MATLAB基礎與實例進階-04

2023/2/3機械工業(yè)出版社Page1第4章MATLAB數據文件I/O【學習目標】了解導入向導的使用熟悉MATLAB文件的基本操作掌握MAT文件、二進制文件、文本文件、音/視頻文件的讀寫2023/2/3機械工業(yè)出版社Page2導入向導的使用4.1文件的基本操作4.2讀寫MAT文件4.3讀寫二進制文件4.4第4章MATLAB數據文件I/O讀寫文本文件4.5操作音頻/視頻文件4.62023/2/3機械工業(yè)出版社Page34.1導入向導的使用打開導入向導方式：執(zhí)行【File】菜單下的【ImportData】命令；在MATLAB命令行中，鍵入指令uiimport；執(zhí)行【Start】菜單下子菜單下的【ImportWizard】命令2023/2/3機械工業(yè)出版社Page44.1導入向導的使用2023/2/3機械工業(yè)出版社Page54.1導入向導的使用2023/2/3機械工業(yè)出版社Page64.1導入向導的使用2023/2/3機械工業(yè)出版社Page74.2文件的基本操作4.2.1文件的打開與關閉4.2.2文件的位置控制2023/2/3機械工業(yè)出版社Page81.文件的打開與關閉fopen函數的語法形式如下：fileID=fopen(filename)fileID=fopen(filename,permission)fileID=fopen(filename,permission,machineformat)fileID=fopen(filename,permission,machineformat,encoding)[fileID,message]=fopen(filename,...)2023/2/3機械工業(yè)出版社Page91.文件的打開與關閉函數各參數含義如下：filename：要打開的文件的名稱；permission：指定打開文件的模式，MATLAB中文件打開模式如表4-1所示；machineformat：指定文件中數據的數字格式；encoding：指定文件中數據的編碼方式；fileID：返回文件標識；message：返回打開文件的消息。2023/2/3機械工業(yè)出版社Page101.文件的打開與關閉permission說明r以只讀方式打開文件，該文件必須已存在r+以讀寫方式打開文件，該文件必須已存在w以只寫方式打開文件。該文件已存在則更新，不存在則創(chuàng)建新文件w+以讀寫方式打開文件。該文件已存在則更新；不存在則創(chuàng)建新文件a以只寫文件方式打開，把寫入的內容增加到文件的結尾，文件不存在則創(chuàng)建新文件a+以讀寫方式打開文件，把寫入的內容增加到文件的結尾，若文件不存在則創(chuàng)建新的文件W不進行自動洗帶的寫入數據（針對于磁帶機的特殊命令）A不進行自動洗帶的添加數據（針對于磁帶機的特殊命令）2023/2/3機械工業(yè)出版社Page111.文件的打開與關閉fclose語法形式如下：status=fclose(fileID)status=fclose('all')fileID：該參數為fopen函數返回的文件標識；status：該參數為操作返回的結果。如果操作成功，則返回0，否則返回-1；fclose('all')表示關閉所有已經打開的文件。2023/2/3機械工業(yè)出版社Page122.文件的位置控制函數名稱說明fseek設定指針在文件中的位置ftell獲得指針在文件中的位置frewind重設指針到文件起始的位置feof判斷指針是否在文件結束位置2023/2/3機械工業(yè)出版社Page132.文件的位置控制函數fseek常用的語法形式如下：fseek(fileID,offset,origin)status=fseek(fileID,offset,origin)函數各參數含義如下：fileID：該參數為fopen函數返回的文件指針；offset：該參數為整數型變量，表示相對于指定位置需要的偏移字節(jié)數，正數表示向文件末尾偏移，負數表示向文件開頭偏移，0表示沒有相對偏移；origin：該參數可以是特定字符串，也可以是整數，表示指針在文件中的起始位置。status：函數返回的狀態(tài)，0表示操作成功，-1表示操作失敗。2023/2/3機械工業(yè)出版社Page142.文件的位置控制

函數ftell用來獲得當前文件指針的位置，其具體的調用格式為：

position=ftell(fileID)position為返回值，表示當前文件指針的位置。position是以相對于文件開頭的字節(jié)數來表示的。如果返回值為-1，表示調用失敗。

函數frewind用于把文件指針重新設置到文件開頭，其語法形式如下：

frewind(fileID)函數feof用來判斷是否到達文件末尾，其語法形式如下：

status=feof(fileID)status為返回值，當到達文件末尾時，status為1；否則為0。2023/2/3機械工業(yè)出版社Page152.文件的位置控制【例4-3】文件內位置控制函數使用示例。%example4_3.m%clc;clearall;closeall;x=1:10filename='mydata.dat';fid=fopen(filename,'wb');%打開文件fwrite(fid,x,'int16'); %寫入數據fclose(fid); %關閉文件fid=fopen(filename,'rb');fseek(fid,5*2,'bof');%設定指針在文件中的位置y=fread(fid,2,'int16'); %讀取文件2023/2/3機械工業(yè)出版社Page162.文件的位置控制y=y.'pos=ftell(fid)/2%獲得當前文件指針的位置frewind(fid); %把文件指針重新設置到文件開頭z=fread(fid,10,'int16');%判斷是否到達文件末尾z=z.'status=feof(fid)2023/2/3機械工業(yè)出版社Page174.3讀寫MAT文件4.3.1MAT文件的寫入4.3.2MAT文件的讀取2023/2/3機械工業(yè)出版社Page18 mat文件是MATLAB專用的數據文件格式，以雙精度二進制格式保存數據。它由128字節(jié)的mat文件頭和其后的數據單元組成，文件頭包括MATLAB的版本號、數據和文件被創(chuàng)建的時間等信息。4.3讀寫MAT文件2023/2/3機械工業(yè)出版社Page19 MATLAB中使用save函數可以將工作區(qū)中的數據保存為mat文件： savefilename[listofvariable][options]1.MAT文件的寫入2023/2/3機械工業(yè)出版社Page201.MAT文件的寫入【例4-4】save函數使用示例。%example4_4.m%clc;clearall;closeall;x1=20;x2=30;x3=40;y1=0;%創(chuàng)建變量savexdatax1x2%將x1，x2保存到文件xdata中， %數據類型默認為mat數據格式savexdata2.datx1x2–ascii%將x1，x2以ascii格式保 %存到文件xdata2.dat中2023/2/3機械工業(yè)出版社Page21 MATLAB中使用load函數把磁盤中的mat文件數據讀入到工作區(qū)中： loadfilename[option]2.MAT文件的讀取2023/2/3機械工業(yè)出版社Page221.MAT文件的寫入【例4-5】load函數使用示例。將上例中兩個數據文件加載到MATLAB工作區(qū)中。>>loadxdata>>whosNameSizeBytesClassAttributesx11x18doublex21x18double>>loadxdata2.dat>>whosNameSizeBytesClassAttributesx11x18double2023/2/3機械工業(yè)出版社Page234.4讀寫二進制文件4.4.1二進制文件的寫入4.4.2二進制文件的讀取2023/2/3機械工業(yè)出版社Page241.二進制文件的寫入

函數fwrite以自定義格式把二進制數據寫入文件。函數的語法形式如下：fwrite(fileID,A)fwrite(fileID,A,precision)fwrite(fileID,A,precision,skip)count=fwrite(...)函數各參數含義如下：fileID：fopen函數返回的文件標識；A：需要寫入的數字或字符數組；skip：指定在每一次寫入輸出文件之前要跳過的字節(jié)數，如果數據類型為'bitn'或'ubitn'，則skip以比特為單位；count：返回寫入文件變量的數目。2023/2/3機械工業(yè)出版社Page251.二進制文件的寫入precision：該參數表示按指定的數據類型寫入，MATLAB支持的數據類型如表所示數據類型標識符說明數據類型標識符說明'char*1'8位字符'uint16'16位無符號整數'schar'8位有符號字符'uint32'32位無符號整數'uchar'8位無符號字符'uint64'64位無符號整數'int8'8位整數'float32'32位浮點數'int16'16位整數'float64'64位浮點數'int32'32位整數'bitn'n位帶符號整數(1≤n≤64)'int64'64位整數'ubitn'n位無符號整數(1≤n≤64)'uint8'8位無符號整數2023/2/3機械工業(yè)出版社Page261.二進制文件的寫入【例4-6】二進制文件寫入示例：產生一個正弦信號，以二進制方式將信號寫入文件中。filename='mywritedata.dat';x=1:500;y=100*sin(2*pi*0.02*x);

%產生正弦信號[fid,msg]=fopen(filename,'w');%以寫方式打開文件iffid>0count=fwrite(fid,y,'float64');disp([int2str(count)'valueswritten...']);status=fclose(fid);elsedisp(msg);end2023/2/3機械工業(yè)出版社Page272.二進制文件的讀取

函數fread以用戶自定義格式從文件中讀取二進制數據。函數的語法形式如下：A=fread(fileID)A=fread(fileID,sizeA)A=fread(fileID,sizeA,precision)A=fread(fileID,sizeA,precision,skip)A=fread(fileID,sizeA,precision,skip,machineformat)[A,count]=fread(...)2023/2/3機械工業(yè)出版社Page282.二進制文件的讀取函數各參數含義如下：fileID：fopen函數返回的文件標識；sizeA：指定讀取文件中變量的數目，也就是返回矩陣A的維數；precision：指定讀取的數據類型。2023/2/3機械工業(yè)出版社Page292.二進制文件的讀取【例4-7】二進制文件讀取示例：將上例中的數據文件讀入到工作區(qū)間。clc;clearall;closeall;filename='mywritedata.dat';[fid,msg]=fopen(filename,'r');%打開數據文件iffid>0[y,count]=fread(fid,'float64');%讀取數據文件disp([int2str(count)'valuesread...']);status=fclose(fid);elsedisp(msg);end2023/2/3機械工業(yè)出版社Page304.5讀寫文本文件4.5.1文本文件的寫入4.5.2文本文件的讀取2023/2/3機械工業(yè)出版社Page31函數說明csvread讀取以逗號作為間隔符的文本文件csvwrite保存數據到文本文件，以逗號作為間隔符dlmread按照指定的間隔符讀取文本文件的數據dlmwrte按照指定的間隔符將數據寫入文本文件textread按照指定的格式從文本文件中讀取數據文本文件的讀寫函數2023/2/3機械工業(yè)出版社Page321.文本文件的寫入函數dlmwrte將數據按照指定的間隔符寫入到文本文件中，函數的語法形式如下：dlmwrite(filename,M)dlmwrite(filename,M,'attrib1',value1,'attrib2',value2,...)dlmwrite(filename,M,'-append')函數各參數含義如下：filename：指定需要寫入的文件名；M：寫入的數據矩陣；‘attrib1’，‘attrib2’…：函數的屬性列表。'-append'：以追加的方式寫入文件。2023/2/3機械工業(yè)出版社Page331.文本文件的寫入函數csvwrite是以逗號為間隔將數據保存為文本文件，函數的語法形式如下：csvwrite(filename,M)csvwrite(filename,M,row,col)csvwrite是dlmwrite的一個特例，數據的分隔符為逗號，其余用法與dlmwrite類似。2023/2/3機械工業(yè)出版社Page342.文本文件的讀取函數dlmread用于讀取有分隔符的ASCII文件到矩陣函數中，函數的語法形式如下：M=dlmread(filename,delimiter)M=dlmread(filename,delimiter,R,C)M=dlmread(filename,delimiter,range)函數各參數含義如下：filename：指定具有分割標志的ASCII文件；delimiter：指定文件元素的分割符，默認分隔符使用逗號；R、C：指定了數據在文件中的左上角位置。range：定義的區(qū)域塊的數值，range=[R1C1R2C2]。也可以使用電子表格符號來指定，range='A1..B7'；2023/2/3機械工業(yè)出版社Page352.文本文件的讀取textread函數的語法形式如下：[A,B,C,...]=textread(filename,format)[A,B,C,...]=textread(filename,format,N)[...]=textread(...,param,value,...)函數各參數含義如下：filename：指定讀取的文件名；format：指定讀取數據的格式，textread支持的讀取數據格式如表4-6所示；N：當N為大于0的整數時，表示按format指定的數據格式讀取N次；當N小于0時，讀取整個文件的數據；A,B,C,...：返回的數據變量，括號里面變量的個數必須和format中定義的個數相同。2023/2/3機械工業(yè)出版社Page364.6操作音頻/視頻文件4.6.1音頻文件的導入導出與播放4.6.2視頻文件的導入導出與播放2023/2/3機械工業(yè)出版社Page371.音頻文件的導入導出與播放auread函數：讀取NeXT/Sun格式的音頻文件auwrite函數：寫入NeXT/Sun格式的音頻文件wavread函數：讀取WAVE格式的音頻文件wavwrite函數：寫入WAVE格式的音頻文件sound函數：音頻播放2023/2/3機械工業(yè)出版社Page381.音頻文件的導入導出與播放函數auread用于讀取NeXT/Sun格式的音頻文件，其常用的語法形式如下：y=auread(aufile)[y,Fs]=auread(aufile)[...]=auread(aufile,N)siz=auread(aufile,'size')函數各參數含義如下：aufile：指定讀取的音頻文件名稱；Fs：返回的音頻采樣率，單位為Hz；nbits：返回每個采樣點的比特數；N：從每個通道讀取前N個點；siz：返回音頻數據的實際大小，包括樣點數、通道數。2023/2/3機械工業(yè)出版社Page391.音頻文件的導入導出與播放與auread相對應的寫入操作是auwrite，其常用的語法形式如下：auwrite(y,aufile)auwrite(y,Fs,aufile)auwrite(y,Fs,N,aufile)auwrite(y,Fs,N,method,aufile)N：指定音頻的編碼比特，N的取值可以是8或16；method：指定音頻的編碼方法，可以是'mu'或'linear。2023/2/3機械工業(yè)出版社Page401.音頻文件的導入導出與播放WAVE格式的讀寫函數為wavread和wavwrite，wavread函數的常用語法形式如下：y=wavread(filename)[y,Fs,nbits]=wavread(filename)[y,Fs,nbits,opts]=wavread(filename)[...]=wavread(filename,N)[...]=wavread(filename,[N1N2])siz=wavread(filename,'size')2023/2/3機械工業(yè)出版社Page411.音頻文件的導入導出與播放WAVE格式的音頻文件寫入使用wavwrite，其常用語法形式如下：wavwrite(y,filename)wavwrite(y,Fs,filename)wavwrite(y,Fs,N,filename)2023/2/3機械工業(yè)出版社Page421.音頻文件的導入導出與播放【例4-13】音頻文件的讀取與播放示例。clc;clearall;closeall;file='myaudio.wav';[x,fs,bits]=wavread(file);%讀入聲音文件（*.wav）sound(x,fs,bits);%數據通過聲卡轉換為聲音n=length(x);t=0:1/fs:1/fs*(n-1);y=x(:,1);%左聲道信號波形數據plot(t,y);title(['左聲道聲音波形']);xlabel(['采樣點數']);2023/2/3機械工業(yè)出版社Page432.視頻文件的導入導出與播放視頻文件的導入導出

函數aviread讀取avi視頻文件得到MATLABmovie視頻幀，其常用的語法形式如下：mov=aviread(filename)mov=aviread(filename,index)其中index表示視頻幀的幀標記，返回的mov為MATLABmovie的結構體。2023/2/3機械工業(yè)出版社Page442.視頻文件的導入導出與播放視頻文件的導入導出函數avifile用于創(chuàng)建avi視頻文件，其常用的語法形式如下：aviobj=avifile(filename)avifile(filename,ParameterName,ParameterValue)其中ParameterName，ParameterValue指定了創(chuàng)建的視頻文件的各種參數，包括顏色模式、壓縮格式、質量等2023/2/3機械工業(yè)出版社