Matlab高級編程技術(shù)教程.ppt

1、1,第8章 高級編程技術(shù),2,本章目標,掌握MATLAB文件處理方法 理解MATLAB應用程序接口的原理 了解結(jié)構(gòu)和元胞這兩種復雜數(shù)據(jù)類型 了解面向?qū)ο缶幊痰幕靖拍?3,主要內(nèi)容,8.1文件 8.2 應用程序接口,4,8.1文件,文件可分為兩類： 文本文件 由字符和與字符的顯示格式有關(guān)的控制符構(gòu)成 常見擴展名：“TXT” 、“BAT”、“HTM” 二進制文件 二進制文件為非文本文件 常見擴展名：“COM”、“EXE” 、“BMP” 、“WAV”,5,MATLAB中基本的低級文件I/O指令：,1打開和關(guān)閉文件 fopen、fclose 2格式讀寫 fprintf、fscanf、fgetl、fg

2、ets 3非格式讀寫 fread、fwrite 4文件定位和狀態(tài) feof、fseek、ftell、ferror、frewind,6,8.1.1文件的打開與關(guān)閉,1fopen函數(shù) fidfopen(filename，permission) fid,message=fopen(filename,permssion) filename,permission,machineformat=fopen(fid) fid =fopen(all) 2fclose函數(shù) status=fclose(fid) status=fclose(all) 例：打開一個名為std.dat的數(shù)據(jù)文件并進行讀操作，命令為： f

3、idfopen(my.txt,r),7,8.1.2格式化數(shù)據(jù)的讀寫,fprintf函數(shù) count=fprintf(fid,format , A .) fscanf函數(shù) A, count=fscanf(fid, format, size),8,例8-1,計算當x=0 1時f(x)=ex的值，并將結(jié)果寫入到文件my.txt中。 程序 x=0:0.1:1; y=x;exp(x);%y有兩行數(shù)據(jù) fid=fopen(my.txt,w); fprintf(fid,%6.2f %12.8fn,y); fclose(fid);,9,例8-2,從上例中生成的文件my.txt中讀取數(shù)據(jù)，并將結(jié)果輸出到屏幕。

4、程序 fid = fopen(my.txt,r); a,count = fscanf(fid,%f %f,2 inf); fprintf(1,%f %fn,a); fclose(fid); 輸出 同例8-1文件中的數(shù)據(jù)格式。,10,8.1.3 文件定位和文件狀態(tài),1feof函數(shù)：檢測文件是否已經(jīng)結(jié)束 status=feof(fid) 2ferror函數(shù)：用于查詢文件的輸入、輸出錯誤信息 msg=ferror(fid) 3frewind函數(shù)：使位置指針重新返回文件的開頭 frewind(fid) 4fseek函數(shù)：設(shè)置文件的位置指針 status=fseek(fid, offset, origi

5、n) 5ftell函數(shù)：用于查詢當前文件指針的位置 position=ftell(fid);,11,例8-3 輸出文件的大小。,程序 fid=fopen(my.txt,r); fseek(fid,0,eof); x=ftell(fid); fprintf(1,File Size=%dn,x); frewind(fid); x=ftell(fid); fprintf(1,File Position =%dn,x); fclose(fid);,輸出 File Size = 231 File Position = 0,12,8.1.4按行讀取數(shù)據(jù),1fgetl函數(shù)：按行從文件中讀取數(shù)據(jù)，但不讀取換行

6、符。 line=fgetl(fid) 2fgets函數(shù)：用于從文件中讀取行、保留換行符并把行作為字符串返回。 （1）line=fgets(fid) （2）line=fgets(fid,nchar),13,例8-4,編寫一個程序，用于讀取例8-1生成的數(shù)據(jù)。 程序 fid=fopen(my.txt,r); while feof(fid)%在文件沒有結(jié)束時按行讀取數(shù)據(jù) s=fgets(fid); fprintf(1,%s,s); end fclose(fid); 輸出 同例8-1文件中的數(shù)據(jù)格式。,14,8.1.5二進制數(shù)據(jù)文件的讀寫,fwrite函數(shù)：用于向一個文件寫入二進制數(shù)據(jù) count=f

7、write(fid, A, precision)。 fread函數(shù)：用于從文件中讀二進制數(shù)據(jù) A,count=fread(fid, size, precision) 注意：使用函數(shù)fread()和fwrite()讀寫文件時,必須以二進制方式打開文件,15,例8-5,將5行5列“魔方陣”存入二進制文件中。 程序 fid=fopen(my.dat,w); a=magic(5); fwrite(fid,a,long); fclose(fid);,16,例8-6,從二進制文件中讀取“魔方陣”。 程序 fid=fopen(my.dat,r); A,count=fread(fid, 5, inf, lon

8、g); fclose(fid); A,17,8.1.6 圖像、聲音文件的讀寫,1imread函數(shù)：從文件中讀入圖像 A = imread(filename,fmt) A, map = imread(filename,fmt) 2image函數(shù)：顯示圖像 image(A) 3imwrite函數(shù)：將圖像寫入文件 imwrite(A, filename, fmt) imwrite(A, map, filename, fmt),18,例8-7,顯示一幅真彩(RGB)圖像。 程序 x,map=imread(C:MATLAB7toolboxmatlabdemosstreet1.jpg); image(x)

9、;,19,例8-8 將圖像寫入文件,程序 x,map=imread(C:MATLAB7toolboxmatlabdemosstreet1.jpg); imwrite(x,my.bmp);%將圖像保存為真彩色的bmp x,map=imread(my.bmp); image(x);,20,8.1.6圖像、聲音文件的讀寫,4imfinfo函數(shù)：查詢圖像文件信息 innfo imflnfo(filename) 5wavread函數(shù)：用于讀取擴展名為“.wav”的聲音文件 y=wavread(file) y, fs, nbits=wavread(file) 6wavwrite函數(shù)：用于將數(shù)據(jù)寫入到擴展名

10、為“wav”的聲音文件中 wavwrite(y, fs, nbits, wavefile) 7wavplay函數(shù)：利用windows音頻輸出設(shè)備播放聲音 wavplay(y,fs),21,例8-9,讀取一個音頻數(shù)據(jù)文件，以不同頻率播放，并顯示聲音波形。 程序： y=wavread(C:MATLAB7toolboxsimulinksimdemossimgeneraltoilet.wav) plot(y); wavplay(y); wavplay(y,11025); wavplay(y,44100);,22,8.2 應用程序接口,MATLAB的外部接口應用包括如下內(nèi)容： （1）在MATLAB中調(diào)用

11、已有的C/C+語言代碼； （2）在C/C+語言中調(diào)用MATLAB的算法； （3）利用COM標準進行客戶/服務(wù)器模式開發(fā)； 例如在Visual Basic程序或者Microsoft Excel中調(diào)用MATLAB的算法 （4）在C/C+語言中讀寫MAT數(shù)據(jù)文件。,23,8.2.1 MEX文件,例8-10 簡單MEX文件示例mexHelloWorld.c。 程序： #include mex.h void mexFunction(int nlhs,mxArray *plhs,int nrhs,const mxArray *prhs) mexPrintf(Hello Matlab World!); ,2

12、4,8.2.2 MATLAB計算引擎,MATLAB的計算引擎應用就是利用MATLAB提供的一組接口函數(shù)，在用戶開發(fā)的C/C+語言應用程序中，通過某種通信機制后臺調(diào)用MATLAB應用程序以完成復雜的系統(tǒng)任務(wù)。,25,例8-11,設(shè)計一程序，在C/C+語言中調(diào)用mesh函數(shù)來繪制高斯矩陣的曲面。 解題步驟：,26,例8-11 程序：,#include #include engine.h void main() Engine *ep; int status = 0; / 打開計算引擎 ep = engOpen(NULL); if( ep = (Engine *)NULL ) printf(錯誤：無法

13、打開MATLAB計算引擎n ); exit(-1); / 執(zhí)行MATLAB指令 engEvalString(ep,mesh(peaks);); getchar(); / 關(guān)閉MATLAB計算引擎 status = engClose(ep); if(status != 0) printf(無法正常關(guān)閉MATLAB計算引擎n); exit(-1); ,27,8.2.3基于COM組件的接口編程,該方法的主要特點有： （1）應用程序完全脫離MATLAB工作環(huán)境； （2）MATLAB數(shù)學庫和工具箱中包括的各種各樣的函數(shù)，所以降低了編寫算法難度； （3）由于將算法程序做成了COM組件的形式，所以實現(xiàn)了算法

14、的保密。,28,8.2.4在C/C+語言中讀寫MAT數(shù)據(jù)文件,支持C/C+語言讀寫MAT文件的函數(shù)庫有下面幾個： 1打開數(shù)據(jù)文件matOpen MATFile * matOpen(const char *filename,const char *mode) 2關(guān)閉數(shù)據(jù)文件matClose int matClose(MATFile *mfp) 3獲取變量matGetVariable mxArray *matGetVariable(MATFile *mfp,const char *name) 4寫入數(shù)據(jù)matPutVariable int matPutVariable(MATFile *mfp,

15、const char *name,const mxArray *mp),29,擴展閱讀,8.3 結(jié)構(gòu)數(shù)組 8.4 元胞數(shù)組 8.5 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計,30,應用舉例,例8-12 在C/C+語言中調(diào)用MATLAB計算魔方陣，并將結(jié)果顯示到屏幕。,31,程序代碼1,#include engine.h #include void main() Engine *ep; double *p; mxArray *equation; int i = 0,j=0; int status = 0; / 打開計算引擎 ep = engOpen(NULL); if( ep = (Engine *)NULL ) pr

16、intf(錯誤：無法打開MATLAB計算引擎n ); exit(-1); ,32,程序代碼2,/ 執(zhí)行MATLAB指令 engEvalString(ep,A = magic(5);); equation=engGetVariable(ep,A); p=mxGetPr(equation); printf(nMATLAB 中計算magic(5)n); for(i=0;i5;i+) for(j=0;j5;j+) printf(%8.0lf,*(p+i+j*5); printf(n); / 關(guān)閉MATLAB計算引擎 status = engClose(ep); if(status != 0) prin

17、tf(無法正常關(guān)閉MATLAB計算引擎n); exit(-1); ,33,例8-13,34,程序代碼1,#include #include #include engine.h void main() Engine *ep; int status = 0; ep = engOpen(NULL); / 執(zhí)行MATLAB指令 double A=2, 3, 4, -1, 1, -1, 3, -5, 1,B=5,5,9; double *pa,*pb,*pc; mxArray *x,*y,*z;,35,程序代碼2,x=mxCreateDoubleMatrix(3,3,mxREAL); y=mxCreateDoubleMatrix(3,1,mxREAL); pa=mxGetPr(x); pb=mxGetPr(y); memcpy(pa,A,9*sizeof(double); memc