[转载]Matlab数据导入方法 - zlh840

[转载]Matlab数据导入方法

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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

　　 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

　　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 =

　　 0.9501 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“%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 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 =

　　 \'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 %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

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13-6 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 %12.8f\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13-7 fprintf 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：

　　>> 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

\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“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

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