- 一、文件操作
- 1. 文件打开与关闭1.1 fopen 函数1.2 fclose 函数 2. 文件的读写2.1 fscanf 函数2.2 fprintf 函数2.3 fgetl 与 fgets函数2.4 textscan 函数2.5 fread 函数2.6 fwrite 函数 3. 数据文件定位3.1 fseek 函数3.2 ftell 函数3.3 feof 函数3.4 ferror 函数
- MATLAB 语言和其他程序设计语言一样,程序运行中的所有变量都保存在称为工作区的内存空中,这些变量可以在程序中直接引用。
- 但是工作区的大小是有限的,如果处理的数据较大,就需要和磁盘文件中的数据进行交换。
- 有时要从外部设备中输入数据,有时要把程序处理过的数据输出到外部设备中。
- MATLAB 提供了多种不同层次的数据输入/输出函数。MATLAB 提供多种方法支持将磁盘文件和剪贴板中的数据导入到 MATLAB 的工作区。
- 最简单的办法是使用数据导入向导(可通过在 “主页” 选项卡 “变量” 命令组中单击“导入数据”命令按钮或在命令行窗口执行 uiimport 命令来激活它),而在程序中则可以使用 MATLAB 文件操作函数。
一、文件操作
- MATLAB 提供了一系列文件操作函数,这些函数是基于 ANSI 标准 C 语言库实现的,所以两者的格式和用法有许多相似之处。
- 其中,ANSI 标准是美国国家标准学会(AMERICAN NATIONAL STANDARDS INSTITUTE: ANSI)成立于 1918 年。当时,美国的许多企业和专业技术团体,已开始了标准化工作,但因彼此间没有协调,存在不少矛盾和问题。为了进一步提高效率,数百个科技学会、协会组织和团体,均认为有必要成立一个专门的标准化机构,并制订统一的通用标准。
1. 文件打开与关闭
- 对一个文件进行操作以前,必须先打开该文件,系统将为其分配一个输入/输出缓冲区。当文件操作结束后,还应关闭文件,及时释放缓冲区。
fopen
函数用于打开文件以供读写,其调用格式如下:
fid=fopen(filename, permission)
- 其中,fid 为文件识别号,filename 为待操作的文件,permission 为对文件的允许使用方式。
- 打开文件成功时,fid 返回一整数,用来标识该文件;打开文件不成功时,fid=-1。
- permission 常用值如下表所示。
参数 | 允许使用方式 |
---|
r | 以读方式打开一个文件。如果指定的文件不存在,则返回值为 -1。这是默认方式。 |
w | 以写方式打开一个文件。如果指定的文件不存在,则创建一个新文件,再打开它;如果存在,则打开该文件,并清空原有内容。 |
a | 打开一个文件,随后的操作可在该文件末尾添加数据。 |
r+ | 以读和写方式打开一个文件。 |
fopen
函数默认打开二进制文件,如果打开的是文本文件,则需要在上述允许方式后加 t,加 rt、wt 等。例如:
F1=fopen('old.txt','rt') %打开一个名为old.txt的文本文件,允许进行读操作
F2=fopen('new.dat','r+') %打开一个名为new.dat的二进制文件,允许进行读和写操作
1.2 fclose 函数
fclose
函数用于关闭已打开的文件,其调用格式如下:
status=fclose(fid)
- 关闭标识为 fid 的文件。
- 如果 fid 为 all,则关闭所有已打开的文件,但标准文件除外。返回 0 表示关闭成功,返回 -1 则表示关闭不成功。
2. 文件的读写
2.1 fscanf 函数
fscanf
函数用于读取文本文件的内容,并按指定格式存入矩阵,其调用格式如下:
[A,count]=fscanf(fid,fmt,size)
- 其中,A 用于存放读取的数据,count 返回成功读取的数据元素个数,fid 为文件识别号,fmt 用以控制读取的数据格式,size 指定读取多少数据。
- 数据格式由%加上格式符组成,常见的格式符如下表所示。
格式符 | 含义 |
---|
%d | 十进制整数 |
%f | 小数形式的实数 |
%u | 无符号的十进制整数 |
%g | 根据输出项的大小自动选择 e 格式或 f 格式 |
%o | 八进制整数 |
%c | 字符 |
%x | 十六进制整数(0~9,a~f) |
%s | 不包含空格的字符串 |
%e | 指数形式的实数 |
- 在 % 之后还可以加上数据宽度。例如,%3d,它控制读取的整型数据取 3 位数字;%10.3f 控制读取实型数据,取 10 个字符(含小数点),小数部分占 3 位。
- size 可以取下列值。
- (1) N:表示读取 N 个元素到一个列向量。
- (2) inf:表示读取整个文件。
- (3) [m,n]:表示读数据到 m × n m×n m×n 的矩阵中,数据按列存放。
- 例如:
x=fscanf(fid,'%5d',100); %从指定文件中读取100个整数,并存入向量x中
y=fscanf(fid,'%5d',[10,10]); %将读取的100个整数存入10×10矩阵y中
2.2 fprintf 函数
fprintf
函数可以将数据按指定格式写入到文本文件中,其调用格式如下:
count=fprintf(fid,fmt,A)
- 其中,fid 和 fmt 的意义与
fscanf
函数相同,A 存放要写入文件的数据,count 返回成功输出的字节数。 - 先按 fmt 指定的格式将数据矩阵 A 格式化,然后写入到 fid 所关联的文件。如果不指定 fid,则默认输出到屏幕。
- 例如,我们计算当 x = [ 0.0 , 0.1 , 0.2 , … , 1.0 ] x=[0.0,0.1,0.2,…,1.0] x=[0.0,0.1,0.2,…,1.0] 时, f ( x ) = e x f(x)=e^{x} f(x)=ex的值,并将结果写入文件 demo1.txt。
- 程序如下:
x=0:0.1:1;
Y=[x;exp(x)];
fid=fopen('demo1.txt','w');
fprintf(fid,'%6.2f%12.8f\n',Y);
fclose(fid);
- 程序中 %6.2f 控制 x 的值占 6 位,其中小数部分占 2 位。同样,%12.8f 控制指数函数 exp(x) 的输出格式。由于是文本文件,可以在 MATLAB 命令行窗口用
type
命令显示其内容。
>> type demo1.txt
0.00 1.00000000
0.10 1.10517092
0.20 1.22140276
0.30 1.34985881
0.40 1.49182470
0.50 1.64872127
0.60 1.82211880
0.70 2.01375271
0.80 2.22554093
0.90 2.45960311
1.00 2.71828183
2.3 fgetl 与 fgets函数
- 除上述对文本文件进行读写操作的函数外,读取文本文件的函数还有
fgetl
和 fgets
,它们按行读取数据,其调用格式如下:
line=fgetl (fid)
line=fgets(fid,nchar)
fgetl
命令读入的字符串中不包括换行符,如读到文件末尾,则返回 -1。该命令只能对文本格式文件进行操作,如果读取没有换行符的二进制文件,则会运行很长时间。fgets
命令读入数据时保留原文件中的换行符,输入可选项 nchar 是整型数,如果指定此项数值,则读入一行时最多读 nchar 个字符。- 例如,我们上例中生成的文件 demo1.txt 中的数据。
- 程序如下:
fid=fopen('demo1.txt','r');
while 1
line=fgetl(fid);
if line<0
break
end
disp(line);
end
fclose(fid);
- 该程序把文件 demo1.txt 一行一行地读入到 line 中,每度一行在屏幕上显示一次,直至文件末尾。当读到文件末尾时,line 的返回值为 -1,终止读操作。
2.4 textscan 函数
load
函数和 save
函数是 MATLAB 中为装载和存储数据提供的工具,但 load
函数只能读取以 ASCII 形式存储、每一行数据为固定长度的文件。- 如果一个文件中的数据全部由 ASCII 字符组成,且数据间有间隔符(如空格、逗号、分号、制表位),则文件称为有格式文件。
- 有格式文件可以使用文本输入函数
textscan
读取数据,函数调用格式如下:
C=textscan(fid,fmt,N,param,value)
- 其中,C 为单元矩阵,fid 为待操作的文件识别号,fmt 用以控制读取的数据格式,N 指定重复使用该格式的次数,param 指定一些特殊操作,value 是与特殊操作有关的值。例如,跳过两行标题行可将 ‘headerlines’ 参数设为 2。
- 例如,我们假定文件 textdemo.txt中有以下格式的数据:
Name | Chinese | English | Mathmatics |
---|
wang | 99 | 98 | 100 |
Li | 98 | 89 | 0 |
Zhang | 80 | 90 | 97 |
Zhao | 77 | 65 | 87 |
- 此文件第一行为标题行,第 2~5 行的第 1 列为字符型,后 3 列为整型。从该文件中将前 3 个数据读入到 grades 的程序段如下:
fid=fopen('textdemo.txt','r');
grades=textscan(fid,'%s %d %d %d',3,'headerlines',1);
[A,count]=fread(fid,size,precision,skip)
- 其中,A 用于存放读取的数据,count 返回所读取的数据元素个数,fid 为文件识别号,size 用于指定读入数据的元素数量(可取值与
fscanf
函数相同,省略时则读取整个文件内容),precision 指定读写数据的类型,常用的数据类型详细如下表所示,其默认值为 uchar。
标识符 | 说明 |
---|
schar | 有符号字符 |
uchar | 无符号字符 |
int8、int16、int32、int64 | 8~64 位有符号整数 |
uint8、uint16、int32、uint64 | 8~64 位无符号整数 |
float32 | 32 位浮点数 |
float64、double | 64 位双精度型数 |
- skip 称为循环因子,若指定 skip 值且该值不为 1,则按 skip 指定的比例周期性地跳过一些数据,使得读取的数据具有选择性。
- 例如,我们按 32 位有符号数据格式读取文件 exmp1.dat 的前 100 个数据,并将其放入向量 d d d。
- 程序如下:
fid=fopen('exmp1.dat','r');
d=fread(fid,100,'int32');
- 例如,我们假设文件 alphabet.txt 的内容是按顺序排列的 26 个大写英文字母,读取前 5 个字母的 ASCII 和这 5 个字符。
- 程序如下:
fid=fopen('alphabet.txt','r');
c=fread(fid,5);
frewind(fid);
d=fread(fid,5,'*char');
fclose(fid);
- 其中,
frewind
函数用于将文件位置指针返回到文件的起始位置。 fscanf
与 fread
函数在读取数据时较灵活,不论数据文件中的数据是否具有确定的规律,均可以将数据文件的全部数据读入。load
函数在载入数据时,要求数据文件中的数据是有规律排列的,数据的排列类似矩阵或表格形式,否则不能成功读取数据。
2.6 fwrite 函数
fwrite
函数按照指定的数据类型将矩阵中的元素写入到文件中,其调用格式如下:
count=fwrite(fid,A,precision)
- 其中,count 返回成功写入文件的数据元素个数,fid 为文件句柄,A 用来存放要写入文件的数据,precision 用于控制所写数据的类型。
- 例如:
fid=fopen('aaa.dat','w') ;
fwrite(fid,x,'float32');
- 将矩阵 X 中的数据用 32 位浮点格式写入 aaa.dat 文件。
- 例如,我们建立一数据文件 magic5.dat,用于存放 5 阶魔方阵。
- 程序如下:
fid=fopen('magic5.dat','w');
cnt=fwrite(fid,magic(5),'int32');
fclose(fid);
- 上述程序段将 5 阶魔方阵以 32 位整数格式写入文件 magic5.dat 中。
- 下列程序则可实现对数据文件 magic5.dat 的读操作。
fid-fopen('magic5.dat','r');
[B,cnt]=fread(fid,[5,inf],'int32')
fclose(fid);
B =
17 24 1 8 15
23 5 7 14 16
4 6 13 20 22
10 12 19 21 3
11 18 25 2 9
cnt =
25
3. 数据文件定位
- 当打开文件并进行数据的读写时,需要判断和控制文件的读写位置,例如,判断文件数据是否已读完,或者需要读写指定位置上的数据等。
- MATLAB 自动创建一个文件位置指针来管理和维护文件读写数据的起始位置。
3.1 fseek 函数
status=fseek(fid,offset,origin)
- 其中,fid 为文件识别号;offset 表示位置指针相对移动的字节数,若为正整数表示向文件尾方向移动,若为负整数表示向文件头方向移动。
- origin 表示位置指针移动的参照位置,它的取值有 3 种可能:‘cof’ 或 0 表示文件的当前位置,‘bof’ 或 -1 表示文件的开始位置,'eof’ 或 1 表示文件的结束位置。
- 若定位成功,status 返回值为 0,否则返回值为 -1。
- 例如:
fseek(fid,0,-1) %指针指向文件头
fseek(fid,-5,'eof') %指针指向文件尾前第5个字节
3.2 ftell 函数
- 该函数用来查询文件指针的当前位置,其调用格式如下:
position=ftell(fid)
ftell
函数的返回值为从文件头到指针当前位置的字节数。若返回值为 -1,表示获取文件当前位置失败。- 例如,我们编写如下程序,当程序运行后,变量 four、position 和 three 的值是多少?
- 所编写程序如下:
a=1:5;
fid=fopen('fdat.bin','w'); %以写方式打开文件
fdat.binfwrite(fid,a,'int16'); %将a的元素以双字节整型写入文件fdat.bin
fclose(fid);
fid=fopen('fdat.bin','r'); %以读数据方式打开文件fdat.bin
status=fseek(fid,6,'bof'); %将文件指针从开始位置向尾部移动6个字节
four=fread(fid,1,'int16'); %读取第4个数据,并移动指针到下一个数据
position=ftell(fid); %ftell的返回值为8
status=fseek(fid,-4,'cof'); %将文件指针从当前位置往前移动4个字节
three=fread(fid,1,'int16'); %读取第3个数据
status=fclose(fid);
- 程序运行后,four 的值是 4,position 的值是 8 和 three 的值是 3。
3.3 feof 函数
- 该函数用来判断当前的文件位置指针是否到达文件尾部,其调用格式如下:
status=feof(fid)
- 当到达文件结束位置时,测试结果为 1,否则返回 0。
3.4 ferror 函数
- 该函数用来查询最近一次输入或输出操作中的出错信息,其调用格式如下:
message-ferror(fid)
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