matlab中的数据导入和导出精品资料.doc

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1、Matlab文件和数据的导入与导出Matlab文件和数据的导入与导出在编写一个程序时，经常需要从外部读入数据，或者将程序运行的结果保存为文件。MATLAB使用多种格式打开和保存数据。本章将要介绍 MATLAB中文件的读写和数据的导入导出。13.1 数据基本操作本节介绍基本的数据操作，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

2、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

3、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lo

4、ad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

5、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 A 2x3 48 double array I_q 415x552x3 687240 uint8 array ans 1x3 24 double array num_of_cluster 1x1 8 double arrayGra

6、nd 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_clusternum_of_cluster = 3MATLAB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

7、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

8、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); saveSaving to: matlab.mat clear load(matlab.mat) AA = 8 1 6 3 5 7 4 9 2 BB = 0.9501 0.4

9、860 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.Aans = 8 1 6 3 5 7 4 9 2 struc1.Bans = 0.9501 0.4860 0.4565 0.2311 0.8913 0.0185 0.6068 0.7621 0.821413.2 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

10、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、csvwr

11、itecsvread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

12、，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c

13、svread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 csvwriteI_MATLAB= imread(D:matlab.bmp); % read in the imageI_MATLAB= rgb2gray(I_matlab); % convert the image to gray imagefigure,imshow(I_matlab,InitialMagnification,100)

14、; % show the imagecsvwrite(D:matlab.txt,I_matlab); % write the data into a text filesub_MATLAB= csvread(D:matlab.txt,100,100);% read in part of the datasub_MATLAB= uint8(sub_matlab); % convert the data to uint8figure,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

15、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(filena

16、me, 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

17、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

18、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 0coffset列偏差，指定文件第一列的位置，coffset 的基数为 0precision指定精确度，可以指定精确维数，或者采用 c 语言的格式，如“%10.5f”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

19、有格式读取。文件的内容为：Sally Level1 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 = Sallytypes = Level1x = 12.3400y = 45answer = Yes例13-6 函数csvread和csvwrite的应用Sally Level1 12.34 45 1.23e10 inf NaN YesJoe Level2 23.54 60 9e19 -inf 0.001 NoBill Level3 34.90

20、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 低级文件I/O本节介绍一些基本的文件操作，这些操作如表13-3所示。表13-3 MATLAB的基本文件操作函 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

21、 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

22、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 % 5.2d0 在数字前插入0 %05.2d2. 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： %6f，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 %12

23、.8fn, 1.2, -43.3); fprintf(file_h, %6f %12fn, 1.2, -43.3); fprintf(file_h, %.2f %.8fn, 1.2, -43.3); fclose(file_h)ans = 0打开该文件，其内容为： 1.20 -43.300000001.200000 -43.3000001.20 -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

24、出，采用小写字母 e，如：3.1415e+00(续表)标 志 符意 义 %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af) %X十六进制数(使用大写字母AF)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 = x; exp(x);

25、fid = fopen(exp.txt, wt); fprintf(fid, %6.2f %12.8fn, 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,Its Friday.n)Its 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

26、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。选择工作区浏览器工具栏中的“Import Data”，选择待导入的文件，这里我们选择了一个文本文件，其内容为逗号分隔的数字，打开窗口如图13-3所示。附录资料：MATLAB Cell函数使用技巧谈谈MATLAB中cell函数如果p为一个数，那么h(1)=p,是没有问题的。如果p为一个向量，那么h(1,:)=p是没有问题的。如果

27、p是一个矩阵的话，上面的两种赋值方法都是会有错误的。那么要如何处理呢？这时就用到了cell数据类型了。cell的每个单元都可以存储任何数据，比如传递函数等。当然，存储矩阵更是没有问题的了。但是用cell数据类型之前，要先初始化。a=cell(n,m)那么就把a初始化为一个n行m列的空cell类型数据。如何赋值呢？a1,1=rand(5)那么a的1行1列的单元中存储的就是一个随机的55的方阵了。那么要用第一个单元中的方阵中的某个值呢？可以如下引用：a1,1(2,3)就可以了，引用cell单元时要用,再引用矩阵的某个数据就要用()了。cell单元中的每个单元都是独立的，可以分别存储不同大小的矩阵或

28、不同类型的数据。下面举个例子：a=cell(2,2);%预分配a1,1=cellclass;a1,2=1 2 2;a2,1=a,b,c;a2,2=9 5 6;a1,1ans =cellclassa1,2ans = 1 2 2a2,:ans =abcans = 9 5 6 b=a1,1b =cellclass元胞数组：元胞数组是MATLAB的一种特殊数据类型，可以将元胞数组看做一种无所不包的通用矩阵，或者叫做广义矩阵。组成元胞数组的元素可以是任何一种数据类型的常数或者常量，每一个元素也可以具有不同的尺寸和内存占用空间，每一个元素的内容也可以完全不同，所以元胞数组的元素叫做元胞（cell）。和一般

29、的数值矩阵一样，元胞数组的内存空间也是动态分配的。（1）元胞数组的创建 a=matlab,20;ones(2,3),1:10a = matlab 20 2x3 double 1x10 double b=matlab,20;ones(2,3),1:10b = matlab 20 2x3 double 1x10 double c=10c = 10c(1,2)=2c = 10 2c(2,2)=5c = 10 2 5isequal(a,b)ans = 1whosName Size Bytes Class Attributesa 2x2 388 cell ans 1x1 1 logical b 2x2

30、388 cell c 2x2 208 cell 用cell函数创建元胞数组，创建的数组为空元胞。cell函数创建空元胞数组的主要目的是为数组预先分配连续的存储空间，节约内存占用，提高执行效率。 a=cell(1)a = b=cell(1,2)b = c=cell(3,3)c = d=cell(2,2,2)d(:,:,1) = d(:,:,2) = whosName Size Bytes Class Attributesa 1x1 4 cell ans 1x1 1 logical b 1x2 8 cell c 3x3 36 cell d 2x2x2 32 cell （2）元胞数组的数据获得从元胞

31、数组中读取数据，可保存为一个标准的数组或一个新的单元数组，或取出数组进行计算。元胞数组中数据的访问，可通过元胞内容的下标进行，用元胞数组名加大括号。大括号中数值表示元胞的下标。如a1，2表示元胞数组中第一行第二列的元胞。 a=20,matlab;ones(2,3),1:3a = 20 matlab 2x3 double 1x3 doublestr=a(1,2)str = matlabclass(str)ans =cellstr=a1,2str =matlabclass(str)ans =char（）和有着本质的区别，大括号用于表示元胞的内容，小括号表示指定的元胞。a = 20 matlab 2

32、x3 double 1x3 doublea2,1(2,2)ans = 0.9134a2,1(2,3)ans = 0.0975a1,2(2)ans =a使用元胞的下标，可将一个元胞数组的子集赋值给另一个变量，创建新的元胞数组。 a=1,2,3;4,5,6;7,8,9a = 1 2 3 4 5 6 7 8 9 b=a(2:3,2:3)b = 5 6 8 9 c=a(1:3,2:3)c = 2 3 5 6 8 9本例使用元胞下标的方式创建了新的元胞数组b和c，通过结果看出b和c就是元胞数组a的一部分。（3）元胞数组的删除和重塑要删除单元数组中的行或列，可以用冒号表示单元数组中的行或列，然后对其赋一个

33、空矩阵即可。a=20,matlab;ones(2,3),1:3a = 20 matlab 2x3 double 1x3 doublea(1,:)=a = 2x3 double 1x3 double a=20,matlab;ones(2,3),1:3;a1=a = matlab 2x3 double 1x3 doublea(1)=a = 2x3 double matlab 1x3 doublea(2)=a = 2x3 double 1x3 doublea(1,2)=? A null assignment can have only one non-colon index.a(1)=a = 1x3

34、 double元宝数组和其他数组一样，也可以通过reshape函数改变形状，改变后的元胞数组与原元胞数组的元素个数相同，不能通过改变形状来添加或删除元胞数组中的元素。 a=cell(4,4)a = size(a)ans = 4 4 b=reshape(a,2,8)b = size(b)ans = 2 8（5）元胞数组中的操作函数 cell：创建空的元胞数组cellfun：为元胞数组的每个元胞执行指定的函数celldisp：显示所有元胞的内容cellplot：利用图形方式显示元胞数组 cell2mat：将元胞数组转变成为普通的矩阵 mat2cell：将数值矩阵转变成为元胞数组 num2cell：

35、将数值数组转变成为元胞数组 deal：将输入参数赋值给输出 cell2struct：将元胞数组转变成为结构 struct2cell：将结构转变为元胞数组iscell：判断输入是否为元胞数组 a=20,matlab,3-7i;ones(2,3),1:3,0a = 20 matlab 3.0000 - 7.0000i 2x3 double 1x3 double 0 b=cellfun(isreal,a)b = 1 1 0 1 1 1 c=cellfun(length,a)c = 1 6 1 3 3 1 d=cellfun(isclass,a,double)d = 1 0 1 1 1 1（函数的应用）cellfun函数的主要功能是对元胞数组的元素（元胞）分别指定不同的函数，不过，能够在cellfun函数中使用的函数ushu