrite函數(shù)的可用參數(shù) 參 數(shù) 名 功 能 delimiter 用于指定分隔符 newline 用于指定換行符，可以選擇“pc”或者“unix” roffset 行偏差，指定文件第一行的位置，roffset 的基數(shù)為 0 coffset 列偏差，指定文件第一列的位置，coffset 的基數(shù)為 0 precision 指定精確度，可以指定精確維數(shù)，或者采用 c 語言的格式，如“%10.5f” 3. textread，textscan 當(dāng)文件的格式已知時，可以利用textread函數(shù)和textscan函數(shù)讀入。這里只介紹這兩個函數(shù)應(yīng)用的實例。 例13-5 通過%讀入文件，按照原有格式讀取。 文件的內(nèi)容為： Sally Level1 12.34 45 Yes 在命令窗口中輸入： >> [names, types, x, y, answer] = textread('D:\mat.txt','%s %s %f %d %s', 1) 得到結(jié)果為： names = 'Sally' types = 'Level1' x = 12.3400 y = 45 answer = 'Yes' 例13-6 函數(shù)csvread和csvwrite的應(yīng)用 Sally Level1 12.34 45 1.23e10 inf NaN Yes Joe Level2 23.54 60 9e19 -inf 0.001 No Bill Level3 34.90 12 2e5 10 100 No >> fid = fopen('D:\mat.txt'); >> C = textscan(fid, '%s %s %f32 %d8 %u %f %f %s'); >> fclose(fid); 13.3 低級文件I/O 本節(jié)介紹一些基本的文件操作，這些操作如表13-3所示。 表13-3 MATLAB的基本文件操作 函 數(shù) 功 能 fclose 關(guān)閉打開的文件 feof 判斷是否為文件結(jié)尾 ferror 文件輸入輸出中的錯誤查找 fgetl 讀入一行，忽略換行符 fgets 讀入一行，直到換行符 fopen 打開文件，或者獲取打開文件的信息 fprintf 格式化輸入數(shù)據(jù)到文件 fread 從文件中讀取二進制數(shù)據(jù) frewind 將文件的位置指針移至文件開頭位置 fscanf 格式化讀入 fseek 設(shè)置文件位置指針 ftell 文件位置指針 fwrite 向文件中寫入數(shù)據(jù) 下面重點介紹函數(shù)fprintf。該函數(shù)的調(diào)用格式如下： count = fprintf(fid, format, A, ...)，該語句將矩陣A及后面其他參數(shù)中數(shù)字的實部以 format 指定的格式寫入到fid指定的文件中，返回寫入數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)。 上面語句中，參數(shù)format由%開頭，共可由4個部分組成，分別如下： ● 標(biāo)記(flag)，為可選部分。 ● 寬度和精度指示，為可選部分。 ● 類型標(biāo)志符，為可選部分。 ● 轉(zhuǎn)換字符，為必需部分。 1. 標(biāo)記 標(biāo)記用于控制輸出的對齊方式，可以選擇的內(nèi)容如表13-4所示。 表13-4 標(biāo)記的可選內(nèi)容 函 數(shù) 功 能 示 例 負號(-) 在參數(shù)左側(cè)進行判別 %-5.2d 加號(+) 在數(shù)字前添加符號 %+5.2d 空格 在數(shù)字前插入空格 % 5.2d 0 在數(shù)字前插入0 %05.2d 2. 寬度和精度指示 用戶可以通過數(shù)字指定輸出數(shù)字的寬度及精度，格式如下： ● %6f，指定數(shù)字的寬度； ● %6.2f，指定數(shù)字的寬度及精度； ● %.2f，指定數(shù)字的精度。 例13-6 fprintf函數(shù)寬度和精度指示符示例。 在命令窗口中輸入如下命令： >> file_type = fopen('D:\type.txt','w'); >> fprintf(file_h, '%6.2f %12.8f\n', 1.2, -43.3); >> fprintf(file_h, '%6f %12f\n', 1.2, -43.3); >> fprintf(file_h, '%.2f %.8f\n', 1.2, -43.3); >> fclose(file_h) ans = 0 打開該文件，其內(nèi)容為： 1.20 -43.30000000 1.200000 -43.300000 1.20 -43.30000000 從上述結(jié)果可以看出寬度和精度控制的效果。 3. 轉(zhuǎn)換字符 轉(zhuǎn)換字符用于指定輸出的符號，可以選擇的內(nèi)容如表13-5所示。 表13-5 格式化輸出的標(biāo)志符及意義 標(biāo) 志 符 意 義 %c 輸出單個字符 %d 輸出有符號十進制數(shù) %e 采用指數(shù)格式輸出，采用小寫字母 e，如：3.1415e+00 (續(xù)表) 標(biāo) 志 符 意 義 %E 采用指數(shù)格式輸出，采用大寫字母 E，如：3.1415E+00 %f 以定點數(shù)的格式輸出 %g %e及%f的更緊湊的格式，不顯示數(shù)字中無效的 0 %G 與%g相同，但是使用大寫字母E %i 有符號十進制數(shù) %o 無符號八進制數(shù) %s 輸出字符串 %u 無符號十進制數(shù) %x 十六進制數(shù)(使用小寫字母a－f) %X 十六進制數(shù)(使用大寫字母A－F) 其中 %o、%u、%x、%X支持使用子類型，具體情況這里不再贅述。格式化輸出標(biāo)志符的效果見下面的例子。 例13-7 fprintf 格式化輸出示例。 >> x = 0:.1:1; >> y = [x; exp(x)]; >> fid = fopen('exp.txt', 'wt'); >> fprintf(fid, '%6.2f %12.8f\n', y); >> fclose(fid) ans = 0 顯示該文件： >> type exp.txt 0.00 1.00000000 0.10 1.10517092 … 0.90 2.45960311 1.00 2.71828183 例13-9 利用 fprintf 函數(shù)在顯示器上輸出字符串 >> fprintf(1,'It''s Friday.\n') It's Friday. 在該例中，利用1表示顯示器，并且用兩個單引號顯示單引號，使用\n進行換行。在格式化輸出中，這類符號稱為轉(zhuǎn)義符。MATLAB中的常用轉(zhuǎn)義符如表13-6所示。 表13-6 MATLAB中的常用轉(zhuǎn)義符 轉(zhuǎn) 義 符 功 能 \b 退格 \f 表格填充 \n 換行符 \r 回車 \t tab \\ \，反斜線 \'' 或 '' '，單引號 %% %，百分號 13.4 利用界面工具導(dǎo)入數(shù)據(jù) 除前面幾節(jié)介紹的函數(shù)外，也可以通過界面工具將數(shù)據(jù)導(dǎo)入到工作區(qū)中。本節(jié)介紹利用工作區(qū)瀏覽器中的工具導(dǎo)入數(shù)據(jù)。 選擇工作區(qū)瀏覽器工具欄中的“Import Data”，選擇待導(dǎo)入的文件，這里我們選擇了一個文本文件，其內(nèi)容為逗號分隔的數(shù)字，打開窗口如圖13-3所示。 |
