高級編程技術課件

1、第8章 高級編程技術1第1頁，共36頁。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構和元胞這兩種復雜數(shù)據(jù)類型了解面向對象編程的基本概念2第2頁，共36頁。主要內容8.1文件8.2 應用程序接口3第3頁，共36頁。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的控制符構成常見擴展名：“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”4第4頁，共36頁。MATLAB中基本的低級文件I/O指令：1打開和關閉文件fopen、fclose2格式讀寫fprintf、fsc

2、anf、fgetl、fgets3非格式讀寫fread、fwrite4文件定位和狀態(tài)feof、fseek、ftell、ferror、frewind5第5頁，共36頁。8.1.1文件的打開與關閉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

3、，命令為： fidfopen(my.txt,r)6第6頁，共36頁。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)7第7頁，共36頁。例8-1計算當x=0 1時f(x)=ex的值，并將結果寫入到文件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);8第8頁，共36頁。例8-2從上例中生成的文件my.tx

4、t中讀取數(shù)據(jù)，并將結果輸出到屏幕。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。9第9頁，共36頁。8.1.3 文件定位和文件狀態(tài)1feof函數(shù)：檢測文件是否已經結束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)：設置文件的位置指針status=fseek(fid,

5、 offset, origin) 5ftell函數(shù)：用于查詢當前文件指針的位置position=ftell(fid);10第10頁，共36頁。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 = 231File Position = 011第11頁，共36頁。8.1.4按行讀取數(shù)據(jù)1fgetl函數(shù)

6、：按行從文件中讀取數(shù)據(jù)，但不讀取換行符。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) 12第12頁，共36頁。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)%在文件沒有結束時按行讀取數(shù)據(jù) s=fgets(fid); fprintf(1,%s,s);endfclose(fid);輸出 同例8-1文件中的數(shù)據(jù)格式。13第13頁，共36頁。8.1.5二進制數(shù)據(jù)文件的讀寫fwrite

7、函數(shù)：用于向一個文件寫入二進制數(shù)據(jù)count=fwrite(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14第14頁，共36頁。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);15第15頁，共36頁。例8-6從二進制文件中讀取“魔方陣”。程序fid=fopen(my.dat,r);A,

8、count=fread(fid, 5, inf, long);fclose(fid);A16第16頁，共36頁。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) 17第17頁，共36頁。例8-7顯示一幅真彩(RGB)圖像。程序x,map=imread(C:MATLAB7toolbo

9、xmatlabdemosstreet1.jpg);image(x);18第18頁，共36頁。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bmpx,map=imread(my.bmp);image(x);19第19頁，共36頁。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, nb

10、its=wavread(file) 6wavwrite函數(shù)：用于將數(shù)據(jù)寫入到擴展名為“wav”的聲音文件中wavwrite(y, fs, nbits, wavefile) 7wavplay函數(shù)：利用windows音頻輸出設備播放聲音wavplay(y,fs)20第20頁，共36頁。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);21第21頁，共3

11、6頁。8.2 應用程序接口 MATLAB的外部接口應用包括如下內容：（1）在MATLAB中調用已有的C/C+語言代碼；（2）在C/C+語言中調用MATLAB的算法；（3）利用COM標準進行客戶/服務器模式開發(fā)；例如在Visual Basic程序或者Microsoft Excel中調用MATLAB的算法（4）在C/C+語言中讀寫MAT數(shù)據(jù)文件。22第22頁，共36頁。8.2.1 MEX文件例8-10 簡單MEX文件示例mexHelloWorld.c。程序：#include mex.hvoid mexFunction(int nlhs,mxArray *plhs,int nrhs,const mx

12、Array *prhs)mexPrintf(Hello Matlab World!);23第23頁，共36頁。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用MATLAB應用程序以完成復雜的系統(tǒng)任務。 24第24頁，共36頁。例8-11設計一程序，在C/C+語言中調用mesh函數(shù)來繪制高斯矩陣的曲面。解題步驟：25第25頁，共36頁。例8-11 程序：#include #include engine.hvoid main()Engine *ep;int status = 0;/ 打開計

13、算引擎ep = engOpen(NULL);if( ep = (Engine *)NULL )printf(錯誤：無法打開MATLAB計算引擎n );exit(-1);/ 執(zhí)行MATLAB指令engEvalString(ep,mesh(peaks););getchar();/ 關閉MATLAB計算引擎status = engClose(ep);if(status != 0)printf(無法正常關閉MATLAB計算引擎n);exit(-1);26第26頁，共36頁。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

14、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)了算法的保密。27第27頁，共36頁。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matOpenMATFile * matOpen(const char *filename,const char *mode)2關閉數(shù)據(jù)文件matCloseint matClose(MATFile *mfp)3獲取變量matGetVariablemxArray *matGetVariable(MATFile *mfp,const char *name)

15、4寫入數(shù)據(jù)matPutVariableint matPutVariable(MATFile *mfp, const char *name,const mxArray *mp)28第28頁，共36頁。擴展閱讀8.3 結構數(shù)組8.4 元胞數(shù)組8.5 面向對象程序設計29第29頁，共36頁。應用舉例例8-12 在C/C+語言中調用MATLAB計算魔方陣，并將結果顯示到屏幕。30第30頁，共36頁。程序代碼1#include engine.h#include void main()Engine *ep;double *p;mxArray *equation;int i = 0,j=0;int stat

16、us = 0;/ 打開計算引擎ep = engOpen(NULL);if( ep = (Engine *)NULL )printf(錯誤：無法打開MATLAB計算引擎n );exit(-1);31第31頁，共36頁。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);/

17、 關閉MATLAB計算引擎status = engClose(ep);if(status != 0)printf(無法正常關閉MATLAB計算引擎n);exit(-1);32第32頁，共36頁。例8-1333第33頁，共36頁。程序代碼1#include #include #include engine.hvoid 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;34第34頁，共36頁。程序代碼2x=mxCreateDoubleMatrix(3,3,mxREAL);y=mxCreateDoubleMatrix(3,1,mxREAL);pa=mxGetPr(x);pb=mxGetPr(y);memcpy(pa,A,9*sizeof(double);memcpy(p