Matlab数据导入方法.docx
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Matlab数据导入方法
Matlab数据导入方法
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SaveWorkspaceAs…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SaveAs…，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。
●loadfilename：
将filename中的全部变量导入到工作区中。
●loadfilenameXYZ...：
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“*”。
●loadfilename-regexpexpr1expr2...：
通过正则表达式指定需要导入的变量。
●load-asciifilename：
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-matfilename：
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-filematlab.mat
Name Size BytesClass
A 2x3 48doublearray
I_q 415x552x3 687240uint8array
ans 1x3 24doublearray
num_of_cluster 1x1 8doublearray
Grandtotalis687250elementsusing687320bytes
将该文件中的变量导入到工作区中：
>>loadmatlab.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:
[1.18131.09281.6534]
A:
[2x3double]
I_q:
[415x552x3uint8]
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13-3open与load的比较。
>>clear
>>A=magic（3）;
>>B=rand（3）;
>>save
Savingto:
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:
[3x3double]
B:
[3x3double]
>>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13-1MATLAB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：
[R1C1R2C2]，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：
%theexampleoffunctionscsvreadandcsvwrite
I_MATLAB=imread（'D:
\matlab.bmp'）; %readintheimage
I_MATLAB=rgb2gray（I_matlab）; %converttheimagetograyimage
figure,imshow（I_matlab,'InitialMagnification',100）;%showtheimage
csvwrite（'D:
\matlab.txt',I_matlab）; %writethedataintoatextfile
sub_MATLAB=csvread（'D:
\matlab.txt',100,100）;%readinpartofthedata
sub_MATLAB=uint8（sub_matlab）; %convertthedatatouint8
figure,imshow（sub_matlab,'InitialMagnification',100）; %showthenewimage
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ImageProcessingToolbox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-valuelist），叙写文件，并指定参数。
●dlmwrite函数的可用参数如表13-2所示。
表13-2dlmwrite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“%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，按照原有格式读取。
文件的内容为：
Sally Level112.3445Yes
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
SallyLevel112.34451.23e10infNaNYes
JoeLevel223.54609e19-inf0.001No
BillLevel334.90122e510100No
>>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13-3MATLAB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
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
%05.2d
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：
●%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13-6fprintf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%12.8f\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
（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13-7fprintf格式化输出示例。
>>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
显示该文件：
>>typeexp.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''sFriday.\n'）
It'sFriday.
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13-6MATLAB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
\t
tab
\\
\，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“ImportData”，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
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