Matlab教程Ch8(全)

1第8章高级编程技术2本章目标掌握MATLAB文件处理方法理解MATLAB应用程序接口的原理了解结构和元胞这两种复杂数据类型了解面向对象编程的基本概念3主要内容8.1文件8.2应用程序接口48.1文件文件可分为两类：文本文件由字符和与字符的显示格式有关的控制符构成常见扩展名：“TXT”、“BAT”、“HTM”二进制文件二进制文件为非文本文件常见扩展名：“COM”、“EXE”、“BMP”、“WAV”5MATLAB中基本的低级文件I/O指令：1．打开和关闭文件fopen、fclose2．格式读写fprintf、fscanf、fgetl、fgets3．非格式读写fread、fwrite4．文件定位和状态feof、fseek、ftell、ferror、frewind68.1.1文件的打开与关闭1．fopen函数fid＝fopen(filename，permission)[fid,message]=fopen(filename,permssion)[filename,permission,machineformat]=fopen(fid)fid=fopen('all')2．fclose函数status=fclose(fid)status=fclose('all')例：打开一个名为std.dat的数据文件并进行读操作，命令为：fid＝fopen('my.txt','r')78.1.2格式化数据的读写fprintf函数count=fprintf(fid,format,A...)fscanf函数[A,count]=fscanf(fid,format,size)8例8-1计算当x=[01]时f(x)=ex的值，并将结果写入到文件my.txt中。程序x=0:0.1:1;y=[x;exp(x)];%y有两行数据fid=fopen('my.txt','w');fprintf(fid,'%6.2f%12.8f\n',y);fclose(fid);9例8-2从上例中生成的文件my.txt中读取数据，并将结果输出到屏幕。程序fid=fopen('my.txt','r');[a,count]=fscanf(fid,'%f%f',[2inf]);fprintf(1,'%f%f\n',a);fclose(fid);输出同例8-1文件中的数据格式。108.1.3文件定位和文件状态1．feof函数：检测文件是否已经结束status=feof(fid)2．ferror函数：用于查询文件的输入、输出错误信息msg=ferror(fid)3．frewind函数：使位置指针重新返回文件的开头frewind(fid)4．fseek函数：设置文件的位置指针status=fseek(fid,offset,origin)5．ftell函数：用于查询当前文件指针的位置position=ftell(fid);11例8-3输出文件的大小。程序fid=fopen('my.txt','r');fseek(fid,0,'eof');x=ftell(fid);fprintf(1,'FileSize=%d\n',x);frewind(fid);x=ftell(fid);fprintf(1,'FilePosition=%d\n',x);fclose(fid);输出FileSize=231FilePosition=0128.1.4按行读取数据1．fgetl函数：按行从文件中读取数据，但不读取换行符。line=fgetl(fid)2．fgets函数：用于从文件中读取行、保留换行符并把行作为字符串返回。（1）line=fgets(fid)（2）line=fgets(fid,nchar)13例8-4编写一个程序，用于读取例8-1生成的数据。程序fid=fopen('my.txt','r');while~feof(fid)%在文件没有结束时按行读取数据s=fgets(fid);fprintf(1,'%s',s);endfclose(fid);输出同例8-1文件中的数据格式。148.1.5二进制数据文件的读写fwrite函数：用于向一个文件写入二进制数据count=fwrite(fid,A,precision)。fread函数：用于从文件中读二进制数据[A,count]=fread(fid,size,precision)注意：使用函数fread()和fwrite()读写文件时,必须以二进制方式打开文件15例8-5将5行5列“魔方阵”存入二进制文件中。程序fid=fopen('my.dat','w');a=magic(5);fwrite(fid,a,'long');fclose(fid);16例8-6从二进制文件中读取“魔方阵”。程序fid=fopen('my.dat','r');[A,count]=fread(fid,[5,inf],'long');fclose(fid);A178.1.6图像、声音文件的读写1．imread函数：从文件中读入图像A=imread(filename,fmt)[A,map]=imread(filename,fmt)2．image函数：显示图像image(A)3．imwrite函数：将图像写入文件imwrite(A,filename,fmt)imwrite(A,map,filename,fmt)18例8-7显示一幅真彩(RGB)图像。程序[x,map]=imread('C:\MATLAB7\toolbox\matlab\demos\street1.jpg');image(x);19例8-8将图像写入文件程序[x,map]=imread('C:\MATLAB7\toolbox\matlab\demos\street1.jpg');imwrite(x,'my.bmp');%将图像保存为真彩色的bmp[x,map]=imread('my.bmp');image(x);208.1.6图像、声音文件的读写4．imfinfo函数：查询图像文件信息innfo＝imflnfo(filename)5．wavread函数：用于读取扩展名为“.wav”的声音文件y=wavread(file)[y,fs,nbits]=wavread(file)6．wavwrite函数：用于将数据写入到扩展名为“wav”的声音文件中wavwrite(y,fs,nbits,wavefile)7．wavplay函数：利用windows音频输出设备播放声音wavplay(y,fs)21例8-9读取一个音频数据文件，以不同频率播放，并显示声音波形。程序：y=wavread('C:\MATLAB7\toolbox\simulink\simdemos\simgeneral\toilet.wav')plot(y);wavplay(y);wavplay(y,11025);wavplay(y,44100);228.2应用程序接口MATLAB的外部接口应用包括如下内容：（1）在MATLAB中调用已有的C/C++语言代码；（2）在C/C++语言中调用MATLAB的算法；（3）利用COM标准进行客户/服务器模式开发；例如在VisualBasic程序或者MicrosoftExcel中调用MATLAB的算法（4）在C/C++语言中读写MAT数据文件。238.2.1MEX文件例8-10简单MEX文件示例mexHelloWorld.c。程序：#includemex.hvoidmexFunction(intnlhs,mxArray*plhs[],intnrhs,constmxArray*prhs[]){mexPrintf(HelloMatlabWorld!);}248.2.2MATLAB计算引擎MATLAB的计算引擎应用就是利用MATLAB提供的一组接口函数，在用户开发的C/C++语言应用程序中，通过某种通信机制后台调用MATLAB应用程序以完成复杂的系统任务。25例8-11设计一程序，在C/C++语言中调用mesh函数来绘制高斯矩阵的曲面。解题步骤：26例8-11程序：#includestdio.h#includeengine.hvoidmain(){Engine*ep;intstatus=0;//打开计算引擎ep=engOpen(NULL);if(ep==(Engine*)NULL){printf(错误：无法打开MATLAB计算引擎\n);exit(-1);}//执行MATLAB指令engEvalString(ep,mesh(peaks););getchar();//关闭MATLAB计算引擎status=engClose(ep);if(status!=0){printf(无法正常关闭MATLAB计算引擎\n);exit(-1);}}278.2.3基于COM组件的接口编程该方法的主要特点有：（1）应用程序完全脱离MATLAB工作环境；（2）MATLAB数学库和工具箱中包括的各种各样的函数，所以降低了编写算法难度；（3）由于将算法程序做成了COM组件的形式，所以实现了算法的保密。288.2.4在C/C++语言中读写MAT数据文件支持C/C++语言读写MAT文件的函数库有下面几个：1．打开数据文件──matOpenMATFile*matOpen(constchar*filename,constchar*mode)2．关闭数据文件──matCloseintmatClose(MATFile*mfp)3．获取变量──matGetVariablemxArray*matGetVariable(MATFile*mfp,constchar*name)4．写入数据──matPutVariableintmatPutVariable(MATFile*mfp,constchar*name,constmxArray*mp)29扩展阅读8.3结构数组8.4元胞数组8.5面向对象程序设计Matlab5+6i30应用举例例8-12在C/C++语言中调用MATLAB计算魔方阵，并将结果显示到屏幕。31程序代码－1#includeengine.h#includestdio.hvoidmain(){Engine*ep;double*p;mxArray*equation;inti=0,j=0;intstatus=0;//打开计算引擎ep=engOpen(NULL);if(ep==(Engine*)NULL){printf(错误：无法打开MATLAB计算引擎\n);exit(-1);}32程序代码－2//执行MATLAB指令engEvalString(ep,A=magic(5););equation=engGetVariable(ep,A);p=mxGetPr(equation);printf(\nMATLAB中计算magic(5)\n);for(i=0;i5;i++){for(j=0;j5;j++)printf(%8.0lf,*(p+i+j*5));printf(\n);}//关闭MATLAB计算引擎status=engClose(ep);if(status!=0){printf(无法正常关闭MATLAB计算引擎\n);exit(-1);}}33例8-1334程序代码－1#includestdio.h#includestring.h#includeengine.hvoidmain(){Engine*ep;intstatus=0;ep=engOpen(NULL);//执行MATLAB指令doubleA[]={2,3,4,-1,1,-1,3,-5,1},B[]={5,5,9};double*pa,*pb,*pc;mxArray*x,*y,*z;35程序代码－2x=mxCreateDoubleMatrix(3,3,mxREAL);y=mxCreateDoubleMatrix(3,1,