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Matlab檔案和資料的匯入與匯出

2017年05月19日 15:18:35 周吳鄭王 閱讀數：740   Matlab, 資料, 檔案
在編寫一個程式時，經常需要從外部讀入資料，或者將程式執行的結果儲存為檔案。MATLAB使用多種格式開啟和儲存資料。本章將要介紹 MATLAB中檔案的讀寫和資料的匯入匯出。

13.1 資料基本操作
　　本節介紹基本的資料操作，包括工作區的儲存、匯入和檔案開啟。 

13.1.1 檔案的儲存
　　MATLAB支援工作區的儲存。使用者可以將工作區或工作區中的變數以檔案的形式儲存，以備在需要時再次匯入。儲存工作區可以通過選單進行，也可以通過命令視窗進行。
　　1. 儲存整個工作區
　　選擇File選單中的Save Workspace As…命令，或者單擊工作區瀏覽器工具欄中的Save，可以將工作區中的變數儲存為MAT檔案。
　　2. 儲存工作區中的變數
　　在工作區瀏覽器中，右擊需要儲存的變數名，選擇Save As…，將該變數儲存為MAT檔案。
　　3. 利用save命令儲存
　　該命令可以儲存工作區，或工作區中任何指定檔案。該命令的呼叫格式如下：
● save：將工作區中的所有變數儲存在當前工作區中的檔案中，檔名為 matlab.mat，MAT檔案可以通過load函式再次匯入工作區，MAT函式可以被不同的機器匯入，甚至可以通過其他的程式呼叫。
● save('filename')：將工作區中的所有變數儲存為檔案，檔名由filename指定。如果filename中包含路徑，則將檔案儲存在相應目錄下，否則預設路徑為當前路徑。
● save('filename', 'var1', 'var2', ...)：儲存指定的變數在 filename 指定的檔案中。
● save('filename', '-struct', 's')：儲存結構體s中全部域作為單獨的變數。
● save('filename', '-struct', 's', 'f1', 'f2', ...)：儲存結構體s中的指定變數。
● save('-regexp', expr1, expr2, ...)：通過正則表示式指定待儲存的變數需滿足的條件。
● save('..., 'format')，指定儲存檔案的格式，格式可以為MAT檔案、ASCII檔案等。
13.1.2 資料匯入
　　MATLAB中匯入資料通常由函式load實現，該函式的用法如下：
● load：如果matlab.mat檔案存在，匯入matlab.mat中的所有變數，如果不存在，則返回error。
● load filename：將filename中的全部變數匯入到工作區中。
● load filename X Y Z ...：將filename中的變數X、Y、Z等匯入到工作區中，如果是MAT檔案，在指定變數時可以使用萬用字元“*”。
● load filename -regexp expr1 expr2 ...：通過正則表示式指定需要匯入的變數。
● load -ascii filename：無論輸入檔名是否包含有副檔名，將其以ASCII格式匯入；如果指定的檔案不是數字文字，則返回error。
● load -mat filename：無論輸入檔名是否包含有副檔名，將其以mat格式匯入；如果指定的檔案不是MAT檔案，則返回error。
例13-1 將檔案matlab.map中的變數匯入到工作區中。
　　首先應用命令whos –file檢視該檔案中的內容：
　　>> 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
　　將該檔案中的變數匯入到工作區中：
　　>> load matlab.mat
　　該命令執行後，可以在工作區瀏覽器中看見這些變數，如圖13-1所示。

圖13-1 匯入變數後的工作區檢視
　　接下來使用者可以訪問這些變數。
　　>> num_of_cluster
　　num_of_cluster =
　　     3
　　MATLAB中，另一個匯入資料的常用函式為importdata，該函式的用法如下：
● importdata('filename')，將filename中的資料匯入到工作區中；
● A = importdata('filename')，將filename中的資料匯入到工作區中，並儲存為變數A；
● importdata('filename','delimiter')，將filename中的資料匯入到工作區中，以delimiter指定的符號作為分隔符；
例13-2 從檔案中匯入資料。
　　>> 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函式不同，importdata將檔案中的資料以結構體的方式匯入到工作區中。
13.1.3 檔案的開啟
　　MATLAB中可以使用open命令開啟各種格式的檔案，MATLAB自動根據檔案的副檔名選擇相應的編輯器。
   需要注意的是open('filename.mat')和load('filename.mat')的不同，前者將filename.mat以結構體的方式開啟在工作區中，後者將檔案中的變數匯入到工作區中，如果需要訪問其中的內容，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 文字檔案的讀寫
　　在上一節中介紹的函式和命令主要用於讀寫mat檔案，而在應用中，需要讀寫更多格式的檔案，如文字檔案、word檔案、xml檔案、xls檔案、影象檔案和音視訊檔案等。本節介紹文字檔案(txt)的讀寫。其他檔案的讀寫，使用者可以參考MATLAB幫助文件。
　　MATLAB中實現文字檔案讀寫的函式如表13-1所示。
表13-1 MATLAB中文字檔案讀寫函式
函    數
功    能
csvread
讀入以逗號分隔的資料
csvwrite
將資料寫入檔案，資料間以逗號分隔
dlmread
將以 ASCII 碼分隔的數值資料讀入到矩陣中
dlmwrite
將矩陣資料寫入到檔案中，以 ASCII 分隔
textread
從文字檔案中讀入資料，將結果分別儲存
textscan
從文字檔案中讀入資料，將結果儲存為單元陣列
　　
　　下面詳細介紹這些函式。
　　1. csvread、csvwrite
　　csvread函式的呼叫格式如下：
● M = csvread('filename')，將檔案filename中的資料讀入，並且儲存為M，filename中只能包含數字，並且數字之間以逗號分隔。M是一個數組，行數與filename的行數相同，列數為filename列的最大值，對於元素不足的行，以0補充。
● M = csvread('filename', row, col)，讀取檔案filename中的資料，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)，讀取檔案filename 中的資料，起始行為 row，起始列為col，讀取的資料由陣列 range 指定，range 的格式為：[R1 C1 R2 C2]，其中R1、C1為讀取區域左上角的行和列，R2、C2為讀取區域右下角的行和列。
　　csvwrite 函式的呼叫格式如下：
● csvwrite('filename',M)，將陣列M中的資料儲存為檔案filename，資料間以逗號分隔。
● csvwrite('filename',M,row,col)，將陣列M中的指定資料儲存在檔案中，資料由引數 row和col指定，儲存row和col右下角的資料。
● csvwrite寫入資料時每一行以換行符結束。另外，該函式不返回任何值。
　　這兩個函式的應用見下面的例子。
例13-4 函式csvread和csvwrite 的應用。
　　本例首先將MATLAB的圖示轉化為灰度圖，將資料儲存在文字檔案中，再將其部分讀出，顯示為圖形。
　　編寫M檔案，命名為immatlab.m，內容為：
　　% 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
　　在命令視窗中執行該指令碼，輸出圖形如圖13-2所示。

(a)                                            (b)
圖13-2 例13-3 的執行結果
　　該例中涉及到了少量的影象處理內容，超出本書的範圍，感興趣的讀者可以查閱 MATLAB幫助文件中關於Image Processing Toolbox的介紹。
　　2. dlmread、dlmwrite（個人覺得這個比較好用）
　　dlmread函式用於從文件中讀入資料，其功能強於csvread。dlmread的呼叫格式如下：
● M = dlmread('filename')
● M = dlmread('filename', delimiter)
● M = dlmread('filename', delimiter, R, C)
● M = dlmread('filename', delimiter, range)
　　其中引數delimiter用於指定檔案中的分隔符，其他引數的意義與csvread函式中引數的意義相同，這裡不再贅述。dlmread函式與csvread函式的差別在於，dlmread函式在讀入資料時可以指定分隔符，不指定時預設分隔符為逗號。
　　dlmwrite函式用於向文件中寫入資料，其功能強於csvwrite函式。dlmwrite函式的呼叫格式為：
● dlmwrite('filename', M)，將矩陣M的資料寫入檔案filename中，以逗號分隔。
● dlmwrite('filename', M, 'D')，將矩陣M的資料寫入檔案filename中，採用指定的分隔符分隔資料，如果需要tab鍵，可以用“\t”指定。
● dlmwrite('filename', M, 'D', R, C)，指定寫入資料的起始位置。
● dlmwrite('filename', M, attribute1, value1, attribute2, value2, ...)，指定任意數目的引數，可以指定的引數見下表。
● dlmwrite('filename', M, '-append')，如果filename指定的檔案存在，在檔案後面寫入資料，不指定時則覆蓋原檔案。
● dlmwrite('filename', M, '-append', attribute-value list)，敘寫檔案，並指定引數。
● dlmwrite 函式的可用引數如表13-2所示。

表13-2 dlmwrite函式的可用引數
參 數 名
功    能
delimiter
用於指定分隔符
newline
用於指定換行符，可以選擇“pc”或者“unix”
roffset
行偏差，指定檔案第一行的位置，roffset 的基數為 0
coffset
列偏差，指定檔案第一列的位置，coffset 的基數為 0
precision
指定精確度，可以指定精確維數，或者採用 c 語言的格式，如“%10.5f”
　　
　　3. textread，textscan
　　當檔案的格式已知時，可以利用textread函式和textscan函式讀入。這裡只介紹這兩個函式應用的例項。
　　例13-5 通過%讀入檔案，按照原有格式讀取。
檔案的內容為：
　　Sally    Level1 12.34 45 Yes
在命令視窗中輸入：
　　>> [names, types, x, y, answer] = textread('D:\mat.txt','%s %s %f %d %s', 1)
得到結果為：
　　names = 
　　    'Sally'
　　types = 
　　    'Level1'
　　x =
　　   12.3400
　　y =
　　    45
　　answer = 
　　    'Yes'
　　
　　
　　例13-6 函式csvread和csvwrite的應用
　　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 低階檔案I/O
　　本節介紹一些基本的檔案操作，這些操作如表13-3所示。
表13-3 MATLAB的基本檔案操作
函    數
功    能
     fclose
關閉開啟的檔案
     feof
判斷是否為檔案結尾
     ferror
檔案輸入輸出中的錯誤查詢
     fgetl
讀入一行，忽略換行符
     fgets
讀入一行，直到換行符
     fopen
開啟檔案，或者獲取開啟檔案的資訊
     fprintf
格式化輸入資料到檔案
     fread
從檔案中讀取二進位制資料
     frewind
將檔案的位置指標移至檔案開頭位置
     fscanf
格式化讀入
     fseek
設定檔案位置指標
     ftell
檔案位置指標
     fwrite
向檔案中寫入資料
　　
　　下面重點介紹函式fprintf。該函式的呼叫格式如下：
　　count = fprintf(fid, format, A, ...)，該語句將矩陣A及後面其他引數中數字的實部以 format 指定的格式寫入到fid指定的檔案中，返回寫入資料的位元組數。
　　上面語句中，引數format由%開頭，共可由4個部分組成，分別如下：
● 標記(flag)，為可選部分。
● 寬度和精度指示，為可選部分。
● 型別標誌符，為可選部分。
● 轉換字元，為必需部分。
　　1. 標記
　　標記用於控制輸出的對齊方式，可以選擇的內容如表13-4所示。
表13-4 標記的可選內容
函    數
功    能
示    例
　　負號(-)
           在引數左側進行判別
     %-5.2d
　　加號(+)
           在數字前新增符號
     %+5.2d
　　空格
           在數字前插入空格
     % 5.2d
　　0
           在數字前插入0
     %05.2d
　　2. 寬度和精度指示
　　使用者可以通過數字指定輸出數字的寬度及精度，格式如下：
● %6f，指定數字的寬度；
● %6.2f，指定數字的寬度及精度；
● %.2f，指定數字的精度。
例13-6 fprintf函式寬度和精度指示符示例。
　　在命令視窗中輸入如下命令：
　　>> 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
　　開啟該檔案，其內容為：
　　 1.20 -43.30000000
　　1.200000   -43.300000
　　1.20 -43.30000000
　　從上述結果可以看出寬度和精度控制的效果。
　　3. 轉換字元
　　轉換字元用於指定輸出的符號，可以選擇的內容如表13-5所示。
表13-5 格式化輸出的標誌符及意義
標 志 符
意    義
     %c
輸出單個字元
     %d
輸出有符號十進位制數
     %e
採用指數格式輸出，採用小寫字母 e，如：3.1415e+00
(續表)   
標 志 符
意    義
     %E
採用指數格式輸出，採用大寫字母 E，如：3.1415E+00
     %f
以定點數的格式輸出
     %g
%e及%f的更緊湊的格式，不顯示數字中無效的 0
     %G
與%g相同，但是使用大寫字母E
     %i
有符號十進位制數
     %o
無符號八進位制數
     %s
輸出字串
     %u
無符號十進位制數
     %x
十六進位制數(使用小寫字母a－f)
     %X
十六進位制數(使用大寫字母A－F)
　　
　　其中 %o、%u、%x、%X支援使用子型別，具體情況這裡不再贅述。格式化輸出標誌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
　　顯示該檔案：
　　>> 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 函式在顯示器上輸出字串
　　>> fprintf(1,'It''s Friday.\n')
　　It's Friday.
　　在該例中，利用1表示顯示器，並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，這類符號稱為轉義符。MATLAB中的常用轉義符如表13-6所示。
　　
　　
表13-6 MATLAB中的常用轉義符
轉 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 利用介面工具匯入資料
　　除前面幾節介紹的函式外，也可以通過介面工具將資料匯入到工作區中。本節介紹利用工作區瀏覽器中的工具匯入資料。

　　選擇工作區瀏覽器工具欄中的“Import Data”，選擇待匯入的檔案，這裡我們選擇了一個文字檔案，其內容為逗號分隔的數字.

 

轉自：http://www.360doc.com/content/13/0425/08/11839980_280759953.shtml