《Matlab App Designer设计入门及实战》课件 第2章 MATLAB常用文件操作

第2章MATLAB常用文件操作本章要点

本章主要讲解MATLAB常用文件的读取与写入，具体包括：Mat文件、Txt文件、Excel文件和图像文件的读取与写入。其中，数据输入是指从磁盘文件或剪贴板中获取数据，加载到MATLAB工作空间；数据输出是指将MATLAB工作空间的变量保存到文件中。通过这些功能的讲解，读者可以清晰地掌握各种常见文件的使用方法，并在后续章节MATLABAppDesigner设计中，可以简便地通过MATLABAppDesigner软件调用以上常用文件。本章要点：⑴Mat常用文件操作。⑵Txt文件的读取与写入。⑶Excel文件的读取与写入。⑷图像文件的读写。学习目标：⑴熟悉Mat文件的写入与读取方法。⑵掌握常用文件Txt文件的读取与写入方法。⑶熟悉xlsfinfo、xlswrite、xlsread函数的调用方法。⑷了解图像文件的基本分类。⑸熟悉imread、imwrite、imfinfo函数的调用方法。2.1Mat常用文件操作MATLAB通过Mat文件这种特殊的数据格式文件保存工作空间中的变量。Mat文件是一种双精度、二进制的MATLAB格式文件，扩展名为.mat，因此对于.mat文件的操作是必须掌握的。

Mat文件具有可移植性。一台机器上生成的Mat文件，在另一台装有MATLAB的机器上可以正确读取，而且保留不同格式所允许的最高精度和最大数值范围，它们也能被MATLAB之外的其他程序（如C或FORTRAN程序）读写。2.1.1Mat文件的写入Mat文件分为两部分：文件头部和数据。文件头部主要包括一些描述性文字和相应的版本标识，数据依次按数据类型、数据长度和数据内容三部分保存。将数据输出到Mat文件使用save函数，其调用格式如表2-1所示。2.1Mat常用文件操作2.1.1Mat文件的写入表2-1

save函数调用格式函数调用格式函数格式说明save将工作空间中所有变量保存到当前目录下的文件：MATLAB.matsavefilename将工作空间中所有变量保存到当前目录下的文件：filename.matsavefilenamex1x2...xn将变量x1,x2,...,xn保存到当前目录下的文件：filename.matsave('filename','-struct','s')保存结构体s的所有字段为文件filename.mat里的独立变量save('filename','-struct','s','f1','f2',...)保存结构体s的指定字段为文件filename.mat里的独立变量savefilenames*将工作空间中s开头的变量全部保存到filename.mat中；*为通配符save('filename',...)save指令的函数格式用法save(...,'format')按照不同的输出格式format来保存数据2.1Mat常用文件操作2.1.1Mat文件的写入MATLAB有很多不同的保存数据的方式，下面分别介绍。⑴首先产生数据，如图2-1(a)所示，程序命令如下：>>clc,clear,closeallwarningoffx=randn(100,1);⑵进行数据保存，如图2-1(b)所示，程序命令如下：savex.matx⑶也可以将x这个数据保存到y.mat中，如图2-1(c)所示，程序命令如下：savey.matx(a)产生数据(b)数据保存1(c)数据保存2图2-1

.mat文件保存2.1Mat常用文件操作2.1.1Mat文件的写入

MATLAB工作区存储着不同名称对应的数据包，用户可以右击选择【另存为】保存，具体如图2-2所示。

MATLAB默认的数据保存文件名为MATLAB.m，用户也可进行修改，例如修改为lk，单击【保存】按钮，在工作文件夹路径下可得到lk.mat文件，如图2-3所示。图2-2

另存数据图2-3

lk.mat文件2.1Mat常用文件操作2.1.1Mat文件的写入对于工作区的数据，也可以选择多个数据包，一起打包保存，如图2-4所示。图2-4多个数据打包保存2.1Mat常用文件操作2.1.2Mat文件的读取从Mat文件中加载数据到工作空间使用load函数，如表2-2所示。表2-2

load函数调用格式函数调用格式函数格式说明load加载MATLAB.mat中所有变量，如果加载前已存在同名变量，则覆盖loadfilename加载filename.mat中所有变量，如果加载前已存在同名变量，则覆盖load('filename','X','Y','Z')加载filename.mat中变量X、Y、Z，如果加载前已存在同名变量，则覆盖loadfilenames*加载filename.mat中以s开头的变量，如果加载前已存在同名变量，则覆盖load('-mat','filename')将文件当作Mat文件加载；如果不是Mat文件，返回错误load('-ascii','filename')将文件当作ASCII文件加载；如果不是数字文件，返回错误S=load(...)load指令的函数格式用法注意：除非必须与非MATLAB程序进行数据交换，存储和加载文件时，都应用MATLAB文件格式。这种格式高效且移植性强，保存了所有MATLAB数据类型的细节。2.1Mat常用文件操作2.1.2Mat文件的读取下面介绍一个数据加载的过程。首先进行MATLAB工作区和命令窗口的清理工作。clc,clear,closeallwarningofffeaturejitoff加载数据文件有以下三种方法：⑴采用load函数进行加载：load('x.mat')⑵也可输入如下命令：loadx.mat⑶用户也可以双击选择的数据文件，则MATLAB命令窗口自动生成代码：load('data.mat')

另外，利用load函数加载数据，速度较快，可以节约程序执行时间。load函数有助于提高系统执行效率，节约CPU损耗时间，特别是在循环读取图像数据时，可以事先将许多图像数据保存在一个cell细胞体中。2.2Txt文件的读取与写入

Txt文件也是我们常用的文本文件，文本文件的一个好处是可以清楚字符串的格式，并且Txt文件的保存数据和读取数据的快捷性受到业界的支持，本节着重讲解Txt文件的读取与写入操作方法。2.2Txt文件的读取与写入2.2.1Txt文件的打开

MATLAB对于这种常见的Txt文本提供了读取功能。在当前文件夹右击，单击【打开】选项，如图2-5所示，即可弹出类似于MATLAB脚本文件的文件窗口，如图2-6所示，脚本文件内容不会出现乱码，MATLAB软件完全兼容Txt文件。也可以在当前文件夹右击，单击【在MATLAB外部打开】选项，则采用文本文件查看模式，如图2-7所示。图2-5

图2-6

图2-7

2.2Txt文件的读取与写入2.2.2Txt文件数据的导入

Txt文件数据的导入，首先按照Txt文件的打开方式，采用MATLAB读取该文本数据。选择【导入数据】选项，如图2-8所示，即可生成如图2-9所示内容，可发现导入的数据自动以VarName1命名，以此类推为VarName2、VarName3...等。图2-8

导入数据界面图2-9

外部导入2.2Txt文件的读取与写入2.2.2Txt文件数据的导入

在如图2-9所示界面中选择【导入所选内容】，单击【生成脚本】命令，得到相应的脚本文件如图2-10所示。图2-10脚本文件2.2Txt文件的读取与写入2.2.2Txt文件数据的导入

【例2-1】试利用load和save函数，读写Txt文件中的数据。若文件matrix.txt中存储了一个如图0-11所示的矩阵，将该数据提取出来，存到变量b中：b=load('matrix.txt')b=

1000

0100

0010

0001图1-11

matrix文本文件将生成的变量b存入b.txt中：saveb.txtb-asciitypeb.txt1.0000000e+000.0000000e+000.0000000e+000.0000000e+000.0000000e+001.0000000e+000.0000000e+000.0000000e+000.0000000e+000.0000000e+001.0000000e+000.0000000e+000.0000000e+000.0000000e+000.0000000e+001.0000000e+002.3Excel文件的读取与写入

Excel是较为常见的存储和处理数据的软件，虽然其本身具有强大的数据处理能力，但是在大数据背景下，Excel已经不能很好地胜任目前的数据计算任务，这时就需要与MATLAB等软件相结合进行数据处理，然后将计算结果写入到Excel中。因此，Excel文件与MATLAB软件之间数据的传递方法就显得尤为重要。本节讲解Excel文件的读取与写入操作方法。

Excel文件和Txt文件一样，可以很好地保存数据并显示数据，实现Excel数据的传输和MATLAB的对接，将会对数据处理提供便利。读写Excel文件的相关函数如表2-3所示。表2-3

读写Excel文件的相关函数函数说明xlsfinfo检查文件是否包含Excel表格xlswrite写Excel文件xlsread读Excel文件2.3Excel文件的读取与写入

MATLAB数据导入功能是很强大的，其具有很强的兼容性，能够对几乎所有的数据类型进行导入操作。Excel数据的读取主要讲解xlsfinfo函数和xlsread函数。2.3.1Excel数据的读取1.xlsfinfo函数

xlsfinfo函数调用格式为：

type=xlsfinfo('filename')或xlsfinfofilename

如果指定文件filename能被xlsread读取，则返回字符串'MicrosoftExcelSpreadsheet'；否则为空。

[type,sheets]=xlsfinfo('filename')

如果指定文件filename能被xlsread读取，则返回type='MicrosoftExcelSpreadsheet'；否则返回为空。Sheets为字符串单元数组名，它包含文件中每个工作表的名称，如sheet1、sheet2等。2.3Excel文件的读取与写入

【例2-2】利用上述xlsfinfo三种调用格式，调用data.xlsx文件和no.docx文件，并观察返回内容。2.3.1Excel数据的读取程序输入命令如下：>>type=xlsfinfo('data.xlsx')

type='MicrosoftExcelSpreadsheet'

xlsfinfo'data.xlsx'

ans='MicrosoftExcelSpreadsheet'

[type,sheets]=xlsfinfo('data.xlsx')

type='MicrosoftExcelSpreadsheet'sheets=1×2cell数组{'Sheet1'}{'Sheet2'}

type=xlsfinfo('no.docx')

type=

空的0×0char数组2.3Excel文件的读取与写入2.3.1Excel数据的读取2.xread函数xread调用格式为：num=xlsread('filename')从Excel文件filename的第1个工作页中读取所有的数值到double型数组num中。它忽略头行、头列、尾行和尾列的所有单元为文本的行列，其他单元中的文本全部读取为NaN。【例2-3】试利用xlsread函数读取data.xlsx文件。如图2-12所示为data.xlsx文件中的数据。图2-12

Excel文件中的数据2.3Excel文件的读取与写入2.3.1Excel数据的读取xread调用格式为：num=xlsread('filename')从Excel文件filename的第1个工作页中读取所有的数值到double型数组num中。它忽略头行、头列、尾行和尾列的所有单元为文本的行列，其他单元中的文本全部读取为NaN。【例2-3】试利用xlsread函数读取data.xlsx文件。如图2-12所示为data.xlsx文件中的数据。图2-12

Excel文件中的数据2.3Excel文件的读取与写入2.3.1Excel数据的读取程序命令如下：num=xlsread('data.xlsx')运行结果如下：num=1NaN3488452NaN4816123NaN7128194NaN341710265NaN132212566NaN162714407NaN78716478NaN223718669NaN2542206110NaN2847226811NaN3152247512NaN3413268213NaN3762288914NaN4067302315NaN4372322416NaN9077341102.3Excel文件的读取与写入2.3.1Excel数据的读取除上述调用方法外，xlsread函数还有其他的几种常见调用方法：⑴格式：num=xlsread('filename',-1)说明：手动框选要读取的数据块，返回到矩阵num中。注意：当输入上述程序命令后，自动跳转到Excel表格中，然后手动框选数据后，单击【确定】按钮即可。⑵格式：num=xlsread('filename',sheet)

说明：读filename中指定页的数据到矩阵N中。

注意：sheet指的是Excel中的第几个工作表，写数字1或2或3等即可。

⑶格式：num=xlsread('filename','range')

说明：读filename中指定页、指定区域的数据到矩阵N中。

注意：range指的Excel表格中的单元格范围，例如：A2:G2或者B2:G6。

⑷格式：[num,txt]=xlsread('filename')

说明：读filename中的数据，返回数值数据到double型数组num中，文本数据到字符串单元数组txt中。txt中对应数值数据的位置为空字符串。2.3Excel文件的读取与写入2.3.1Excel数据的读取例如：对于图2-12所示文件进行调用。程序命令如下：[num,txt]=xlsread('data.xlsx')运行结果如下：num=1NaN3488452NaN4816123NaN712819

......15NaN4372322416NaN907734110txt=17×6cell数组

列1至6{'序号'}{'销售团队'}{'第一季度'}{'第二季度'}

{'第三季度'}{'第四季度'}{0×0char}{'猛虎队'}{0×0char}

{0×0char}

{0×0char}

{0×0char}{0×0char}{'梦之队'}{0×0char}

{0×0char}

{0×0char}

{0×0char}{0×0char}{'GOGOGO队'}{0×0char}{0×0char}

{0×0char}

{0×0char}......{0×0char}{'Lucky队'}{0×0char}{0×0char}

{0×0char}

{0×0char}2.3Excel文件的读取与写入2.3.1Excel数据的读取⑸格式：[num,txt,raw]=xlsread('filename')说明：读filename中的数据，返回数值数据到double型数组num中，非数值的文本数据到字符串单元数组txt中，未处理的单元数据到字符串单元数组raw中。raw中包含数值数据和文本数据。2.3Excel文件的读取与写入2.3.1Excel数据的读取例如对于图2-12所示文件进行调用。程序命令如下：

[num,txt,raw]=xlsread('data.xlsx')运行结果如下：raw=17×6cell数组

{'序号'}{'销售团队'}{'第一季度'}{'第二季度'}{'第三季度'}{'第四季度'}{[1]}{'猛虎队'}{[34]}{[88]}{[4]}{[5]}{[2]}{'梦之队'}{[4]}{[81]}{[6]}{[12]}{[3]}{'GOGOGO队'}{[7]}{[12]}{[8]}{[19]}{[4]}{'Dream队'}{[34]}{[17]}{[10]}{[26]}{[5]}{'多乐队'}{[13]}{[22]}{[12]}{[56]}{[6]}{'野狼队'}{[16]}{[27]}{[14]}{[40]}{[7]}{'铁娘子队'}{[78]}{[7]}{[16]}{[47]}{[8]}{'牛气冲天队'}{[22]}{[37]}{[18]}{[66]}{[9]}{'虎虎生威队'}{[25]}{[42]}{[20]}{[61]}{[10]}{'猪猪侠队'}{[28]}{[47]}{[22]}{[68]}{[11]}{'GPU队'}{[31]}{[52]}{[24]}{[75]}{[12]}{'攀攀队'}{[34]}{[13]}{[26]}{[82]}{[13]}{'摇摆队'}{[37]}{[62]}{[28]}{[89]}{[14]}{'心理师队'}{[40]}{[67]}{[30]}{[23]}{[15]}{'战神队'}{[43]}{[72]}{[32]}{[24]}{[16]}{'Lucky队'}{[90]}{[77]}{[34]}{[110]}2.3Excel文件的读取与写入2.3.2Excel数据的写入

MATLAB提供了Excel读取功能，同样也有Excel写入数据能力。MATLAB提供xlswrite函数供用户调用，其调用格式为：

xlswrite('filename',M)

将矩阵或字符串单元数组M写入Excel文件filename中。例如，输入程序命令如下：

xlswrite('number.xlsx',[123;456])

程序运行结果如图2-13所示，number.xlsx文件写入了命令中的数据。图2-13

写Excel文件2.3Excel文件的读取与写入2.3.2Excel数据的写入

观察上述方法，只能将数据写入Excel文件的默认位置，当用户想将数据写入指定的sheet中，其调用格式为：

xlswrite('filename',M,sheet)

其中，sheet可为一个double型的正整数，表示工作页序号；sheet也可以为一个带引号的字符串，表示工作页的名称。

注意：若sheet表示的工作页不存在，将新建一个工作页。此时MATLAB或显示警告信息：

Warning：Addedspecifiedwordsheet.2.3Excel文件的读取与写入2.3.2Excel数据的写入【例2-4】请利用xlswrite函数，将数组M=[123;456;789]写入example.xlsx文件中名为“矩阵”的工作表中。输入程序命令如下：xlswrite('example.xlsx',[123;456;789],'矩阵')example.xlsx文件在程序运行前如图2-14所示，程序运行后如图2-15所示。图2-14

Excel文件原数据图2-15写入Excel数据后2.3Excel文件的读取与写入2.3.2Excel数据的写入如果在指定sheet工作表中的指定单元格写入内容，其调用格式为：xlswrite('filename',M,sheet,'range')其中，sheet默认将M写入第1个工作表中。range指定单元格范围，即左上角单元格名称和右下角单元格名称，如：D2:F4。range指定的矩形范围大小应该等于M的尺寸大小。例如：xlswrite('apple.xlsx',[123;456;789],3,'D2:F4')产生的数据如图2-16所示。图2-16

在指定位置写入数据有时需要在完成写操作后，返回完成状态。写操作成功时status=1，否则status=0，其调用格式为：status=xlswrite('filename',...)返回写操作的完成状态和写操作过程中产生的警告或错误信息。其调用格式为：[status,message]=xlswrite('filename',...)2.3Excel文件的读取与写入2.3.2Excel数据的写入【例2-5】当前目录下有一个Excel文件score.xlsx，如图2-17所示。图2-17

score.xlsx的数据信息要求实现以下功能：⑴利用xlswrite函数，添加李某成绩：姓名：李星星；学号：6；测试成绩：80；期中成绩：90；期末成绩：98⑵命令行输入学生序号或姓名，查询学生全部成绩，当输入quit时退出循环。2.3Excel文件的读取与写入2.3.2Excel数据的写入【解析】问题1可以直接采用xlswrite函数解决问题，程序命令如下：s={'李星星','6','80','90','98'};xlswrite('score.xlsx',s,1,'A7:E7')运行结果如图2-18所示。图2-18

写入数据到score.xlsx2.3Excel文件的读取与写入2.3.2Excel数据的写入问题2采用input函数获取用户输入，用xlsread函数将相关学生信息读取出来。while1

str=input('\n请输入学生序号或姓名:','s');

ifisequal(str,'quit')%如果输入quit时推出循环

break

end

str2=str2num(str);%将输入关键字转化为数值

[numtxt]=xlsread('score.xlsx');%读取Excel文件

ifisempty(str2)%如果输入的关键字是姓名

n=find(strcmp(txt(2:end,1),{str}));%找出第几个学生

else

n=str2;%若为学号，找出第几个学生

end

fprintf(1,'姓名:%s序号:%d测试成绩:%d期中成绩:%d期末成绩:%d\n',txt{n+1},num(n,:));end2.3Excel文件的读取与写入2.3.2Excel数据的写入运行结果如下：请输入学生序号或姓名:3姓名:刘星星序号:3测试成绩:90期中成绩:95期末成绩:98请输入学生序号或姓名:王虎姓名:王虎序号:4测试成绩:80期中成绩:85期末成绩:75请输入学生序号或姓名:quit>>2.4图像文件的读写MATLAB具有强大的图像处理功能，并且MATLAB图像处理工具箱继承了很多图像处理的算法，为用户提供了很多便利。在MATLAB中，要想对一幅图像或者文件进行处理，首要步骤就是对图像或者文件进行读取，然后进行处理，最后保存处理后的图像。其中，MATLAB读写图像文件的函数如表2-4所示。表2-4

读写图像文件的函数函数调用格式函数说明imreadA=imread(filename,fmt)[X,map]=imread(filename,fmt)[...]=imread(filename)读图像文件filename。如果文件不在当前目录，filename中应包含文件路径。fmt为图像文件格式，如果默认，MATLAB会根据后缀名识别图像格式imwriteimwrite(A,filename,fmt)imwrite(X,map,filename,fmt)imwrite(...,filename)以格式fmt写图像数据A到图像文件filename，A可为m×n（灰度图像）或m×n×3（彩色图像）数组，fmt默认，格式依据filename后缀名识别imfinfoinfo=imfinfo(filename,fmt)info=imfinfo(filename)返回图像文件的信息2.4图像文件的读写在用MATLAB查询图像信息之前，要对常见的图像格式有一定的了解，常见的图像文件格式如表2-5所示。2.4.1图像文件的查询表2-5

常见的图像格式格式格式说明

格式格式说明'bmp'包括1、8和24位不压缩图像

'jpg'or'jpeg'8、12和16位基线的JPEG图像'gif'8位图像

在图像处理中，可以利用imfinfo函数来获取一张图片的具体信息，具体调用方法如表2-4所示。所获取图像的具体信息包括：图片的格式、尺寸、颜色数量、修改时间等等。其中，函数fmt对应于所有图像处理工具箱所支持的图像文件格式。由此函数获取的图像信息主要有：filename（文件名）、fileModDate（最近修改时间）、fileSize（文件大小）、format（文件格式）、formatVersion（文件格式的版本号）、width（图像的宽度）、height（图像高度）、bitDepth（每个像素的位数）、colorType：truecolor（图像类型）等。2.4图像文件的读写【例2-6】利用imfinfo函数获取图像信息示例。2.4.1图像文件的查询程序命令如下：imfinfo('MATLAB.jpg')ans=Filename:'D:\book\MATLAB.jpg'FileModDate:'25-Jan-202212:38:10'FileSize:10810Format:'jpg'FormatVersion:''Width:373Height:233BitDepth:24ColorType:'truecolor'FormatSignature:''NumberOfSamples:3CodingMethod:'Huffman'CodingProcess:'Sequential'Comment:{}2.4图像文件的读写MATLAB提供了非常重要的用于图像文件读取的指令函数imread，其常见调用格式如表2-4所示。imread读取图像的RGB值并存储到一个M×N×3的整数矩阵中，元素值范围为[0,255]。M×N×3的整数矩阵可以想象成3个重叠在一起的颜色模板，每个模板上有M×N个点。图像的像素大小为M×N，每个像素点对应有3个在[0,255]范围内的值，分别表示该点的R、G、B值。2.4.2图像文件的读取2.4图像文件的读写【例2-7】利用imread函数读取图像示例。2.4.2图像文件的读取程序命令如下：closeall;clearall;clc;I1=imread('girl.png');I2=imread('cat.jpg');I3=imread('D:\sunflower.jpg');set(0,'defaultFigurePosition',[100,100,1000,500]);%修改图像位置的默认设置set(0,'defaultFigureColor',[111]);%修改图像背景颜色的设置figure;subplot(1,3,1),imshow(I1);title('显示灰度图像');subplot(1,3,2),imshow(I2);title('显示RGB图像');subplot(1,3,3),imshow(I3);title('显示非当前路径下的图像');2.4图像文件的读写运行结果如图2-19所示。2.4.2图像文件的读取图2-19

图像的读取2.4图像文件的读写将图片写入坐标轴，可使用imshow或image函数。imshow或image函数都会产生一个图像对象，它们的区别如下：

⑴imshow的两种用法imshow(filename)：将指定的图片读入坐标轴内；imshow(Data)：将颜色矩阵Data映射到坐标轴内。若当前窗口存在坐标轴，imshow会将图像显示在当前坐标轴内；若当前窗口不存在坐标轴，imshow会产生一个隐藏的坐标轴，并将图像显示其中。2.4.2图像文件的读取⑵image函数用法，例如，输入程序命令如下：colorData=imread(filename);%获取图像数据image(colorData);%将图像数据铺满坐标轴⑶imshow(filename)等同于：colorData=imread(filename);%获取图像数据imshow(colorData);%将图像数据等比例缩放，显示到坐标轴2.4图像文件的读写⑷imshow不会扩展图像数据，即不会拉伸图像使其铺满坐标轴，而是改变坐标轴宽高比使其适应图像数据；image不会改变坐标轴的大小尺寸，而是扩展填充图像矩阵，使其铺满坐标轴区域。为避免图片失真，一般用imshow比较多。2.4.2图像文件的读取如果要将图像数据写到最标轴内，可使用image函数，调用格式为：image(colorData)将图像数据colorData写到坐标轴内，作为坐标轴的背景图片。例如，首先产生一个坐标轴，程序命令如下：axes将图像数据colorData写入刚创建的坐标轴内，程序命令如下：colorData=imread('cat.jpg');image(colorData)隐藏坐标轴，程序命令如下：axisoff得到的图像如图2-20所示。图2-20

读取图像坐标轴2.4图像文件的读写

在MATLAB中，用函数imwrite来存储图像文件，其常用