13.1 数据基本 *** 作
本节介绍基本的数据 *** 作，包括工作区的保存、导入和文件打开。
13.1.1 文件的存储
MATLAB支持工作区的保存。用户可以将工作区或工作区中的变量以文件的形式保存，以备在需要时再次导入。保存工作区可以通过菜单进行，也可以通过命令窗口进行。
1. 保存整个工作区
选择File菜单中的Save Workspace As…命令，或者单击工作区浏览器工具栏中的Save，可以将工作区中的变量保存为MAT文件。
2. 保存工作区中的变量
在工作区浏览器中，右击需要保存的变量名，选择Save As…，将该变量保存为MAT文件。
3. 利用save命令保存
该命令可以保存工作区，或工作区中任何指定文件。该命令的调用格式如下：
● save：将工作区中的所有变量保存在当前工作区中的文件中，文件名为 matlab.mat，MAT文件可以通过load函数再次导入工作区，MAT函数可以被不同的机器导入，甚至可以通过其他的程序调用。
● save('filename')：将工作区中的所有变量保存为文件，文件名由filename指定。如果filename中包含路径，则将文件保存在相应目录下，否则默认路径为当前路径。
● save('filename', 'var1', 'var2', ...)：保存指定的变量在 filename 指定的文件中。
● save('filename', '-struct', 's')：保存结构体s中全部域作为单独的变量。
● save('filename', '-struct', 's', 'f1', 'f2', ...)：保存结构体s中的指定变量。
● save('-regexp', expr1, expr2, ...)：通过正则表达式指定待保存的变量需满足的条件。
● save('..., 'format')，指定保存文件的格式，格式可以为MAT文件、ASCII文件等。
13.1.2 数据导入
MATLAB中导入数据通常由函数load实现，该函数的用法如下：
● load：如果matlab.mat文件存在，导入matlab.mat中的所有变量，如果不存在，则返回error。
● load filename：将filename中的全部变量导入到工作区中。
● load filename X Y Z ...：将filename中的变量X、Y、Z等导入到工作区中，如果是MAT文件，在指定变量时可以使用通配符“*”。
● load filename -regexp expr1 expr2 ...：通过正则表达式指定需要导入的变量。
● load -ascii filename：无论输入文件名是否包含有扩展名，将其以ASCII格式导入；如果指定的文件不是数字文本，则返回error。
● load -mat filename：无论输入文件名是否包含有扩展名，将其以mat格式导入；如果指定的文件不是MAT文件，则返回error。
例13-1 将文件matlab.map中的变量导入到工作区中。
首先应用命令whos –file查看该文件中的内容：
>>whos -file matlab.mat
Name Size Bytes Class
A2x3 48 double array
I_q 415x552x3687240 uint8 array
ans1x3 24 double array
num_of_cluster 1x1 8 double array
Grand total is 687250 elements using 687320 bytes
将该文件中的变量导入到工作区中：
>>load matlab.mat
该命令执行后，可以在工作区浏览器中看见这些变量，如图13-1所示。
图13-1 导入变量后的工作区视图
接下来用户可以访问这些变量。
>>num_of_cluster
num_of_cluster =
3
MATLAB中，另一个导入数据的常用函数为importdata，该函数的用法如下：
● importdata('filename')，将filename中的数据导入到工作区中；
● A = importdata('filename')，将filename中的数据导入到工作区中，并保存为变量A；
● importdata('filename','delimiter')，将filename中的数据导入到工作区中，以delimiter指定的符号作为分隔符；
例13-2 从文件中导入数据。
>>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
与load函数不同，importdata将文件中的数据以结构体的方式导入到工作区中。
13.1.3 文件的打开
MATLAB中可以使用open命令打开各种格式的文件，MATLAB自动根据文件的扩展名选择相应的编辑器。
需要注意的是open('filename.mat')和load('filename.mat')的不同，前者将filename.mat以结构体的方式打开在工作区中，后者将文件中的变量导入到工作区中，如果需要访问其中的内容，需要以不同的格式进行。
例13-3 open与load的比较。
>>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 =
0.95010.48600.4565
0.23110.89130.0185
0.60680.76210.8214
>>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 =
0.95010.48600.4565
0.23110.89130.0185
0.60680.76210.8214
13.2 文本文件的读写
在上一节中介绍的函数和命令主要用于读写mat文件，而在应用中，需要读写更多格式的文件，如文本文件、word文件、xml文件、xls文件、图像文件和音视频文件等。本节介绍文本文件(txt)的读写。其他文件的读写，用户可以参考MATLAB帮助文档。
MATLAB中实现文本文件读写的函数如表13-1所示。
表13-1 MATLAB中文本文件读写函数
函数 功能
csvread 读入以逗号分隔的数据
csvwrite 将数据写入文件，数据间以逗号分隔
dlmread 将以 ASCII 码分隔的数值数据读入到矩阵中
dlmwrite将矩阵数据写入到文件中，以 ASCII 分隔
textread 从文本文件中读入数据，将结果分别保存
textscan 从文本文件中读入数据，将结果保存为单元数组
下面详细介绍这些函数。
1. csvread、csvwrite
csvread函数的调用格式如下：
● M = csvread('filename')，将文件filename中的数据读入，并且保存为M，filename中只能包含数字，并且数字之间以逗号分隔。M是一个数组，行数与filename的行数相同，列数为filename列的最大值，对于元素不足的行，以0补充。
● M = csvread('filename', row, col)，读取文件filename中的数据，起始行为row，起始列为col，需要注意的是，此时的行列从0开始。
● M = csvread('filename', row, col, range)，读取文件filename 中的数据，起始行为 row，起始列为col，读取的数据由数组 range 指定，range 的格式为：[R1 C1 R2 C2]，其中R1、C1为读取区域左上角的行和列，R2、C2为读取区域右下角的行和列。
csvwrite 函数的调用格式如下：
● csvwrite('filename',M)，将数组M中的数据保存为文件filename，数据间以逗号分隔。
● csvwrite('filename',M,row,col)，将数组M中的指定数据保存在文件中，数据由参数 row和col指定，保存row和col右下角的数据。
● csvwrite写入数据时每一行以换行符结束。另外，该函数不返回任何值。
这两个函数的应用见下面的例子。
例13-4 函数csvread和csvwrite 的应用。
本例首先将MATLAB的图标转化为灰度图，将数据存储在文本文件中，再将其部分读出，显示为图形。
编写M文件，命名为immatlab.m，内容为：
% 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
在命令窗口中运行该脚本，输出图形如图13-2所示。
(a)(b)
图13-2 例13-3 的运行结果
该例中涉及到了少量的图像处理内容，超出本书的范围，感兴趣的读者可以查阅 MATLAB帮助文档中关于Image Processing Toolbox的介绍。
2. dlmread、dlmwrite（个人觉得这个比较好用）
dlmread函数用于从文档中读入数据，其功能强于csvread。dlmread的调用格式如下：
● M = dlmread('filename')
● M = dlmread('filename', delimiter)
● M = dlmread('filename', delimiter, R, C)
● M = dlmread('filename', delimiter, range)
其中参数delimiter用于指定文件中的分隔符，其他参数的意义与csvread函数中参数的意义相同，这里不再赘述。dlmread函数与csvread函数的差别在于，dlmread函数在读入数据时可以指定分隔符，不指定时默认分隔符为逗号。
dlmwrite函数用于向文档中写入数据，其功能强于csvwrite函数。dlmwrite函数的调用格式为：
● dlmwrite('filename', M)，将矩阵M的数据写入文件filename中，以逗号分隔。
● dlmwrite('filename', M, 'D')，将矩阵M的数据写入文件filename中，采用指定的分隔符分隔数据，如果需要tab键，可以用“\t”指定。
● dlmwrite('filename', M, 'D', R, C)，指定写入数据的起始位置。
● dlmwrite('filename', M, attribute1, value1, attribute2, value2, ...)，指定任意数目的参数，可以指定的参数见下表。
● dlmwrite('filename', M, '-append')，如果filename指定的文件存在，在文件后面写入数据，不指定时则覆盖原文件。
● dlmwrite('filename', M, '-append', attribute-value list)，叙写文件，并指定参数。
● dlmwrite 函数的可用参数如表13-2所示。
表13-2 dlmwrite函数的可用参数
参 数 名功能
delimiter 用于指定分隔符
newline 用于指定换行符，可以选择“pc”或者“unix”
roffset 行偏差，指定文件第一行的位置，roffset 的基数为 0
coffset 列偏差，指定文件第一列的位置，coffset 的基数为 0
precision 指定精确度，可以指定精确维数，或者采用 c 语言的格式，如“.5f”
3. textread，textscan
当文件的格式已知时，可以利用textread函数和textscan函数读入。这里只介绍这两个函数应用的实例。
例13-5 通过%读入文件，按照原有格式读取。
文件的内容为：
SallyLevel1 12.34 45 Yes
在命令窗口中输入：
>>[names, types, x, y, answer] = textread('D:\mat.txt','%s %s %f %d %s', 1)
得到结果为：
names =
'Sally'
types =
'Level1'
x =
12.3400
y =
45
answer =
'Yes'
例13-6 函数csvread和csvwrite的应用
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 %f %u %f %f %s')
>>fclose(fid)
13.3 低级文件I/O
本节介绍一些基本的文件 *** 作，这些 *** 作如表13-3所示。
表13-3 MATLAB的基本文件 *** 作
函数功能
fclose 关闭打开的文件
feof 判断是否为文件结尾
ferror文件输入输出中的错误查找
fgetl读入一行，忽略换行符
fgets读入一行，直到换行符
fopen 打开文件，或者获取打开文件的信息
fprintf格式化输入数据到文件
fread 从文件中读取二进制数据
frewind将文件的位置指针移至文件开头位置
fscanf 格式化读入
fseek 设置文件位置指针
ftell 文件位置指针
fwrite 向文件中写入数据
下面重点介绍函数fprintf。该函数的调用格式如下：
count = fprintf(fid, format, A, ...)，该语句将矩阵A及后面其他参数中数字的实部以 format 指定的格式写入到fid指定的文件中，返回写入数据的字节数。
上面语句中，参数format由%开头，共可由4个部分组成，分别如下：
● 标记(flag)，为可选部分。
● 宽度和精度指示，为可选部分。
● 类型标志符，为可选部分。
● 转换字符，为必需部分。
1. 标记
标记用于控制输出的对齐方式，可以选择的内容如表13-4所示。
表13-4 标记的可选内容
函数功能 示例
负号(-) 在参数左侧进行判别 %-5.2d
加号(+) 在数字前添加符号 %+5.2d
空格 在数字前插入空格 % 5.2d
0 在数字前插入0.2d
2. 宽度和精度指示
用户可以通过数字指定输出数字的宽度及精度，格式如下：
● o，指定数字的宽度；
● %6.2f，指定数字的宽度及精度；
● %.2f，指定数字的精度。
例13-6 fprintf函数宽度和精度指示符示例。
在命令窗口中输入如下命令：
>>file_type = fopen('D:\type.txt','w')
>>fprintf(file_h, '%6.2f .8f\n', 1.2, -43.3)
>>fprintf(file_h, 'o f\n', 1.2, -43.3)
>>fprintf(file_h, '%.2f %.8f\n', 1.2, -43.3)
>>fclose(file_h)
ans =
0
打开该文件，其内容为：
1.20 -43.30000000
1.200000 -43.300000
1.20 -43.30000000
从上述结果可以看出宽度和精度控制的效果。
3. 转换字符
转换字符用于指定输出的符号，可以选择的内容如表13-5所示。
表13-5 格式化输出的标志符及意义
标 志 符 意义
%c 输出单个字符
%d 输出有符号十进制数
%e采用指数格式输出，采用小写字母 e，如：3.1415e+00
%E采用指数格式输出，采用大写字母 E，如：3.1415E+00
%f 以定点数的格式输出
%g%e及%f的更紧凑的格式，不显示数字中无效的 0
%G与%g相同，但是使用大写字母E
%i有符号十进制数
%o 无符号八进制数
%s 输出字符串
%u 无符号十进制数
%x十六进制数(使用小写字母a－f)
%X 十六进制数(使用大写字母A－F)
其中 %o、%u、%x、%X支持使用子类型，具体情况这里不再赘述。格式化输出标志符的效果见下面的例子。
例13-7 fprintf 格式化输出示例。
>>x = 0:.1:1
>>y = [xexp(x)]
>>fid = fopen('exp.txt', 'wt')
>>fprintf(fid, '%6.2f .8f\n', y)
>>fclose(fid)
ans =
0
显示该文件：
>>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 函数在显示器上输出字符串
>>fprintf(1,'It''s Friday.\n')
It's Friday.
在该例中，利用1表示显示器，并且用两个单引号显示单引号，使用\n进行换行。在格式化输出中，这类符号称为转义符。MATLAB中的常用转义符如表13-6所示。
表13-6 MATLAB中的常用转义符
转 义 符 功能
\b 退格
\f 表格填充
\n 换行符
\r回车
\ttab
\\ 反斜线
\'' 或 '' 单引号
%% 百分号
13.4 利用界面工具导入数据
除前面几节介绍的函数外，也可以通过界面工具将数据导入到工作区中。本节介绍利用工作区浏览器中的工具导入数据。
LabVIEW里不是有MathScript节点么？这个节点就是用于LabVIEW与Matlab混合编程用的，也就是说LabVIEW可以调用Matlab的运行环境去执行相关的Matlab语句。mat格式文件应该是matlab生成的文件，你可以用MathScript节点中的Matla语句，相关的打开文件的语句就可以了。
function savetoMat
%将txt文件中的数据保存到mat文件中
tr_dat1=traindata(:,2:181)%保存矩阵的2~181列数据到指定矩阵
tr_dat=tr_dat1'%求矩阵的转置矩阵
trls1=traindata(:,1)%保存矩阵的第一列到指定的矩阵
%将变量tr_dat trls tt_dat ttls
保存到ImageNet15.mat文件中
save ImageNet15 tr_dat trls tt_dat
MATLAB
和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等。
MATLAB的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB来解算问题要比用C，FORTRAN等语言完成相同的事情简捷得多，并且MATLAB也吸收了像Maple等软件的优点。
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