MATLAB/Simulink/C语言/C++/VC++ 编程援助
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还可以为公司和科研单位设计各类算法，欢迎前来咨询！
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大
天
航
空
航
北
京
社
版
出
学
MATLAB 开发实例系列图书
MATLABGUI设计学习手记
出
编著
北
京
航
空
航
天
大
学
罗华飞
版
社
(第 2 版 )
内 容 简 介
本书在第 1 版的基础上,完善了全 书 知 识 结 构,突 出 了 GUI设 计 重 点,对 读 者 经 常 遇 到 的 38
个问题作了透彻的解答,并提炼 出 13 个 专 题 作 了 详 尽 的 介 绍,最 后 配 以 长 达 17.
5小时的免费视
频教程对书中专题和答疑部分进行了全面细致的讲解。本书由浅入深、循序渐进地介绍了 GUI设
计的基础知识和技巧,旨在使读者在较短时间内熟练掌握 GUI设计的精要所在。
本书首先介绍了 GUI设计的预备知识;然后详细讲 解 了 GUI对 象 的 属 性 及 两 种 创 建 GUI的
方法:采用函数创建和采用 GUIDE 创建;之后深入讲解了 Ac
t
i
veX 控件、定 时 器、串 口 及 mc
c编 译
的相关知识;最后,书中给出两个 综 合 实 例,供 读 者 研 究 学 习。 书 中 穿 插 了 大 量 的 图 表 和 例 题,方
便读者边查边练。
本书适合需要短时间内迅速掌握 MATLABGUI设计的初 学 者,也 可 作 为 相 关 专 业 师 生 或 工
程开发人员的参考手册。
大
Ⅲ.① 算法语言—程序设计
天
Ⅳ.①TP312
Ⅱ.① 罗…
学
I
SBN978 7 5124 0292 8
Ⅰ.①M…
版
出
MATLABGUI设计学习手记/罗华飞编著 .
2版
.
- 北京:北京航空航天大学出版社,
2011.
2
社
图书在版编目(
CIP)数据
航
北
京
版权所有,侵权必究。
空
航
中国版本图书馆 CIP 数据核字(
2010)第 247035 号
MATLABGUI设计学习手记(第 2 版)
罗华飞 编著
责任编辑
陈守平
*
北京航空航天大学出版社出版发行
//www.
北京市海淀区学院路 37 号(邮编 100191) h
t
t
bua
ap
r
e
s
s.
c
om.
cn
p:
发行部电话:(
010)
82317024 传真:(
010)
82328026
读者信箱:bhp
r
e
s
s@263.
ne
t
有限公司印装
邮购电话:(
010)
82316936
各地书店经销
*
开本:
787×1092 1/16 印张:
36.
75 字数:
941 千字
2011 年 2 月第 1 版 2011 年 2 月第 1 次印刷
印数:
6000 册
I
SBN978 7 5124 0292 8 定价:
69.
80 元 (含光盘)
前
言 (第 2 版 )
本书是《MATLAB GUI设计学习手记》的修订版。修订版在第 1 版的基础上,做了如下
改进:
① 修正了第 1 版所有的已知错误,并删除了部分不够经典的例题。
② 增加了专题分析、答疑精选等内容。书中包含有大量知识点和经典例题,并随书赠送1
张视频教学光盘,内附所有 源 代 码(均 在 MATLAB2010b 环 境 下 运 行 通 过),以 及 17.
5小时
的视频讲座(本人亲自主讲,手把手教你设计 GUI),另有书中所涉及基础知识的 33 小时视频
讲座,读者可到 MATLAB 中文论坛免费下载。保证全书讲解透彻、内容由浅入深。
③ 规 范 了 代 码 的 结 构、可 读 性,优 化 了 代 码 的 效 率。 添 加 了 大 量 的 注 释,注 释 量 超
过 50% 。
社
本书共分 11 章,每章(第 3 章和最后 3 章除外)依次由以下 4 节内容组成:知识点归纳、重
版
难点讲解、专题分析和精选答疑。知识点归纳详细全面地介绍了本章的内容与知识点,容易理
出
解错的知识点用【注意】标明,个别地方配以典型例题讲解;重难点讲解简要概括了本章的重点
学
和难点,便于读者重点掌握;专题分析系统全面地对 某 个 知 识 点 进 行 专 门 讲 解,达 到 一 针 见 血
大
的目的;精选答疑筛选出读者在学习过程中经常遇到的问题,配合习题进行解答。本书包含大
天
量的例题,建议读者先自行将例题完成,然后参考例题解析,并配合本书附赠的视频教程,分析
比较程序代码。这样边学边练,可以进一步牢固地掌握 GUI设计技巧和方法。
空
航
第 1 章:
GUI设计预备知识。本章 主 要 介 绍 了 MATLAB 的 基 本 程 序 元 素、几 种 GUI设
计中经常使用的数据类型和矩阵操作函数,以及程序设计的 5 种句型(
f
o
r、
wh
i
l
e 循环结构,
i
f、
京
航
swi
t
ch 条件分支结构和t
r
a
t
ch 结构)。之后以专题形式,分别讲解了 MATLAB 的编程风
y…c
格、代码优化以及基于 MATLAB7.
11 的 M 文件编程小技巧。
北
/O。本章主要介绍了文件I
/O 操作的相关函数,分为高级文件I
/O 和低级
第 2 章:文件I
/O 两 部 分。 高 级 文 件 I
/O 介 绍 了 读 写 MAT 或 ASCI
文件I
I 文 件、读 写 TXT 文 件、读 写
/O 介 绍 了 读 写 二 进
Exc
e
l文件、读写图像文件及读写音频文件的方 法 及 相 关 函 数;低 级 文 件 I
制文件和读写文本文件的方法及相关函数。之后以 专 题 形 式,全 面 讲 解 了 读 写 文 本 文 件 的 技
巧和方法。
第 3 章:二维绘图简介。本章主要介绍了与 GUI设计密切相关的线性二维绘图及其相关
函数、绘图工具函数和绘图注释函数。二维绘图函数常用于 GUI设计中的数据可视化模块。
第 4 章:句柄图形系统。本章主要介绍了句柄图形对象的概念及其操作函数,各种句柄图
形对象的创建方法、属性及含义。之 后 以 专 题 形 式,全 面 讲 解 了 超 文 本 标 记 语 言 (HTML)在
MATLAB 中的应用、表格设计及坐标轴设计。本章是 GUI设计的重点内容,需要熟练掌握。
第 5 章:预定义对话框。本章介绍了 MATLAB 环境下可调用的所有预定义对话框,包括
公共对话框和 MATLAB 自 定 义 的 对 话 框。 之 后 以 专 题 形 式,详 细 介 绍 了 预 定 义 对 话 框 在
GUI设计中的应用。预定义对话框使得 GUI设计更加直观、灵活。
第 6 章:采 用 GUIDE 建 立 GUI。本 章 首 先 介 绍 了 采 用 GUIDE 建 立 GUI的 方 法,GUI
的 M 文件构成、回调函数的分类 以 及 回 调 函 数 的 编 写 方 法,然 后 举 例 介 绍 了 GUIDE 环 境 下
GUI组件的使用方法。最后以专题形式,系统讲解了 GUI对 象 之 间 的 数 据 传 递 方 法,及 回 调
函数的应用实例。通过本章的学习,读 者 可 以 设 计 出 精 美 的 GUI界 面,实 现 复 杂 的 功 能。 本
章是 GUI设计的重点内容,需要熟练掌握。
第 7 章:
Ac
t
i
veX 控件。本章首先详细介绍 了 7 大 类 的 Ac
t
i
veX 控 件:
LED 状 态 显 示、七
段 LED 数码显示、表盘显示、线性测量、滑动条、进 度 条 和 选 项 卡,然 后 以 专 题 形 式,详 细 讲 解
了选项卡(
TabS
t
r
i
p)控件在 GUI设 计 中 的 应 用。 熟 练 掌 握 这 些 控 件,可 以 使 GUI的 界 面 更
加美观。本章是 GUI设计的精华之处,只 有 掌 握 了 Ac
t
i
veX 控 件 的 设 计,才 能 设 计 出 精 美 的
软件界面。
第 8 章:定时器。本章首先介绍了 GUI设计中定时器的使用方法,然后以专题形式,举例
讲解了定时器在 GUI 设 计 中 的 应 用。 熟 练 掌 握 定 时 器,可 以 实 现 更 复 杂、实 时 性 高 的 GUI
设计。
第 9 章:串口编程。本章首先介绍了 GUI设计中串口的使用方法,然后以专题形式,详细
讲解了串口在 GUI设计中的应用,并给出了一个串口通信助手的设计实例。
第 10 章:
mc
c编译。本章简要介绍了 GUI编译为独立可执行文件的方法、
mc
c编译的局
社
限性和 P 文件的使用方法。通过本章的学习,读者可以轻松编译带有 Ac
t
i
veX 控件的 GUI为
出
版
EXE 格式文件。
第 11 章:综合实例。通过详细讲解密码登录框和科学计算器这两个实例,使读者深入、熟
天
项目,设计出精美、稳定可靠的 GUI。
大
学
练地掌握采用 MATLABGUI进行工 程 项 目 设 计 的 精 髓。 每 个 实 例 都 有 详 细 的 构 思 和 源 程
序,源程序包含详细的注释说明。通过 本 章 的 练 习,读 者 可 以 独 立 完 成 复 杂 的 GUI设 计 工 程
最后,附录部分列出了常用的 GUI设计相关函数,供读者参考查询。
空
航
本书在编写过程中,参考了大量的网络资料,也得到 了 ma
t
h、
l
t
h、
make
su
r
e
5、
l
skyp、
yqma
谢中华等很多论坛上朋友的热心帮助,没有他们的帮助,本书会缺少很多闪光点。感谢 MAT-
京
航
LAB 中文论坛提供的珍贵资源!
在此我还要特别感谢以下这些朋友:陈德芝、陈华、龙士斌、陈红玲、高文秀、陈伟、王欢、王
北
修兵、王倩、余泽文、江礼元、苏秀华、江俊、王万寿、姜明惠、李文光、刘建军、聂艳、王修珍、刘德
明、刘天鹅、王家宝,他们在本书的编写过程中,不遗余力地协助我顺利完成了本书。
另外,我要特别感谢一下我的妻子刘琴,创作 本 书 的 过 程 中,她 在 背 后 给 了 我 无 微 不 至 的
照顾和鼓励。
//www.
同时,北京航空航天大学出版社联合 MATLAB 中文论坛(
h
t
t
i
l
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t
l
ab.
cn)
p:
//b
为本书设立了在线交流版块,作者也开通了新浪博客(
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i
na.
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cn/ma
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l
abgu
i),
p:
与读者在线交流,有问必答! 作者会第一时间在 MATLAB 中文论坛和新浪博客上勘误,也会
根据读者要求上传更多案例和相关资料。希望这本不断“成长”的书能最大限度地解决您在学
习、研究、工作中遇到的 MATLABGUI相关问题。
由于作者水平有限,加之时间仓促,书中难 免 有 不 足 与 疏 忽 之 处,敬 请 读 者 批 评 指 正。本
//www.
书勘误网址:
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t
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l
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ad 112739 1 1.
h
tml。
p:
罗华飞
2010 年 12 月
目
第1章
GUI设计预备知识
视频教学:3 小时
录
…………………………………………………………………… 1
1.
1 知识点归纳 ……………………………………………………………………………… 1
1.
1.
1 基本程序元素 ……………………………………………………………………… 1
1.
1.
2 数据类型 …………………………………………………………………………… 7
1.
1.
3 矩阵操作 …………………………………………………………………………… 36
1.
1.
4 程序设计 …………………………………………………………………………… 45
1.
2 重难点讲解 ……………………………………………………………………………… 56
版
社
1.
2.
1 矩阵、向量、标量与数组 …………………………………………………………… 56
1.
2.
2 数据类型转换 ……………………………………………………………………… 57
1.
3 专题分析 ………………………………………………………………………………… 60
出
专题 1 编程风格 ………………………………………………………………………… 60
专题 2 代码优化 ………………………………………………………………………… 64
学
专题 3 M 文件编程小技巧 ……………………………………………………………… 68
天
大
1.
4 精选答疑 ………………………………………………………………………………… 75
问题 1 单元数组占用的内存空间如何计算 …………………………………………… 75
北
第2章
如何给数组元素排序 …………………………………………………………… 83
/O ……………………………………………………………………………… 86
文件 I
京
问题 5
如何查找或删除数据中满足条件的元素 ……………………………………… 80
航
问题 4
空
航
问题 2 如何生成指定格式的常矩阵、字符串 …………………………………………… 76
问题 3 如何生成随机矩阵 ……………………………………………………………… 79
视频教学:1.
5 小时
2.
1 知识点归纳 ……………………………………………………………………………… 86
/O 操作 ……………………………………………………………… 86
2.
1.
1 高级文件I
/O 操作 ……………………………………………………………… 103
2.
1.
2 低级文件I
2.
2 重难点讲解 …………………………………………………………………………… 117
2.
2.
1 二进制文件与文本文件 ………………………………………………………… 117
2.
2.
2 spr
i
n
t
f与f
i
n
t
f函数 …………………………………………………………… 118
pr
2.
2.
3 f
s
c
an
f与t
ex
t
s
c
an 函数 ………………………………………………………… 119
2.
2.
4 Exc
e
l文件操作 ………………………………………………………………… 119
2.
2.
5 图像数据的操作 ………………………………………………………………… 119
/O 操作 ……………………………………………………………… 120
2.
2.
6 低级文件I
2.
3 专题分析 ……………………………………………………………………………… 120
专题 4 MATLAB 读写文本文件 ……………………………………………………… 120
2.
4 精选答疑 ……………………………………………………………………………… 130
问题 6 如何提取 Exc
e
l文件中的数据信息 …………………………………………… 130
问题 7 如何由图像生成字符矩阵 ……………………………………………………… 133
问题 8 如何循环播放 WAV 音乐,并可以倍速/慢速播放、暂停/继续播放和停止播放
…………………………………………………………………………………… 136
问题 9 如何读取文本和数值混合的文件中的数据 …………………………………… 138
问题 10 如何将十六进制数转换为f
l
oa
t值 …………………………………………… 139
二维绘图简介 ………………………………………………………………………… 140
第3章
视频教学:0.
25 小时
3.
1 知识点归纳 …………………………………………………………………………… 140
3.
1.
1 常用的二维绘图函数 …………………………………………………………… 140
3.
1.
2 绘图工具 ………………………………………………………………………… 147
3.
1.
3 绘图注释 ………………………………………………………………………… 149
3.
2 重难点讲解 …………………………………………………………………………… 159
社
3.
2.
1 二维绘图的相关函数 …………………………………………………………… 159
出
版
3.
2.
2 Tex 字符 ………………………………………………………………………… 160
3.
3 精选答疑 ……………………………………………………………………………… 161
问题 11 如何绘制几何曲线,例如矩形、圆、椭圆、双曲线等 ………………………… 161
大
学
问题 12 如何绘制数据的统计图 ……………………………………………………… 162
问题 13 如何绘制特殊的字符、表达式 ………………………………………………… 163
句柄图形系统 ………………………………………………………………………… 165
空
航
第4章
天
问题 14 如何绘制网格图 ……………………………………………………………… 163
视频教学:4.
5 小时
航
4.
1 知识点归纳 …………………………………………………………………………… 165
北
京
4.
1.
1 句柄图形对象 …………………………………………………………………… 166
4.
1.
2 句柄图形对象的基本操作 ……………………………………………………… 167
4.
1.
3 句柄图形对象的基本属性 ……………………………………………………… 177
4.
1.
4 根对象 …………………………………………………………………………… 181
4.
1.
5 图形窗口对象 …………………………………………………………………… 185
4.
1.
6 坐标轴对象 ……………………………………………………………………… 196
4.
1.
7 核心图形对象 …………………………………………………………………… 203
4.
1.
8 u
i
con
t
r
o
l对象 …………………………………………………………………… 226
4.
1.
9 hgg
r
oup 对象 …………………………………………………………………… 231
4.
1.
10 按钮组与面板 …………………………………………………………………… 234
4.
1.
11 自定义菜单与右键菜单 ………………………………………………………… 237
4.
1.
12 工具栏与工具栏按钮 …………………………………………………………… 245
4.
1.
13 u
i
t
ab
l
e对象 …………………………………………………………………… 254
4.
2 重难点分析 …………………………………………………………………………… 265
4.
2.
1 句柄式图形对象的常用函数总结 ……………………………………………… 265
4.
2.
2 F
i
r
e对象的几个重要属性 …………………………………………………… 266
gu
4.
2.
3 Axe
s对象的几个重要属性 ……………………………………………………… 267
4.
2.
4 L
i
ne对象的几个重要属性 ……………………………………………………… 268
4.
2.
5 t
ex
t对象的几个重要属性 ……………………………………………………… 268
4.
2.
6 u
i
t
ab
l
e对象的几个重要属性 …………………………………………………… 269
4.
2.
7 u
i
con
t
r
o
l对象中的t
ex
t控件与核心图形对象中的t
ex
t对象的比较 ………… 269
4.
2.
8 对象的 Tag 值与句柄值的概念比较(对 GUIDE 创建的 GUI而言)………… 270
4.
2.
9 u
imenu 与 u
i
c
on
t
ex
tmenu 对象 ………………………………………………… 270
4.
3 专题分析 ……………………………………………………………………………… 270
专题 5 超文本标记语言(HTML)在 MATLAB 中的应用 …………………………… 270
专题 6 表格设计 ………………………………………………………………………… 283
专题 7 坐标轴设计 ……………………………………………………………………… 287
4.
4 精彩答疑 ……………………………………………………………………………… 292
问题 15 如何创建满足要求的l
i
ne对象 ……………………………………………… 292
问题 16 如何创建动态的 GUI对象 …………………………………………………… 293
版
社
问题 17 如何为窗口设计背景图片 …………………………………………………… 295
问题 18 如何定制窗口的菜单 ………………………………………………………… 296
学
出
问题 19 如何设计窗口菜单并编写回调函数 ………………………………………… 297
问题 20 如何采用 UI控件实现简易的时钟 …………………………………………… 298
大
问题 21 如何实现文字的水平循环滚动效果 ………………………………………… 300
问题 22 如何构造和使用 hgg
r
oup 对象 ……………………………………………… 303
空
航
天
问题 23 如何使窗口最大化、最小化、置顶和居中,如何在窗口中更换图标 ………… 305
问题 24 怎样利用 Ui
t
ab
l
e对象在列名、行名或单元格中输入上下标和希腊字母 … 306
预定义对话框 ………………………………………………………………………… 310
北
视频教学:1.
5 小时
京
第5章
航
问题 25 如何更改菜单项的字体大小,如何设置菜单项的字体颜色 ………………… 307
问题 26 如何逐个输出坐标轴内的图形到单独的图片中 …………………………… 308
5.
1 知识点归纳 …………………………………………………………………………… 310
5.
1.
1 文件打开对话框(
u
i
t
f
i
l
e)……………………………………………………… 311
ge
5.
1.
2 文件保存对话框(
u
i
t
f
i
l
e) …………………………………………………… 314
pu
5.
1.
3 颜色设置对话框(
u
i
s
e
t
c
o
l
o
r)…………………………………………………… 315
5.
1.
4 字体设置对话框(
u
i
s
e
t
f
on
t) …………………………………………………… 316
5.
1.
5 页面设置对话框(
a
e
s
e
t
upd
l
p
g
g)…………………………………………………… 317
5.
1.
6 打印预览对话框(
r
i
n
t
r
e
v
i
ew)…………………………………………………… 317
p
p
5.
1.
7 打印设置对话框(
r
i
n
t
d
l
p
g)……………………………………………………… 317
)
5.
1.
8 进度条(
wa
i
t
ba
r ………………………………………………………………… 317
5.
1.
9 菜单选择对话框(
menu)………………………………………………………… 322
5.
1.
10 普通对话框(
d
i
a
l
og) …………………………………………………………… 324
5.
1.
11 错误对话框(
e
r
r
o
r
d
l
g) ………………………………………………………… 325
5.
1.
12 警告对话框(
wa
rnd
l
g) ………………………………………………………… 327
5.
1.
13 帮助对话框(
he
l
l
pd
g) ………………………………………………………… 328
5.
1.
14 信息对话框(
msgbox) ………………………………………………………… 329
5.
1.
15 提问对话框(
s
t
d
l
que
g)………………………………………………………… 330
5.
1.
16 输入对话框(
i
npu
t
d
l
g)………………………………………………………… 331
5.
1.
17 目录选择对话框(
u
i
t
d
i
r) …………………………………………………… 332
ge
5.
1.
18 列表选择对话框(
l
i
s
t
d
l
g)……………………………………………………… 333
5.
2 重难点分析 …………………………………………………………………………… 334
5.
2.
1 u
i
t
f
i
l
e ………………………………………………………………………… 334
ge
5.
2.
2 u
i
t
f
i
l
e ………………………………………………………………………… 334
pu
5.
2.
3 wa
i
t
ba
r…………………………………………………………………………… 334
5.
2.
4 msgbox
………………………………………………………………………… 334
5.
2.
5 que
s
t
d
l
g ………………………………………………………………………… 334
5.
2.
6 i
npu
t
d
l
g ………………………………………………………………………… 335
5.
2.
7 l
i
s
t
d
l
g …………………………………………………………………………… 335
专题分析
……………………………………………………………………………… 335
5.
3
出
版
社
专题 8 预定义对话框在 GUI设计中的应用 ………………………………………… 335
5.
4 精选答疑 ……………………………………………………………………………… 340
问题 27 如何制作一个嵌套到当前窗口内的进度条 ………………………………… 340
大
学
问题 28 如何制作文件浏览器 ………………………………………………………… 343
第 6 章 采用 GUIDE 建立 GUI ……………………………………………………………… 345
天
视频教学:1.
75 小时
空
航
6.
1 知识点归纳 …………………………………………………………………………… 345
6.
1.
1 GUIDE 界面基本操作 …………………………………………………………… 346
6.
1.
2 GUI的 M 文件 ………………………………………………………………… 356
北
京
航
6.
1.
3 回调函数 ………………………………………………………………………… 366
6.
1.
4 GUI跨平台的兼容性设计 ……………………………………………………… 369
6.
1.
5 断点调试和代码性能分析器 …………………………………………………… 370
6.
1.
6 采用 GUIDE 创建 GUI的步骤 ………………………………………………… 371
6.
1.
7 触控按钮(
PushBu
t
t
on)………………………………………………………… 371
6.
1.
8 静态文本(
S
t
a
t
i
cTex
t) ………………………………………………………… 374
6.
1.
9 切换按钮(
Togg
l
eBu
t
t
on)……………………………………………………… 376
6.
1.
10 滑动条(
S
l
i
de
r) ………………………………………………………………… 379
6.
1.
11 单选按钮(
Rad
i
oBu
t
t
on)……………………………………………………… 380
6.
1.
12 可编辑文本(
Ed
i
tTex
t) ……………………………………………………… 382
6.
1.
13 复选框(
Che
ckBox)…………………………………………………………… 384
6.
1.
14 列表框(
L
i
s
t
box) ……………………………………………………………… 386
nu)…………………………………………………… 388
6.
1.
15 弹起式菜单(
Pop up Me
6.
1.
16 按钮组(
Bu
t
t
onGr
oup)………………………………………………………… 389
6.
1.
17 面板(
Pane
l) …………………………………………………………………… 392
6.
1.
18 表格(
Tab
l
e) …………………………………………………………………… 393
6.
1.
19 坐标轴(
axe
s)…………………………………………………………………… 398
6.
2 重难点分析 …………………………………………………………………………… 400
6.
2.
1 回调函数中的数据传递 ………………………………………………………… 400
6.
2.
2 GUI界面之间的数据传递 ……………………………………………………… 401
6.
2.
3 KeyPr
e
s
sFcn 与 Cu
r
r
en
tCha
r
a
c
t
e
r …………………………………………… 402
6.
2.
4 Wi
ndowBu
t
t
onDownFcn、
Ca
l
l
ba
ck 与 Se
l
e
c
t
i
onType ………………………… 402
6.
3 专题分析 ……………………………………………………………………………… 402
专题 9 GUI对象之间的数据传递 ……………………………………………………… 402
专题 10 回调函数的应用实例 ………………………………………………………… 407
6.
4 精选答疑 ……………………………………………………………………………… 421
问题 29 如何动态修改 L
i
s
tBox 的选项 ……………………………………………… 421
问题 30 如何动态修改 Pop Up Menu 的选项 ……………………………………… 423
第 7 章 Ac
t
i
v
eX 控件 ………………………………………………………………………… 428
视频教学:1.
25 小时
版
社
7.
1 知识点归纳 …………………………………………………………………………… 428
7.
1.
1 LED 状态显示(
LED Ac
t
i
veXCon
t
r
o
l) ……………………………………… 430
7.
1.
2 七段 LED 数码显示控件(
Nume
r
i
cLED Ac
t
i
veXCon
t
r
o
l) ………………… 437
大
学
出
7.
1.
3 表盘显示控件(
Angu
l
a
rGaugeAc
t
i
veXCon
t
r
o
l) …………………………… 439
7.
1.
4 线性测量控件(
L
i
ne
a
rGaugeAc
t
i
veXCon
t
r
o
l)……………………………… 443
7.
1.
5 滑动条控件(
S
l
i
de
rAc
t
i
vexCon
t
r
o
l) ………………………………………… 448
空
航
天
7.
1.
6 进度条控件(
Pe
r
c
en
tAc
t
i
veXCon
t
r
o
l) ……………………………………… 451
7.
1.
7 选项卡控件(
TabS
t
r
i
t
r
o
l)………………………………………………… 454
pCon
7.
2 重难点讲解 …………………………………………………………………………… 465
航
7.
2.
1 LED Ac
t
i
veXCon
t
r
o
l概述
…………………………………………………… 465
北
京
7.
2.
2 Nume
r
i
cLED Ac
t
i
veXCon
t
r
o
l概述 ………………………………………… 466
7.
2.
3 Angu
l
a
rGaugeAc
t
i
veXCon
t
r
o
l概述 ………………………………………… 466
7.
2.
4 S
l
i
de
rAc
t
i
vexCon
t
r
o
l概述 …………………………………………………… 466
7.
3 专题分析 ……………………………………………………………………………… 466
专题 11 TabS
t
r
i
p 控件在 GUI设计中的应用 ………………………………………… 466
7.
4 精选答疑 ……………………………………………………………………………… 470
问题 31 如何采用 Ac
t
i
veX 控件制作一个滑动条 …………………………………… 470
问题 32 如何采用 Ac
t
i
veX 控件制作一个表盘 ……………………………………… 471
问题 33 如何采用 Ac
t
i
veX 控件制作一个数码显示器 ……………………………… 473
问题 34 如何编写 Ac
t
i
veX 控件的回调函数 ………………………………………… 474
第8章
定时器 ………………………………………………………………………………… 476
视频教学:1.
5 小时
8.
1 知识点归纳 …………………………………………………………………………… 476
8.
1.
1 定时器对象及其属性 …………………………………………………………… 476
8.
1.
2 定时器的执行模式 ……………………………………………………………… 478
8.
1.
3 定时器的回调函数 ……………………………………………………………… 479
8.
1.
4 定时器的操作函数 ……………………………………………………………… 480
8.
1.
5 定时器的操作步骤 ……………………………………………………………… 481
8.
2 重难点分析 …………………………………………………………………………… 482
8.
2.
1 Time
rFcn 函数 …………………………………………………………………… 482
常用的定时器操作函数
………………………………………………………… 482
8.
2.
2
8.
3 专题分析 ……………………………………………………………………………… 483
专题 12 定时器在 GUI设计中的应用 ………………………………………………… 483
8.
4 精选答疑 ……………………………………………………………………………… 492
问题 35 如何让切换按钮定时弹起 …………………………………………………… 492
问题 36 如何在菜单栏上创建万年历 ………………………………………………… 493
问题 37 如何采用数码管显示当前的年月日和时刻 ………………………………… 494
问题 38 如何实现一个流水灯 ………………………………………………………… 496
第 9 章 串口编程 ……………………………………………………………………………… 500
社
视频教学:1 小时
出
版
9.
1 知识点归纳 …………………………………………………………………………… 500
9.
1.
1 串口概述 ………………………………………………………………………… 500
9.
1.
2 串口对象的属性 ………………………………………………………………… 502
天
大
学
9.
1.
3 串口的基本操作 ………………………………………………………………… 506
/O 函数汇总 ……………………………………………………………… 509
9.
1.
4 串口I
9.
2 重难点分析 …………………………………………………………………………… 510
空
航
9.
2.
1 串口对象的创建 ………………………………………………………………… 510
9.
2.
2 重要的串口操作函数 …………………………………………………………… 510
9.
3 专题分析 ……………………………………………………………………………… 511
北
京
航
专题 13 串口在 GUI设计中的应用 …………………………………………………… 511
第 10 章 mc
c编译 …………………………………………………………………………… 527
10.
1 mc
c编译 ……………………………………………………………………………… 527
10.
2 mc
c编译的局限性 …………………………………………………………………… 529
10.
3 MATLAB 保护文件(
P 文件) ……………………………………………………… 530
第 11 章 综合实例 …………………………………………………………………………… 531
附
视频教学:1.
25 小时
录
MATLABGUI设计常用函数 ……………………………………………………… 575
第 1章
GUI设计预备知识
1.
1 知识点归纳
本章内容:
◆ 基本程序元素
◇ 变量
社
◇ 特殊值
◇ 关键字
出
版
◇ 运算符
◆ 数据类型
◇ 数值型
大
学
◇ 逻辑型
◇ 字符数组
空
航
天
◇ 结构数组
◇ 单元数组
北
◇ 连接矩阵
◇ 重塑矩阵形状
京
◆ 矩阵操作
◇ 创建矩阵
航
◇ 函数句柄
◇ 日期和时间
◇ 矩阵元素移位和排序
◇ 向量(数集)操作
◆ 程序设计
◇ 函数参数
◇f
o
r、
wh
i
l
e循环结构
◇i
f、
swi
t
ch 条件分支结构
◇t
r
a
t
ch 结构
y…c
◇ con
t
i
nue、
b
r
e
ak 和 r
e
t
u
rn
◇ 其他常用函数
1.
1.
1 基本程序元素
1.变 量
程序中,为了方便操作内存中的值,需要给内 存 中 的 值 设 定 一 个 标 签,这 个 标 签 称 之 为 变
量。变量不需事先声明,MATLAB 遇到新的变量名时,会自动建立变量并分配内存。给变 量
赋值时,如果变量不存在,会创建它;如果变量存在,会更新它的值。
变量名命名规则如下:
① 始于字母,由字母、数字或下画线组成。
② 区分大小写。
③ 可任意长,但仅使用前 N 个 字 符。N 与 硬 件 有 关,由 函 数 name
l
eng
t
hmax 返 回,一 般
N=63。
④ 不能使用关键字作为变量名。
⑤ 避免使用函数名作为变量名。
如果变量采用函数名,该函数失效。如在命令行键入:
天
空
航
虚数单位i失效。
与变量有关的函数见表 1.
1。
大
学
出
i = 3;
1+2*i
ans =
7
版
c
l
e
a
r函数失效,不能清除基本工作空间里的变量。
社
clear = 3;
clear
clear =
3
函数说明
航
函数名
表 1.
1 与变量有关的函数
c
l
e
a
r
c
l
e
a
r
va
r
s
北
i
s
va
r
name
京
移除工作空间里的数据项,释放内存
r
name
genva
ans
name
l
eng
t
hmax
a
s
s
i
i
n
gn
从内存中清除变量
检查输入的字符串是否为有效的变量名
采用字符串构建有效的变量名
当没指定输出变量时,临时存储最近的答案
返回最大的标识符长度
指派变量到基本工作空间或当前空间
【注】
①c
l
e
a
r移除工作空间的变量,而 c
l
c则清空命令窗口的输出。
②c
l
e
a
r
va
r
s可以清除内存中的某些或全部变量,也可以保留指定的变量。例如:
a = 1;
b = 1;
clearvars -exceptb
% 清除工作空间中除变量 b 以外的所有其他变量
a
??? Undefinedfunctionorvariable a .
b
b=
1
MATLAB 将变量存储在一块内存区域中,该区域称为基本工作空间。脚本文件(没有 输
入输出参数、不带f
unc
t
i
on 关键字、由一系列命令语句组成的 M 文件)或命令行创建的变量都
存在基本工作空间中。
函数不使用基本工作空间,每个函数都有自己的函数空间。
在函数空间生成的变量,只在函数空间有效;在 基 本 工 作 空 间 生 成 的 变 量,只 在 基 本 工 作
空间有效。若需要在函数空间中指派变量到基本工作空间,使用 a
s
s
i
i
n 函数:
gn
assignin(
workSpace, varName ,varValue)
指派变量 v
a
rName到 wo
r
kSp
a
c
e表示的空 间 中,且 变 量 v
a
rName 的 值 初 始 化 为 v
a
rVa
l
u
e。
wo
rkSpa
c
e取值为 ba
s
e 表示基本工作空间;取值为 c
a
l
l
e
r 表示当前回调函数空间。
不能在基本工作空间中指派变量到函数空间。
变量有以下 3 种基本类型:
出
如果要获取函数的局部变量,可以在函数内部设置断点。
版
社
① 局部变量。每个函数都有自己 的 局 部 变 量,这 些 变 量 只 能 在 定 义 它 的 函 数 内 部 使 用。
当函数运行时,它的变量保存在自己的工作空间里,一旦函数退出,这些局部变量将不复存在。
脚本没有单独的工作空间,只能共享脚本调用者的工作空间。当从命令行调用,脚本变量
学
存在基本工作空间内;当从函数调用,脚本变量存在函数空间内。
天
大
② 全局变量。在函数或基本工作 空 间 内,用 g
l
oba
l声 明 的 变 量 为 全 局 变 量。 例 如,声 明
变量 a为全局变量:
空
航
globala
航
声明了全局变量的函数或基本工作空间,共享该全局变量,都可以给它赋值。
京
如果函数的子函数也要使用全局变量,也必须用 g
l
oba
l声明。
全局变量要放在函数开始处声明。
北
为增强程序的逻辑性、可读性和封装性,应谨慎使用全局变量。
③ 永久变量。永久变量用 pe
r
s
i
s
t
en
t声明,只能在 M 文件函数中定义和使用,只允许声
明它的函数存取。当声明它的函数退出时,MATLAB 不会从内存中清除它。例如,声明变 量
a为永久变量:
persistenta
最好在函数开始处声明永久变量。声明后,默认初始值为空矩阵[]。
2.特殊值
一些函数返回重要的特殊值,这些值可以在 M 文件中使用,见表 1.
2。
表 1.
2 特殊值
函
eps
i
n
tmax
数
函数说明
浮点数相对精度;MATLAB 计算时的容许误差
本计算机能表示的 8 位、
16 位、
32 位、
64 位的最大整数
续表 1.
2
函
数
函数说明
i
n
tmi
n
本计算机能表示的 8 位、
16 位、
32 位、
64 位的最小整数
r
e
a
lmi
n
本计算机能表示的最小浮点数
r
e
a
lmax
本计算机能表示的最大浮点数
i
p
3.
1415926535897…
i
n
f
无穷大。当 n>0 时,
n/0 的结果是i
n
f;当 n<0 时,
n/0 的结果是 -i
n
f
i,j
虚数单位
/
非数,无效数值。比如:
0/0 或i
n
f
i
n
f,结果为 NaN
NaN
c
r
o
s
o
f
tWi
ndows
MATLAB 运行平台。比如:当返回字符串 PCWIN 时,操作系统为 Mi
c
ompu
t
e
r
7.
8.
0.
347 (
R2009a)
MATLAB 版本字符串。比如:
ve
r
s
i
on
【注】 e
s为 MATLAB 进行数学运算(如平方、开方、求正弦)时,计算结果所容许的误差。
p
因为浮点数的计算存在容许误差,因此,在比较浮点数的值是否相等,或查找数组中某个浮点值
社
时,要考虑这个容许误差。例如,查找数组 a中是否存在 1.
01 这个元素,不要采用以下方法:
出
版
find(
a == 1.
01)
学
而应该考虑容许误差:
大
find(
abs(
a - 1.
01)﹤
=eps)
天
3.关键字
空
航
MATLAB 为程序语言保留的一些字,称为关键字。变量名不能为关键字。
MATLAB 所 有 的 关 键 字 有 b
r
e
ak、
c
a
s
e、
c
a
t
ch、
c
on
t
i
nue、
e
l
s
e、
e
l
s
e
i
f、
end、
f
o
r、
f
unc
t
i
on、
北
iskeyword(if )
ans =
1
京
航
l
oba
l、
i
f、
o
t
he
rwi
s
e、
r
s
i
s
t
en
t、
r
e
t
u
rn、
swi
t
ch、
t
r
wh
i
l
e、
c
l
a
s
sde
f、
r
f
o
r、
spmd。
g
pe
y、
pa
查看或检查关键字用i
skeywo
r
d 函数。例如:
4.运算符
运算符主要分为算术运算符、关系运算符和逻辑运算符 3 大类,还包括一些特殊运算符。
(
1)算术运算
算术运算符分为两类:矩阵运算和数组运算。矩阵运算是按线性代数的规则进行运算,而
数组运算是数组对应元素间的运算,见表 1.
3。
表 1.
3 算术运算符
运算符
+ 、-
/
*、
\
运算方式
说
明
矩阵运算、数组运算
加、减
矩阵运算
乘、除
矩阵运算
左除,左边为除数
运算符
+ 、.*
.
\
运算方式
说
明
矩阵运算、数组运算
单目的加、减
数组运算
数组乘
数组运算
数组左除
续表 1.
3
运算符
运算方式
^
:
说
明
运算符
运算方式
/
.
矩阵运算
乘方
矩阵运算
转置
矩阵运算、数组运算
索引,用于增量操作
.
^
.
说
数组运算
数组右除
数组运算
数组乘方
数组运算
数组转置
明
MATLAB 数组的算术运算,是两 个 同 维 数 组 对 应 元 素 之 间 的 运 算。 一 个 标 量 与 数 组 的
运算,是标量与数组每个元素的运算,这种特性称之为标量扩展。
(
2)关系运算
关系运算比较两个同维数组或同维向量的 对 应 元 素,结 果 为 一 个 同 维 的 逻 辑 数 组。如 果
运算对象有一个为标量,另一个是数组或向量,那 么 先 进 行 标 量 扩 展,然 后 再 比 较。关 系 运 算
符见表 1.
4。
表 1.
4 关系运算符
运算字符
>
小于
运算字符
大于
>=
小于或等于
明
大于或等于
==
~=
说
明
等于
不等于
学
<=
说
社
<
明
版
说
出
运算字符
大
例如:
% 创建变量 a,并初始化为 1
% 比较 a 与 1 的值,返回比较后得到的逻辑值,并赋给逻辑变量 b
空
航
天
a = 1;
b= (
a == 1)
b=
1
c= (
a 2)
% 判断 a 是否大于 2,返回比较后得到的逻辑值,并赋给逻辑变量 c
航
c=
北
(
3)逻辑运算
京
0
MATLAB 提供了两种类型的逻辑运算:元素运算和捷径运算,见表 1.
5。
表 1.
5 逻辑运算符与函数
运算类型
运算符与函数
&
元素运算
|
~
xo
r
(
and)
(
o
r)
(
no
t)
说
明
运算类型
逻辑与
逻辑或
逻辑非
逻辑异或
运算符与函数
说
明
&&
对标量值的捷径与
||
对标量值的捷径或
捷径运算
捷径运算首先判断第 1 个运算对象,如果可 以 知 道 结 果,直 接 返 回,而 不 继 续 判 断 第 2 个
运算对象。捷径运算提高了程序的运行效率,可以避免一些不必要的错误。例如:
x = b&& (
a/b 10)
% 相当于 x = (
b&& (
a/b > 10))
/b > 10)的值了,也就避免了被 0 除的错误。
如果 b 为 0,捷径运算符就不会计算(
a
【注意】 捷径运算符只能对标量值执行“逻辑与”和“逻 辑 或”运 算,而 元 素 运 算 则 可 以 对
向量进行逻辑运算。例:
[
123]|| [
110]
??? Operandstothe||and&&operatorsmustbeconvertibletologicalscalarvalues.
[
123]| [
110]
ans =
1
1
1
(
4)位运算
位运算相关函数见表 1.
6。
位运算函数
b
i
t
xo
r
说
返回指定位的数值,值为 0 或 1,
doub
l
e型
b
i
t
t
ge
位与
设定指定位的值为 0 或 1,返回运算结果
b
i
t
s
e
t
位或
b
i
t
sh
i
f
t
位比较,反码
移位运算,返回运算结果
swapby
t
e
s
位异或
明
社
b
i
t
cmp
位运算函数
翻转字节的位顺序,返回运算结果
版
b
i
t
o
r
明
出
b
i
t
and
说
表 1.
6 位运算相关函数
【注意】
大
学
① 位运算函数的输入必须同为 无 符 号 整 数、无 符 号 整 数 数 组 或 标 量 浮 点 数,且 输 出 与 输
入的数值类型一致。若输入为标量浮点数,MATLAB 会先将其转换为无符号整数,再进行位
天
运算。
空
航
② 字节的合并可以采用位运算。例如,有一个整数由 2 字 节 组 成:低 字 节 为 120,高 字 节
为 1。那么这个整数的值为 120+1×256=376,可以采用位函数计算:
北
京
航
low_uint
8 = uint
8(
120);
% 低字节为 uint
8 型值
_
high uint
8 = uint
8(
1);
% 高字节为 uint
8 型值
v
a
l
u
e_u
i
n
t
16 = b
i
t
o
r(
u
i
n
t
16(
l
o
w_u
i
n
t
8),b
i
t
s
h
i
f
t(
u
i
n
t
16(
h
i
h_u
i
n
t
8),8)); % 返回 u
i
n
t
16 整型值
g
_
(
_
)
;
value double = double value uint
16
% 返回 double 值
(
5)特殊运算符
除了以上运算符,还有一些特殊的运算符经常使用,见表 1.
7。
表 1.
7 特殊运算符
特殊运算符
[]
{}
()
说
生成向量和矩阵
给单元数组赋值,或创建一个空单元数组
在算术运算中优先计算;封装函数参数;封装向量或矩阵的下标
=
用于赋值语句
.
域访问
...
,
明
在矩阵或向量之后表示复共轭转置;两个“”之间的字符为字符串
续行符
分隔矩阵下标和函数参数
续表 1.
7
特殊运算符
明
说
;
在括号内结束行;禁止表达式显示结果;隔开声明
:
创建矢量、数组下标;循环迭代
%
注释;格式转换定义符中的初始化字符
@
函数句柄,类似于 C 语言中的取址运算符 &
(
6)运算优先级
在包含前面介绍的运算符的表达式中,运算顺序按优先级进行。优先级高的先执行,同优
先级的从左至右执行。运算符按优先级从高到低排列见表 1.
8。
表 1.
8 运算优先级
4
5
6
. .
+
-
+
-
:
号
7
<
9
|
11
‖
8
∧
~
单目运算
/ .
.
\ * / \
&
10
双目运算
运算符
<=
&&
>
>=
备
==
注
~=
社
优先级最高
∧
.*
序
版
3
()
注
出
2
备
优先级最低
大
1
运算符
学
号
天
序
空
航
1.
1.
2 数据类型
京
北
符显示在图 1.
1 中。
航
MATLAB 有 17 种基本的数据类型,每种类型的数据都以矩阵或数组形式存在。矩 阵 或
数组的最小尺寸是 0×0,它能够扩展为任意大小的 n 维数组。所有的基本数据类型用小写字
图 1.
1 基本数据类型
表 1.
9 详细描述了这些数据类型。
表 1.
9 数据类型
数据类型
i
n
t
8,
u
i
n
t
8,
i
n
t
16,
u
i
n
t
16,
i
n
t
32,
u
i
n
t
32,
i
n
t
64,
u
i
n
t
64
描
述
带符号和无 符 号 整 数 数 组。 存 储 空 间 比 单 精 度
或双精度数 小。 除i
n
t
64 和 u
i
n
t
64 外,都 可 用 于
数学运算
举
f
l
ag=u
i
n
t
16(
0);
例
a=u
i
n
t
8(
3)+u
i
n
t
8(
10);
b=i
n
t
8(
1:
10)
续表 1.
9
数据类型
s
i
ng
l
e
doub
l
e
i
l
og
i
c
a
l
描
述
举
单精度数数组。存储空间比双 精 度 小,数 的 精 度
和范围也比双精度小
双精度数 组。 默 认 的 数 字 类 型。 二 维 数 组 可 为
逻辑值数 组。 逻 辑 值 1 或 0 分 别 代 表 真 和 假。
二维数组可为稀疏数组
串的数组最好用单元数组
us
e
rc
l
a
s
s
MATLAB
a{
1,
1}= Red ;
a{
1,
2}= mag
i
c(
4)
型的数组
结构数组。类似 于 C 语 言 中 的 结 构 体。 每 个 域
a.
day = 12;
函数句柄,指向一个函数,能传递给其他函数
可保存不同维数和不同类型的数组
a.
c
o
l
o
r= Red
@s
i
n
l
0 -2 -5])
po
ynom([
从用户定义的类构造的对象
从一个 J
ava类构造的对象
ava.
awt.
Fr
ame
j
学
J
avac
l
a
s
s
mag
i
c(
4)> 7
社
f
unc
t
i
onhand
l
e
3 * 10
^
300
版
s
t
r
uc
t
ur
e
单元数组。各单元可存储不同 维 数、不 同 数 据 类
出
c
e
l
la
r
r
ay
s
i
ng
l
e(
5* 10
^
38)
5+6
稀疏数组
字符数组。字 符 串 表 示 为 字 符 向 量。 多 个 字 符
cha
r
例
天
大
1.数值型
数值型数据包括无符号和 带 符 号 整 数、单 精 度 和 双 精 度 浮 点 数。 MATLAB 默 认 将 所 有
空
航
数值存为双精度浮点数(
doub
l
e型),但整数和单精度数组更节省内存空间。
所有 的 数 值 型 数 据 都 支 持 基 本 的 数 组 操 作,如 下 标 操 作 和 尺 寸 重 塑。除i
n
t
64 和 u
i
n
t
64
外,都可用于数学运算。
数
京
(
1)整
航
下面介绍整数、浮点数、复数和其他常用函数。
北
整数类型有 8 种:
4 种带符号整数和 4 种无 符 号 整 数。带 符 号 整 数 可 表 示 负 整 数、
0和正
整数,最高位为符号位,而无符号整数只能表示 0 和 正 整 数。它 们 表 示 的 数 值 范 围 一 样 大,只
是对范围进行了“平移”。整数的数据类型及其表示范围见表 1.
10。
表 1.
10 整数的数据类型及其表示范围
数据类型
值的范围
转换函数
数据类型
值的范围
转换函数
单精度 8 位整数
-2 ~2 -1
i
n
t
8
无符号 8 位整数
0~2 -1
u
i
n
t
8
7
7
8
单精度 16 位整数
-2 ~2 -1
i
n
t
16
无符号 16 位整数
0~2 -1
u
i
n
t
16
单精度 64 位整数
-2 ~2 -1
i
n
t
64
无符号 64 位整数
0~2 -1
u
i
n
t
64
单精度 32 位整数
15
15
-2 ~2 -1
31
63
31
63
i
n
t
32
无符号 32 位整数
16
0~2 -1
32
64
u
i
n
t
32
整数算术运算的操作数可以为:
◆ 具有相同数据类型的整数或整数数组。运算结果的数据类型与操作数相同。例如:
x = uint
8([
133452]).* uint
8(
3);
◆ 整数或整数数 组 与 标 量 doub
l
e 型 浮 点 数。 运 算 结 果 的 数 据 类 型 与 整 数 操 作 数 的 一
样。例如:
x = uint
32([
132347528]).* 75.
49; % 相当于 x= uint
32(
round([
132347528].* 75.
49));
常见的整数操作函数见表 1.
11。
表 1.
11 其他常见的整数操作函数
函数名
函数说明
函数名
函数说明
c
e
i
l
向无穷大方向取整
r
ound
四舍五入
f
i
x
向 0 取整
f
l
oo
r
i
s
i
n
t
ege
r
判断输入是否为整数数组
i
snume
r
i
c
向无穷小方向取整
判断输入是否为数值数组
(
2)浮点数
大
学
出
版
doub
l
e型数据共 64 位,位存储格式见图 1.
2 和表 1.
12。
社
浮点数有单精度(
s
i
ng
l
e)和 双 精 度 (
doub
l
e)两 种 格 式,默 认 是 doub
l
e 格 式。 两 种 格 式 之
间可进行强制转换。
天
图 1.
2 IEEE 定义的 doub
l
e型数据存储格式
数值计算公式为:
空
航
s
当 0<e<2047 时,
va
l
ue= (-1)
×2e-1023 ×1.
f;
s
当 e=0,
×2e-1022 ×0.
f;
f≠0 时,
va
l
ue= (-1)
航
s
当 e=0,
f=0 时,
va
l
ue= (-1)
×0.
0;
京
当 e=2047,
f=0,
s=0 时,
va
l
ue=+i
n
f;
北
当 e=2047,
f=0,
s=1 时,
va
l
ue=-i
n
f;
当 e=2047,
f≠0 时,
va
l
ue=NaN。
表 1.
12 doub
l
e型数据的位存储格式
位
63
62~52
用
途
符号位,
0 为正,
1 为负
指数,偏移量为 1023
位
51~0
用
途
数 1.
f的小数f
1
例如,-1= (-1)
×21023-1023 ×1.
0,即 -1 的位存储值为:
s=1,
e=1023,
f=0。 所 以,双
精度 数 -1 的 二 进 制 值 为 10111111 11110000 00000000 00000000 00000000 00000000
0000000000000000。
doub
l
e可把其他数值型数据、字符或逻辑数转换成双精度。如:
a=double(
uint
8(
44))
a=
44
b=double(c )
b=
99
s
i
ng
l
e型数据共 32 位,位存储格式见表 1.
13。
常见的浮点数操作函数见表 1.
14。
表 1.
13 s
i
ng
l
e型数据的位存储格式
位
用
符号位,
1 为负
0 为正,
31
30~23
指数,偏移量为 127
22~0
(
3)复
途
表 1.
14 其他常见的浮点数操作函数
函数名
函数说明
i
s
f
l
oa
t
检查输入是否为浮点数
r
e
a
lmax
数 1.
f的小数f
返回本计算机能够表示的最大浮点数
r
e
a
lmi
n
返回本计算机能够表示的最小浮点数
eps
浮点相对精度
i
s
r
e
a
l
数
检查是否数组的所有元素为实数
社
复数由两部分构成:实部和虚部。基本虚数单位为 -1 的开方,用i或j表示。
版
生成复数有两种方法:
出
① 直接生成。如:
天
大
学
a=2+4i
a=
2.
0000 + 4.
0000i
航
% 判断变量 a 是否为实数
京
ans =
1
北
a=2+0i
a=
2
isreal(
a)
空
航
这种方法不能生成虚部为 0 的复数。如:
② 用c
omp
l
ex 函数生成。c
omp
l
ex 函数有两种调用格式,见表 1.
15。
表 1.
15 c
omp
l
e
x 函数
函数调用格式
函数格式说明
函数调用格式
函数格式说明
c= c
omp
l
ex(
a,
b)
生成复数 c,且 c= a + b
i
c= c
omp
l
ex(
a)
生成复数 c,且 c=a。c虚部为 0
用c
omp
l
ex 函数可生成虚部为 0 的复数。在命令行输入以下语句:
a=complex(
2)
a=
2
isreal(
a)
ans =
0
从复数中提取实部和虚部,分别用 r
e
a
l和imag 函数。如:
z=2+3i;
real(
z)
ans =
2
imag(
z)
ans =
3
(
4)其他常用函数
数字型数据还经常用到一些其他函数,见表 1.
16。
表 1.
16 其他常用函数
函数名
i
snan
检查数组元素是否为 NaN
f
o
rma
t
i
s
i
n
f
f
i
nd
检查数组元素是否为无穷大或无穷小
i
s
f
i
n
i
t
e
检查数组元素是否为有限值
i
s
a
s
e
t
d
i
f
f
检查输入是否为指定的数据类型
c
l
a
s
s
s
e
t
xo
r
who
s
控制输出的显示格式
查找非零元素的值和索引号
返回第 1 个 向 量 中 存 在 而 第 2 个 向 量 中 不
存在的元素
返回两个向量中单独存在的元素
出
创建对象或返回对象类型
函数说明
社
函数说明
版
函数名
nnz
返回矩阵中非零元素的个数
学
显示输入的数据类型
如下:
% 第 1 个向量
% 第 2 个向量
% 向量 A 中查找元素 3,返回 3 的位置
% 返回向量 A 中非零元素个数
北
京
航
空
航
A= [
0123432101234];
B= [
2468];
index_3 = find(
A == 3)
index_3 =
4
6
12
num = nnz(
A)
天
大
表中的f
i
nd、
s
e
t
d
i
f
f、
s
e
t
xo
r(向 量 异 或 )、
nnz(
numbe
ro
fnonz
e
r
o 的 缩 写 )函 数 用 法 举 例
num =
11
element_diff = setdiff(
A,B)
element_diff =
0
1
3
element_xor = setxor(
A,B)
element_xor =
0
1
3
6
% 返回 A 中存在而 B 中不存在的元素
% 返回 A、
B 中单独存在的元素
8
【注意】 一般不用f
i
nd 函数查找 数 组 的 下 标,数 组 下 标 直 接 用 逻 辑 数 组 来 代 替,运 算 效
率更高。例如,对于数组[
1 :100],不要使用下面的写法查找元素:
a = 1 :100;
a(
find(
a 10))
而要使用下面的写法:
a(
a 10)
表 1.
16 中,
f
o
rma
t函数用于控制命令窗口中数值的显示格式,调用格式见表 1.
17。
表 1.
17 f
o
rma
t函数
函数调用格式
函数格式说明
f
o
rma
t
按默认格式输出,即 5 位短定点格式
f
o
rma
tt
ype
改变输出为 t
ype指定的格式
f
o
rma
t(t
ype )
改变输出为 t
o
rma
t的函数形式
ype指定的格式。f
表 1.
17 中的t
18。
ype为数值显示格式。常用的数值显示格式见表 1.
表 1.
18 f
o
rma
t常用的数值显示格式
显示格式参数值
sho
r
t
作用范围
取 5 位定点和浮点格式中最好的
浮点变量
5 位定点格式
sho
r
tg
l
ong
长定点格式,双精度 15 位,单精度 8 位
长浮点格式,双精度 15 位,单精度 8 位
l
ongg
取长定点和长浮点格式中最好的
出
l
onge
社
5 位浮点格式
版
sho
r
te
hex
学
对正、负和 0 元素显示 + 、- 和空字符
+
大
十六进制数
r
a
t
数字变量
天
分数形式。用小整数之比来近似数字值
c
ompa
c
t
空
航
紧凑格式。除去多余的换行所
l
oo
s
e
所有变量
航
松散格式。加换行
京
例如:
% 临时修改当前命令窗口文本的显示方式为紧凑格式
北
formatcompact
a= 1
a=
1
显示格式
【注意】
①f
o
rma
t仅改变数值显示的方式,并不影响 MATLAB 怎样计算和保存数值。
② 若要设置命令窗口文本默认的显示方式,可以 进 入 MATLAB 主 菜 单:【
F
i
l
e】→ 【
Pr
e
f
-
e
r
enc
e
s】→ 【
Command Wi
ndow】→ 【
Tex
td
i
sp
l
ay】,修 改 【Nume
r
i
cf
o
rma
t】和 【Nume
r
i
cd
i
s
l
ay】这两项的值为默认值。
p
2.逻辑型
逻辑性数据分别用 1 和 0 表示真和假两种 状 态。一 些 函 数 和 运 算 返 回 逻 辑 真 或 假,以 表
明某个条件是否满足。逻辑值 1 或 0 组成的数组,称为逻辑数组。如:
[
1040556974] 40
ans =
0
0
1
1
1
上面生成的变量 ans为逻辑数组。
生成逻辑数组有两种方法:
① 使用t
rue和f
a
l
s
e函数直接生成。如:
a= [
truefalsetruefalse]
a=
1
0
1
0
② 通过逻辑运算生成。逻辑运算函数见表 1.
19。
表 1.
19 逻辑运算及逻辑运算函数
逻辑运算函数(括号内为函数对应的运算符)
说
t
r
ue或f
a
l
s
e
明
值为真或假
l
og
i
c
a
l
数字值转化为逻辑值
a
l
l
and(&)、
o
r(
|)、
no
t(~ )、
xo
r、
any、
逻辑运算
&&、
||
捷径与和捷径或
ne(~= )、
l
t(< )、
eq(== )、
t(> )、
l
e(<= )、
g
ge(>= )
社
c
e
l
l
f
un
i
s* (* 为通配符)、
关系运算
版
测试运算
出
s
t
r
cmp
i、
s
t
r
ncmp
i
s
t
r
ncmp、
s
t
r
cmp、
字符串比较
学
表 1.
19 中 any 和 a
l
l函数的调用格式见表 1.
20。
A 至少有一个元素非零返回真,全零返回假。忽略 NaN 值
A,d
im)
B = any(
A)
B=a
l
l(
B=a
l
l(
A,d
im)
北
a
l
l
A)
B = any(
例如:
A= [
1,
0,
1;
0,
0,
1];
(
,
)
any A 1
ans =
1
0
1
any(
A,
2)
ans =
1
1
all(
A,
1)
ans =
0
0
1
all(
A,
2)
ans =
0
0
格式说明
空
航
any
调用格式
d
im=1,列向量非全零返回真,否则返回假。返回行向量;
d
im=2,行向量非全零返回真,否则返回假。返回列向量
航
数
京
函
天
大
表 1.
20 any和 a
l
l函数的调用格式
A 所有元素非零返回真,否则返回假。忽略 NaN 值
d
im=1,列向量所有元素非零返回真,否则返回假。返回行向量;
d
im=2,行向量所有元素非零返回真,否则返回假。返回列向量
any 和 a
l
l函数的用法见图 1.
3。
3.字符数组
MATLAB 中,每个字 符 都 用 一 个 数 值 表 示,采
用 16 位的 Un
i
c
ode 编 码。8 位 的 ASCI
I字 符 代 码
集是 Un
i
c
ode字符代码集的子集。
m×n 的字符数组 由 cha
r 函 数 创 建;
1×n 的 字
符数组也称为字符串。
长度 不 同 的 字 符 串 组 成 的 数 组,称 为 字 符 串 单
元数组。
下面 介 绍 字 符 数 组 与 字 符 串 单 元 数 组,以 及 常
图 1.
3 any和 a
l
l函数用法示例
用的字符串操作函数。
(
1)字符数组与字符串单元数组
把字符放在一对单引号内,就定义了一个一维的字符数组。一维字符数组,也称为字符串
天
c
l
a
s
s和i
s
cha
r函数都能识别字符数组:
大
学
出
版
name = Luohua-fei ;
whosname
Name
Size
Bytes Class
name
1x
11
22 chararray
Grandtotalis11elementsusing22bytes
社
或字符向量。每个字符占用 2 字节的存储空间(想想这是为什么?),如:
航
空
航
class(
name)
ans =
char
ischar(
name)
北
京
ans =
1
用[]创建二维字符数组时,必须保证每行有相同的长度,可在短的字符串后加空格。如:
a= [abcd ;efg ]
a=
abcd
efg
用 cha
r函数创建二维字 符 数 组,函 数 会 自 动 在 短 的 字 符 数 组 后 加 空 格,使 其 长 度 一 致,
cha
r调用格式见表 1.
21。如:
char(abcd ,efg )
ans =
abcd
efg
创建二维字符数组时,要求所有的字符串等 长,这 意 味 着 常 常 要 对 字 符 串 尾 部 填 充 空 格,
使其长度一致。然而,MATLAB 有另一 类 数 组,能 够 容 纳 不 同 大 小 和 类 型 的 数 据,这 就 是 字
符串单元数组。
字符串单元数组主要用到 c
e
l
l
s
t
r和i
s
c
e
l
l
s
t
r两个函数,见表 1.
21。
c=c
e
l
l
s
t
r(
S)将字符数组 S 的每一行变为字符串单元数组c的一个单独单元,并去掉尾部
空格。如:
;Monday
week= [Sunday
(
)
a=cellstr week
a=
Sunday
Monday
Tuesday
;Tuesday ];
用i
s
c
e
l
l
s
t
r可以判断变量是否为字符串单元数组:
iscellstr(
a)
ans =
1
出
版
\和字符 n 组成的字符串呢,还是一个转义字符(换行符)呢?
先看两条语句的执行结果:
社
【思考】 MATLAB 中,字符和字符串都是用单引号标识 的,而 没 有 用 到 双 引 号。这 与 C
或 C++ 语言中的表示方法不太一样。这种表示方法会引发一个问题:
\n 到底是一个由字符
double(
\n )
ans =
92 110
double(
sprintf(
\n ))
ans =
10
天
大
学
% 输出字符串\n 的 ASCII 值
空
航
% 输出字符换行符的 ASCII 值
京
航
MATLAB 中是这么规定的:
\n 只有在格式化输出时,才表示为转 义 字 符。换 句 话 说,转 义 字 符 只 有 在 格 式 化 输 出 时
北
才有效。
要得到换行符,可使用以下方法:
char(
10);
% 采用 char 函数获取换行符
sprintf(
\n ); % 采用 sprintf 函数获取换行符
(
2)常用的字符串操作函数
常用的字符串操作函数见表 1.
21。
表 1.
21 常用的字符串操作函数
函
数
调用格式
s
t
r
c
a
t
t= s
t
r
c
a
t(
s
1,s
2,s
3,…)
依次横向连接字符数组 s
1,
s
2,
s
3…
S = cha
r(
t
1,t
2,t
3,…)
创建二维数组;短 的 字 符 串 后 加 空 格,使 每 行 长 度 一 致;
s
t
r
v
c
a
t
cha
r
S=s
t
r
v
c
a
t(
t
1,t
2,t
3,…)
S = cha
r(
C)
函数说明
依次纵向连接字符数组 t
1,
t
2,
t
3…
也可以将字符串单元数组 C 转换为二维字符数组
续表 1.
21
函
数
i
s
cha
r
c
e
l
l
s
t
r
调用格式
函数说明
t
f=i
s
cha
r(
A)
A 为字符数组返回真,否则返回假
c=c
e
l
l
s
t
r(
S)
生成字符串单元数组
i
s
c
e
l
l
s
t
r
t
f=i
s
c
e
l
l
s
t
r(
A)
判断 A 是否为字符串单元数组
deb
l
ank
c= deb
l
ank(
c)
去掉字符串或单元数组所包含的字符串尾部空格
s
o
r
t
s
o
r
t
r
ows
s
t
r
t
r
im
s
t
r
r
ep
s
t
r
us
t
j
f
i
nds
t
r
s
t
r
f
i
nd
s
t
r
cmp
s
t
r
ncmp
s
t
rma
t
ch
s
t
r
t
ok
i
s
s
t
r
r
op
p
i
s
l
e
t
t
e
r
i
s
spa
c
e
num2s
t
r
eva
l
i
n(
wo
rkSpa
c
e,exp
r
e
s
s
i
on)
只执行函数;
f
hand
l
e为函数句柄,f
unc
t
i
on 为包含函数名
的字符串;
x1,…,
xn 为被执行函数的输入参数
社
[
eva
l(
f
hand
l
e,x1,…,xn)
y1,y2,…]= f
[
unc
t
i
on ,x1,…,xn)
eva
l(f
y1,y2,…]= f
执行由 MATLAB 表达式组成的字符串
在指定的工作空间内执行表达式
版
t=l
owe
r(
s)
将包含的全部字母转换为小写
B = uppe
r(
s)
出
uppe
r
eva
l(
exp
r
e
s
s
i
on)[
a
1,
a
2,
a
3,… ]=eva
l(f
unc
-
t
i
on(
b1,
b2,
b3,…))
将包含的全部字母转换为大写
B=s
o
r
t(
A)
B=s
o
r
t(
A,
d
im)
按值的大小对数组元素排序
B =s
o
r
t
r
ows(
A) B = s
o
r
t
r
ows(
A,
c
o
l
umn)
[
B,i
ndex]= s
o
r
t
r
ows(
A,…)
S=s
t
r
t
r
im(
s
t
r)
s
t
r
1,s
t
r
2,s
t
r
3)
s
t
r= s
t
r
r
ep(
T =s
t
r
us
t(
S,r
i
t)
j
gh
T =s
t
r
us
t(
S)
j
T =s
t
r
u
s
t(
S,l
e
f
t) T = s
e
n
t
e
r)
t
r
u
s
t(
S,c
j
j
k =f
i
nds
t
r(
s
t
r
1,s
t
r
2)
学
l
owe
r
按格式f
o
rma
t从字符串变量 s中读取数据
A =s
s
c
an
f(
s,f
o
rma
t,s
i
z
e)
大
eva
l
i
n
A =s
s
c
an
f(
s,f
o
rma
t)
天
f
eva
l
按格式f
o
rma
t写矩阵 A 的数据到字符串 s
空
航
eva
l
[
s,
e
r
rms
r
i
n
t
f(
f
o
rma
t,
A,…)
g]=s
p
航
s
s
c
an
f
创建含 n 个空格符的字符串
京
sp
r
i
n
t
f
b
l
anks(
n)
按列值的升序或降序,对矩阵的每行排序
移除字符串首部和尾部的空白
将s
t
r
1 中的 s
t
r
2 全部替换为 s
t
r
3
调整字符数组的对齐方式,分 为 靠 右、靠 左、居 中;其 他 位
置填充空格
在长字符串中搜索短字符串
k =f
i
nds
t
r(
s
t
r
1,s
t
r
2)
在s
t
r
1 中搜索 s
t
r
2
k=s
t
r
cmp(
S,T)
较字符串单元数组 S 和 T,对应单元相同返回真
北
b
l
anks
t
r
1 ,s
t
r
2)
k=s
t
r
cmp(s
k=s
t
r
ncmp(s
t
r
1 ,s
t
r
2 ,n)
x=s
t
rma
t
ch(s
t
r ,STRS)
比较 s
t
r
1与s
t
r
2,完 全 相 同 才 返 回 真;否 则 返 回 假;或 比
s
t
r
1与s
t
r
2 前 n 个字符完全相同返回真;否则返回假
在字符数组或字符串单元数组中查找指定的字符串
t
oken = s
t
r
t
ok(s
t
r)
t
oken 为字符串 s
t
r 中被选择的部分;
[
t
oken,r
ema
i
n]= s
t
r
t
ok(…)
r
ema
i
n 为字符串 s
t
r 中未被选择的部分
t
f=i
s
s
t
r
r
op(s
t
r ,c
a
t
ego
r
p
y)
数组元素为 c
a
t
ego
r
y 类型,返回真;否则返回假
t
oken = s
t
r
t
ok(s
t
r ,de
l
imi
t
e
r)
t
f=i
s
l
e
t
t
e
r(s
t
r)
de
l
imi
t
e
r为分隔符;
数组元素若为字母,返回真;否则返回假
t
f=i
s
spa
c
e(s
t
r)
数组元素若为空格字符,返回真;否则返回假
s
t
r= num2s
t
r(
A,p
r
e
c
i
s
i
on)
r
e
c
i
s
i
on 为最大精度,默认为 5 位精度;
p
s
t
r= num2s
t
r(
A)
s
t
r= num2s
t
r(
A,f
o
rma
t)
数字转换为字符串。若 A 为字符串,返回 A;
f
o
rma
t为格式字符串
续表 1.
21
函
数
调用格式
函数说明
s
t
r
2num
t
r)
x=s
t
r
2num(s
将字符串或字符数组转换为数字或矩阵;4 位精度
i
n
t
2s
t
r
s
t
r=i
n
t
2s
t
r(
N)
先进行四舍五入,再进行转换
s
t
r
2doub
l
e
ma
t
2s
t
r
将整数 N 转换为字 符 串 s
t
r;N 也 可 为 整 数 矩 阵;非 整 数
x=s
t
r
2doub
l
e(s
t
r)
A)
s
t
r= ma
t
2s
t
r(
X =s
t
r
2doub
l
e(
C)
s
t
r= ma
t
2s
t
r(
A,n)
字符串或字符串单元数组转换为双精度;
输入若不是有效标量值返回 NaN
矩阵转换为字符串;
n 为数字精度
在表 1.
21 中部分函数的用法举例如下:
1)s
t
r
c
a
t。连接多个字 符 数 组,可 使 用 字 符 串 连 接 函 数 s
t
r
c
a
t和 s
t
r
v
c
a
t,或 连 接 运 算 符
[]。这里重点讲解 s
t
r
c
a
t函数的用法。
s
t
r
c
a
t函数横向连接字符串,调用格式为:
str = strcat(
s
1,s
2,s
3,…)
天
大
s
1= [a ;b ];
s
2= c ;
学
例如,有一个字符数组 s
1 和一个字符串 s
2:
出
数相同的字符数组,然后各行相连,组成新的字符数组。
版
社
① 当s
1,s
2,s
3,…为字符数组时,所有字符数组的行数必须相等,各行相连组成新的字
符数组;若 s
1,s
2,s
3,…中包含单个字符串,则将单个 字 符 串 纵 向 扩 展 成 与 其 他 字 符 数 组 行
京
航
strcat(
s
1,
s
2)
ans =
ac
bc
空
航
将s
1和s
2 相连:
北
② 当s
1,s
2,s
3,…中至少有一个为字符串单元数组时,
s
t
r
c
a
t函数连接字符数组或字符
,
,
,…
串单元数组的对应单元,并返 回 一 个 单 元 数 组。s
必
须 有 相 同 的 尺 寸,除 非 为 单
1 s
2 s
3
个字符串。
s
1 = {a ; b }
s
1=
a
b
s
2 = [c ; d ]
s
2=
c
d
s
3 = ef ;
连接 s
1,s
2,s
3:
str = strcat(
s
1,s
2,s
3)
str =
acef
bdef
iscellstr(
str)
ans =
1
【注意】 s
t
r
c
a
t与连接运算符[]都能连接字符数组,但它们有重要的区别:
a)连接字符数组时,
s
t
r
c
a
t先将每个字符串尾部的空格去掉再连接;而[]会原封不动地将
字符数组连接起来。如:
s
1= a ;
s
2 = bc ;
[
s
1s
2]
ans =
abc
strcat(
s
1,
s
2)
社
ans =
abc
出
版
b)当 s
1,s
2,s
3,…中含有字符串单元数组时,
s
t
r
c
a
t不会 改 变 单 元 数 组 的 维 数,但[]会
将每个输入当做一个单元数组,然后增加维数。
ans =
ab
ans =
a
b
[{a },{b }]
ans =
a
b
北
[{a }, b ]
京
航
[]增加单元数组的维数:
空
航
天
大
strcat({a }, b )
ans =
ab
strcat({a },{b })
学
s
t
r
c
a
t不改变单元数组的维数:
c)[]可以连接行数或列数相等的矩阵:
a= [
12;34]
a=
1
2
3
4
b= [
56]
b=
5
6
[
a;b]
% 纵向连接
ans =
1
2
3
4
5
[
ab ]
ans =
1
3
6
% 横向连接
2
4
5
6
2)s
t
r
cmp。s
t
r
cmp 函数的使用有以下 3 种情况:
① 比较字符串是否相同。相同,返回逻辑 1;否则,返回逻辑 0。例如:
strcmp(ab , ab )
ans =
0
% 第 1 个字符串后面多一个空格
【注】 a)比较字符串是否相同还可以用i
s
equa
l函数。上面的语句等价于:
isequal(ab , ab )
ans =
0
% 第 1 个字符串后面多一个空格
出
学
大
天
空
航
isequal(ab ,[
979832])
ans =
1
strcmp (ab ,[
979832])
ans =
0
版
社
s
t
r
cmp 与i
s
equa
l函数的区别在 于:
i
s
equa
l实 质 是 将 字 符 串 转 换 为 Un
i
c
ode 码 后 再 进 行
比较。比较下面两条语句的结果:
b)查找字符串单元数组的单元内容,可使用 s
t
r
cmp、
i
smembe
r或 s
t
rma
t
ch 函数。如:
北
京
航
a = dafei ;
b = liuqin ;
C= {
a;b};
index_b = find(
strcmp(
C,b))
index_b =
2
[
true_falseindex]= ismember(
b,C)
true_false =
% 创建一个字符串单元数组
% 查找内容为字符串 b 的单元
% 查找内容为字符串 b 的单元
1
index =
2
strmatch(
b,C)
ans =
2
② 比较字符串与字符串单元数组。字符串与单元数组的每个单元相比较,返回一个逻辑
矩阵。例:
strcmp({ab ; cd }, cd )
ans =
0
1
③ 比较两个单元数组。若一个单元数组尺寸为1×1,则将它与多维单元数组的每一维相
比较,返回一个逻辑矩阵;若两个单元数组都是 多 维,则 它 们 必 须 同 维,对 应 单 元 相 比 较,返 回
一个逻辑矩阵。
例如:
strcmp({ab ;cd },{cd })
ans =
0
1
strcmp({ab ;cd },{ab ;cd })
ans =
1
1
3)sp
r
i
n
t
f和 s
s
c
an
f。sp
r
i
n
t
f和 s
s
c
an
f函数有些类似于 C 语言中的 p
r
i
n
t
f和 s
c
an
f函数。
[
s,
errmsg]= sprintf(
format,
A,…):输出格式化的数据到字符串;
A = sscanf(
s,format)或 A = sscanf(
s,format,size):按格式读字符串。
社
格式字符串f
o
rma
t以初始化字符 % 开始,并依次包含以下可选或必要的元素:
出
版
① 标志位(可选);
② 宽度和精度域(可选);
空
航
天
大
学
③ 转换字符(必要)。
图 1.
4 所示为格式字符串示意图。
航
图 1.
4 格式字符串示意图
标志位
-
+
北
京
标志位控制输出的对齐方式,可能的取值见表 1.
22。
含
义
左靠齐
右靠齐
表 1.
22 标志位
举
例
%-5.
2d
%+5.
2d
标志位
0
含
义
前导零
举
例
%05.
2
f
域宽是指数字字符串打印的最少位数;精度是指数字字符串小数点后保留的位数。
有效的转换字符见表 1.
23。
转换字符
%c
%d
%e
%E
说
明
单个字符
表 1.
23 转换字符
转换字符
十进制记数
%G
指数记数法,小写字母 e
%o
指数记数法,大写字母 E
%s
说
明
%E 和 %f的紧凑模式,小数点后无意义的 0
不输出
无符号八进制记数
字符串
续表 1.
23
转换字符
%f
%g
说
转换字符
明
浮点记数
%e和 %f的紧凑模式,小数 点 后 无 意 义 的 0
不输出
说
明
%u
无符号十进制记数
%X
十六进制记数,使用大写 A~F
十六进制记数,使用小写 a~f
%x
另外,还可使用转义字符,见表 1.
24。
表 1.
24 转义字符
转义字符
说
\b
明
转义字符
\
t
退格符
\
f
反斜线
换行符
\r
明
跳格符
\\
换页符
\n
说
单引号
%%
百分号
社
回车符
版
例如:
天
大
学
出
sprintf(6=\n%dx%d ,2,3)
ans =
6=
2x
3
data = [
85170524681035];
sprintf(%02X %02X %02X %02X %02X %02X %02X %02X %02X ,data)
空
航
ans =
55AA05020406080A23
航
4)eva
l、
f
eva
l和 eva
l
i
n。 MATLAB 提供了一种非常重要的特殊表达式:字符串计算表达
式。计算字符串有 3 个函数:
eva
l在 当 前 工 作 空 间 内 计 算 包 含 表 达 式 的 字 符 串;
f
eva
l在 当 前
北
达式字符串。例如:
京
工作空间内执行字符串或函数 句 柄 代 表 的 函 数;
eva
l
i
n在当前空间或基本工作空间内执行表
t = 0 :.
1 :2*pi;
x = sin(
t);
t));
y = eval(sin(
z = feval(@sin,t);
% 或 z = feval(sin ,t);
evalin(base , u = sin(
t);); % 在基本工作空间内执行
v = evalin(caller , sin(
t)); % 在当前空间内执行
生成的变量 x、
z、
u 和 v 完全相同,如图 1.
5 所示。
y、
eva
l调用 函 数 时(例 如 调 用 上 面 的 s
i
n 函 数)避 开 了 MATLAB 分 析 程 序 的 严 格 检 查,可
能产生不可捕捉的错误和不希望看到的结果,故不提倡使用。
【注意】 eva
l的使用非常灵活:
① 从字符串中提取出变量。
eval(a = 2 )
a=
2
图 1.
5 p
l
o
t(
l
o
t(
z)的运行结果
y)与 p
② 将字符串转换为数字。
版
社
n=eval(12345678 )
n=
12345678
学
出
③ eva
l和f
eva
l只在当前工作空间 执 行 表 达 式 语 句。假 定 当 前 空 间 为 函 数 空 间:若 要 在
基本工作空间执行 MATLAB 语句,使用 eva
l
i
n 函 数;若 要 在 基 本 工 作 空 间 执 行 赋 值 表 达 式,
除可使用 eva
l
i
n 函数外,还可使用前面讲到的 a
s
s
i
i
n 函数。
gn
天
大
5)f
i
nds
t
r和 s
t
r
f
i
nd。f
i
nds
t
r和 s
t
r
f
i
nd 函 数 都 只 能 对 一 维 字 符 数 组 (即 字 符 串)进 行 操
作。它们的区别就是f
i
nds
t
r会自动比较输入的两个字符串的长度,然后在长的字符串中搜索
空
航
短的字符串,对两个字符串的顺序没有要求;而 s
t
r
f
i
nd 要求在第 1 个字符串中搜索第 2 个。
f
i
nds
t
r和 s
t
r
f
i
nd 都区分大小写,如果没有找到匹配的字符串,就返回空矩阵。例如:
北
京
航
strfind(ilovematlab , love )
ans =
2
findstr(ilovematlab , love )
ans =
2
findstr(love , ilovematlab )
ans =
2
findstr(ilovematlab , Love )
ans =
[]
【注】 在未来的 MATLAB 版本中,将会移除f
i
nds
t
r函数。
6)i
s
s
t
r
op。i
s
s
t
r
op 函数使用非常灵活。其调用格式为:
pr
pr
tf = isstrprop(str , category )
字符类型 c
25。
a
t
ego
r
y 的所有可能取值见表 1.
表 1.
25 i
s
s
t
rp
r
op 的字符类型取值
类型取值
a
l
phanum
cn
t
r
l
r
i
n
t
p
r
aph
i
c
g
l
owe
r
数字,如 0
数字或字母,如 0 、a
控制字符,如 cha
r(
0:
20)
图形字符,包括空格字符,即 cha
r(
32)
图形字符,即不包括下列 字 符 的 任 意 其 他 字 符:
una
s
s
i
c
e,l
i
nes
epa
r
a
t
o
r,pa
r
ag
r
aphs
epa
r
a
gned,spa
t
o
r,c
on
t
r
o
lcha
r
a
c
t
e
r
s,Un
i
c
odef
o
rma
tc
on
t
r
o
lcha
r
a
c
t
e
r
s,p
r
i
va
t
eus
e
r-de
f
i
nedcha
r
a
c
t
e
r
s,Un
i
c
ode
sur
r
oga
t
echa
r
a
c
t
e
r
s,Un
i
c
odeo
t
he
rcha
r
a
c
t
e
r
s
小写字母,如 a
uppe
r
大写字母,如 A
wspa
c
e
空线间隔符,包括:
t
punc
xd
i
i
t
g
标点符号,如 ,
\
t
有效的十六进制数,如 F
\n
\r
\v
\
f
社
d
i
i
t
g
字母,如 a
版
a
l
pha
类型含义
学
出
7)num2s
t
r、
s
t
r
2num 和s
t
r
2doub
l
e。num2s
t
r和s
t
r
2num 函数,在 GUI设计中经常使用,
必须重点掌握。如:
北
天
空
航
京
ans =
3.
1416
num
2str(dafei )
ans =
dafei
str
2num(3.
14159e
0)
ans =
3.
1416
str
2num([12 ;34 ])
航
ans =
3.
142
num
2str(
4f )
pi,%7.
大
num
2str(
eps)
ans =
2.
2204e-016
num
2str(
3f )
pi,%7.
% 若输入本身就是字符串,直接返回所输入的字符串
ans =
1
2
3
4
str
2double(1.
1)
ans =
1.
1000
str
2double(11 )
ans =
NaN
【注意】 s
t
r
2num 与 s
t
r
2doub
l
e都可以将字符串转换为数值,但是 s
t
r
2num 为矩阵运算,
可以生成数值矩阵,而 s
t
r
2doub
l
e为标量运算,只 能 生 成 一 个 数 值。因 此,当 需 要 生 成 一 个 数
值时,虽然 s
t
r
2num 和 s
t
r
2doub
l
e都可以用,但是 s
t
r
2doub
l
e的运算速度要快些。
数据类型转换函数还包括一些进制转换函数,在 GUI设计中经常使用,见表 1.
26。
表 1.
26 进制转换函数
函
数
de
c
2b
i
n
de
c
2hex
de
c
2ba
s
e
b
i
n2de
c
调用格式
含
s
t
r= de
c
2b
i
n(
d)
义
返回整数 d 的二进制表 示 为 字 符 串。d 为 小 于 252 的 非 负 整 数;
n为
s
t
r= de
c
2b
i
n(
d,
n)
返回的二进制表示最少的位数,高位补 0
s
t
r= de
c
2hex(
d)
转换十进制数 d 为 十 六 进 制 形 式,
d 为 小 于 252 的 非 负 整 数;
n为返回
s
t
r= de
c
2hex(
d,
n)
的十六进制表示最少的位数,高位补 0
s
t
r= de
c
2ba
s
e(
d,
ba
s
e)
转换非负整数 d 为指定的进制格式,
ba
s
e为
d 为小于 252的非负整数;
s
t
r= de
c
2ba
s
e(
d,
ba
s
e,
n)
n为s
t
r的最少位数,高位补 0
s
t
r为字符串;
2 与 36 之间的整数;
b
i
n2de
c(
b
i
na
r
t
r)
ys
将二进制字符串转换为十进制数
o
c
t
2de
c
d= o
c
t
2de
c(
c)
将八进制矩阵转换为同维的十进制矩阵;
c为数字型
ba
s
e
2de
c
ba
s
e)
d = ba
s
e
2de
c(s
t
r
n,
将 ba
s
e进制的字符串转换为十进制
d = hex2de
c(hex_va
l
ue )
社
将十六进制字符串转换为十进制浮点型整数,
d<252
版
hex2de
c
出
【注意】 b
i
n2de
c、
hex2de
c和 ba
s
e
2de
c函数,会自动忽略输入字符串中的空格符。
学
下面对以上函数分别举例说明。
京
北
dec
2hex(
30)
ans =
1E
航
② 十进制转换为十六进制:
③ 十进制转换为八进制:
dec
2base(
30,8)
ans =
36
④ 二进制转换为十进制:
bin
2dec( 11110 )
ans =
30
⑤ 十六进制转换为十进制:
hex
2dec(1e )
ans =
30
空
航
天
dec
2bin(
30)
ans =
11110
大
① 十进制转换为二进制:
⑥ 八进制转换为十进制:
a=11;
oct
2dec(
a)
ans =
9
⑦ 二进制转换为八进制:
dec
2base(
bin
2dec(11110 ),8)
ans =
36
先将二进制转换为十进制,再将十进制转换为八进制。
⑧ 将八进制转换为十六进制:
社
dec
2hex(
oct
2dec(
36))
ans =
1E
版
先将八进制转换为十进制,再将十进制转换为十六进制。
学
出
4.结构数组
与 C 语言类似,MATLAB 也具有结 构 类 型 的 数 据。结 构 数 组,也 称 为 结 构 或 结 构 体,是
北
京
航
空
航
天
大
一种用字段 来 容 纳 数 据 的 MATLAB 数 组。 结 构 数 组 的 字 段 能 包 含 任 何 类 型 的 数 据,如
图 1.
6所示。
图 1.
6 一个简单的结构体
创建结构有两种方法:
① 使用点号(.)运算符。如创建一个名为 da
f
e
i的学生的成绩信息:
results.
name= dafei ;
results.
rank=2;
results.
score= [
889998];
results
results =
name: dafei
rank:2
score:[
889998]
结构也是一种数组,上例创建的 r
e
su
l
t
s是一个 1×1 的结构数组。
访问结构的字段可以采用点号运算符:
results.
name
ans =
dafei
results.([ra
ans =
2
nk ])
% 采用字符串作为字段名
如果要再添加一个名为l
i
uq
i
n 的 学 生 的 成 绩 信 息,就 将 结 构 r
e
su
l
t
s 扩 展 为 1×2 的 结 构
数组:
results(
2).
name= liuqin ;
results(
2).
rank=1;
results(
2).
score= [
988999];
results
results =
1x
2structarraywithfields:
版
社
name
rank
score
对于多维结构数组,当输入 结 构 数 组 名 字 时,MATLAB 不 会 显 示 单 个 字 段 的 内 容,而 只
学
出
显示结构数组包含的各类信息概略。这些信息页可以通过f
i
e
l
dname
s函数获取:
空
航
天
大
fieldnames(
results)
ans =
name
rank
score
航
数组中所有的结构都有相 同 的 字 段。 扩 展 一 个 结 构 数 组 时,MATLAB 用 空 矩 阵 填 充 未
指定的字段。
京
② 利用 s
t
ruc
t函数创建结构数组。s
t
ruc
t函数调用格式:
北
1 ,{}, field
2 ,{},…)
s = struct(field
用指定字段f
i
e
l
d1、
f
i
e
l
d2 等创建一个空结构。
如果要创建一个没有字段的结构数组,使用下列语句:
创建 0×0 的无字段结构数组:
struct([])
ans =
0x
0structarraywithnofields.
创建 1×1 的无字段结构数组:
struct()
ans =
1x
1structarraywithnofields.
s = struct(field
1 ,values
1, field
2 ,values
2,…)
f
i
e
l
d1、
f
i
e
l
d2 等为字段名,
va
l
ue
s
1、
va
l
ue
s
2 等为对 应 的 字 段 数 据,必 须 是 同 样 大 小 的 单 元
数组或标量;
s为生成的结构数组。
s
t
ruc
t函数用指定的字段名和字段值创建一个结构数组。如果字段值均为同维的单元数
组,
s的大小与单元数组的大小一样;如果字段值只是标量,不含单元数组,那么s为1×1 的结
构数组。如:
创建 1×1 的结构数组:
21])
s=struct(names ,{{dafei ,liuqin }},ranks ,[
s=
names:{dafei liuqin }
ranks:[
21]
创建 1×2 的结构数组:
s
2=struct(names ,{dafei ,liuqin },ranks ,{
2,
1})
s
2=
1x
2structarraywithfields:
names
ranks
版
社
有关结构数组的函数见表 1.
27。
s
t
r
uc
t
2
f
i
e
l
dname
s
i
s
s
t
r
uc
t
s
t
r
uc
t
s= rmf
i
e
l
d(
s,
FIELDS)
c
e
l
l
c= s
t
r
uc
t
2c
e
l
l(
s)
说
明
将输入的 X 分别分配给每个输出,即 Y1=X,Y2=X,
Y3=
大
天
s= rmf
i
e
l
d(
s,f
i
e
l
d)
空
航
rmf
i
e
l
d
t
f=i
s
f
i
e
l
d(
A,f
i
e
l
d)
航
i
s
f
i
e
l
d
[
Y1,
Y2,
Y3,…]= de
a
l(
X)
[
Y1,
Y2,
Y3,…]= de
a
l(
X1,
X2,
X3,…)
name
s= f
i
e
l
dname
s(
s)
京
de
a
l
调用句型
学
数
…
X,…或将 X1分配给 Y1,
X2分配给 Y2,
X3分配给 Y3,
检查结构数组 A 中是否含字段名为f
i
e
l
d 的字段
从结构体 s中移除指定的字段f
i
e
l
d;或 FIELDS 为一个字
段名组成的字符数组或字符单元数组,移除 s中多个字段
将结构数组 s转换为单元数组
返回结构数组的字段名,或对象的属性名
name
s= f
i
e
l
dname
s(
ob
j)
北
函
出
表 1.
27 有关结构数组的函数汇总
t
f=i
s
s
t
r
uc
t(
A)
检查 A 是否为 MATLAB 结构数组
s=s
t
r
u
c
t(f
i
e
l
d
1,
v
a
l
u
e
s
1,f
i
e
l
d
2,
v
a
l
u
e
s
2,…)
创建结构数组
s=s
t
r
uc
t(f
i
e
l
d1 ,{},f
i
e
l
d2 ,{},…)
5.单元数组
单元数组是一种特殊数组,它为一个数组中 存 储 不 同 类 型 的 数 据 提 供 了 机 制。所 谓 单 元
数组,是 在 一 个 数 组 中 包 含 多 个 单 元(
c
e
l
l),每 个 单 元 作 为 一 个 独 立 的 存 储 单 元 存 储 数 据,如
图 1.
7所示。
图 1.
7 单元数组示意图
在结构数组中,从命名字 段 中 获 取 信 息;而 在 单 元 数 组 中,通 过 矩 阵 索 引 操 作 获 取 数 据。
如 A{
2,
3}表示单元数组 A 第 2 行第 3 列的单元内容。
创建单元数组有使用大括号{}和使用 c
e
l
l函数两种方法。
① 使用大括号赋值语句。此时有两种方法给单元数组赋值:单元索引和内容索引。
例如,创建一个如图 1.
8 所示的单元数组:第 1 个单元为一个 1×2 的单元数组,第 2 个单
元为一个 2×1 的字符数组,第 3 个单元为一个 2×3 的数字矩阵。
图 1.
8 单元数组举例
单元索引:赋值语句左边,像普通数组的索引一样,将单元的下标括在括号中;右边把单元
内容放在花括号中。
版
出
学
[
2x
3double]
大
[
2x
1char]
天
A
A=
{
2x
1cell}
社
clearA
A(
1)= {{dafei ;liuqin }};
A(
2)= {[B ;A ]};
A(
3)= {[
889998;
988999]};
北
京
航
clearB
B{
1}= {dafei ,liuqin };
{
B 2}= [B ;A ];
B{
3}= [
889998;
988999];
B
B=
{
[
2x
1cell}
2x
1char]
空
航
内容索引:赋值语句左边,把单元的下标放在花括号中;右边,指定单元内容。
[
2x
3double]
② 使用 c
e
l
l函数初始化单元数组。c
e
l
l调用格式见表 1.
28。
表 1.
28 c
e
l
l函数调用格式
调用格式
c= c
e
l
l(
n)
c= c
e
l
l(
m,
n)
c= c
e
l
l([
mn])
c= c
e
l
l(
m,
n,
e
l
l([
mnp …])
p,…) c= c
c= c
e
l
l(
s
i
z
e(
A))
例如:
C=cell(
1,
3);
C
C=
格式说明
创建一个 n×n 的各单元为空矩阵的单元数组
创建一个 m×n 的各单元为空矩阵的单元数组
创建一个 m×n×p× …的各单元为空矩阵的单元数组
创建一个与 A 同维的各单元为空矩阵的单元数组
[]
[]
[]
C(
1)= {{dafei ,liuqin }};
C(
2)= {[B ;A ]};
C(
3)= {[
889998;
988999]};
C
C=
{
1x
2cell}
[
2x
1char]
[
2x
3double]cell
版
98
99
学
【思考】 单元数组占用的内存空间如何计算?
出
celldisp(
C)
C{
1}{
1}=
dafei
C{
1}{
2}=
liuqin
C{
2}=
B
A
C{
3}=
88
99
98
89
社
如果想查看单元数组的全部内容,使用 c
e
l
l
d
i
sp 函数:
大
可以把每个单元数组想象成一个链表,而每个单元(即 链 表 的 节 点)想 象 成 一 个 类 或 者 结
构体。大家知道,链表不一定存储在连续的内存 块 中,但 每 个 节 点 为 一 个 数 据 结 构,必 须 存 储
天
在连续的内存中。因此,单元数组不一定存储在连续的内存块中,但单元数组的每个单元必须
空
航
存储在连续的内存中。
对于一个已定义且初始化了的单元数组,每个单元都附带了两个位置指针(类似于链表指
航
针,共 4 字节),来指明该单元所在位置,另外还有一块 56 字节的区域用来记录单元信息,比如单
京
元的长度,数值类型等。因此每个单元的长度应该等于单元内元素的实际长度,加上 60 字节。
北
对于一个仅定义而未初始化的单元数组,每个单元仅附带一个 4 字节的位置指针,即每个
未初始化的单元的长度应该等于 4 字节。
有关单元数组的函数,见表 1.
29。
表 1.
29 有关单元数组的函数汇总
函
数
c
e
l
l
c
e
l
l
d
i
sp
c
e
l
l
2s
t
r
uc
t
c
e
l
l
f
un
c
e
l
l
l
o
t
p
i
s
c
e
l
l
num2c
e
l
l
ma
t
2c
e
l
l
c
e
l
l
2ma
t
调用格式
见表 1.
28
c
e
l
l
d
i
sp(
C)
明
创建空的单元数组
c
e
l
l
d
i
sp(
C,
name)
s= c
e
l
l
2s
t
r
uc
t(
c,
f
i
e
l
ds,
d
im)
D =c
e
l
l
f
un(f
name ,
C)
说
D=c
e
l
l
f
un(s
i
z
e,
C,
k)
显示单元数组的内容
转换单元数组为结构数组
将函数应用到单元数组的每个元素
c
e
l
l
l
o
t(
c) c
e
l
l
l
o
t(
c,l
egend ) hand
l
e
s=c
e
l
l
l
o
t(…)
p
p
p
显示单元数组的图形描述
c= num2c
e
l
l(
A)
转换数值数组为单元数组
t
f=i
s
c
e
l
l(
A)
c= ma
t
2c
e
l
l(
x,m,n)
m =c
e
l
l
2ma
t(
c)
c= num2c
e
l
l(
A,
d
ims)
检查数组 A 是否为单元数组
转换矩阵为矩阵单元数组
转换矩阵单元数组为单个矩阵
表 1.
29 中,
num2c
e
l
l、
ma
t
2c
e
l
l和 c
e
l
l
2ma
t需要重点掌握,使用方法举例如下:
(
1)num2c
e
l
l
num2c
e
l
l函数的调用格式为:
C = num
2cell(
a)
将数值数组 a转换为单元数组 C,且 C 的每个单元尺寸为 1×1。
a= [
123;
456]
a=
1
2
3
4
5
6
b = num
2cell(
a)
b=
[
[
[
1]
2]
3]
[
]
[
]
[
4
5
6]
C = num
2cell(
a,dim)
社
将数值数组 A 转换为单元数组 C。若 d
im=1,
C 的每个单元尺寸为 1×s
i
z
e(
A,d
im);若
出
学
天
大
[
2x
1double]
京
(
2)ma
t
2c
e
l
l
航
空
航
a= [
123;
456];
c = num
2cell(
a,1)
c=
[
[
2x
1double]
2x
1double]
(
,
)
d = num
2cell a 2
d=
[
1x
3double]
[
1x
3double]
版
d
im=2,
C 的每个单元尺寸为 s
i
z
e(
A,d
im)×1。
北
ma
t
2c
e
l
l函数的调用格式为:
C = mat
2cell(
x,m,n)
将矩阵 x 转换成单元数组 C。矩阵 x 的行按向量 m 来依次分解,
x的列按向量 n来依次
分解。单元数组 C 的尺寸与 m、
n 的关系为:
s
i
z
e(
C)= (
sum(
m),sum(
n))。矩阵 x 可以是二
维数值数组、二维字符数组等。
a = [abc ; bca ; cab ]
a=
abc
bca
cab
b = mat
2cell(
a,[
12],3)
b=
abc
[
2x
3char]
b = mat
2cell(
a,3,[
12])
b=
[
[
3x
1char]
3x
2char]
(
3)c
e
l
l
2ma
t
c
e
l
l
2ma
t函数的调用格式为:
m = cell
2mat(
C)
将单元数组 C 转换为单个矩阵 m。要求单元数组 C 的每个单元列数必须相等。
a = {[
12],[
345];[
67;12],[
8910;345]}
a=
[
[
1x
2double]
1x
3double]
[
]
[
2x
2double
2x
3double]
(
)
b = cell
2mat a
b=
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
1
2
3
4
5
社
6.函数句柄
函数句柄是一种特殊的数据类型,它 提 供 了 间 接 调 用 函 数 的 方 法,类 似 于 C 语 言 中 的 指
版
针,只不过这里是指向一个函数而已。
函数句柄包含了函数的路径、函数名、类型以 及 可 能 存 在 的 重 载 方 法,必 须 通 过 专 门 的 定
出
义创建,而一般的图像句柄是自动建立的。
学
可使用函数句柄来调用 其 他 函 数,也 可 以 将 函 数 句 柄 存 储 在 数 据 结 构 中,方 便 以 后 使 用
大
(例如句柄图形的回调函数)。
天
创建函数句柄使用 @ 或者 s
t
r
2
f
unc命令。采用 符 号 @ 创 建 函 数 句 柄,是 在 函 数 名 前 加 一
空
航
个“@ ”标志,并且不能附加函数的路径,即函数句柄 = @ 函数名。
MATLAB 映射句柄到指定的函 数,并 在 句 柄 中 保 存 映 射 信 息。 由 于 没 有 附 加 函 数 的 路
航
径信息,如果同一个名字的函数有多个,函数句柄映射到哪个函数呢?
这取决于函数调用的优先原则。函数调用的优先级从高到低排列如下:
北
搜索。
京
① 变量:调用 优 先 级 最 高。 MATLAB 搜 索 工 作 空 间 看 是 否 存 在 同 名 变 量,有 则 停 止
② 子函数(
sub
f
unc
t
i
on)。
③ 私有函数(
i
va
t
ef
unc
t
i
on)。
pr
④ 类构造函数(
c
l
a
s
sc
ons
t
ruc
t
o
r)。
⑤ 重载方法(
ove
r
l
oadedme
t
hod)。
⑥ 当前目录中的同名函数。
⑦ 路径中其他目录中的函数:调用优先级最低。
如果要查询同名函数中究竟哪个被调用了,用 wh
i
ch 函数查询。如:
whichzoom
D:
\MATLAB
7\toolbox
\matlab
\graph
2d
\zoom.
m
当一个函数句柄被创建时,它将记录函数的详细信息。因此,当使用函数句柄调用该函数
时,MATLAB 会立即执行,不进行文 件 搜 索。 当 反 复 调 用 一 个 文 件 时,可 以 节 省 大 量 的 搜 索
时间,从而提高函数的执行效率。
函数句柄可用来标识子函数、私有函数和嵌套函数。一般这些函数对于用户来说都是“隐
藏”的,这些标识对于用户正确使用这些函数非常有用。例如,当编写一个含有子函数的 M 文
件时,可以为子函数创建一个句柄,并作为 主 函 数 的 一 个 输 出 参 数 提 供 给 用 户。 下 面 的 M 文
件函数框架演示了一个在主函数中返回子函数句柄的例子:
functionout=myfunction(
select)
switchselect
case case
1
out = @fun
1;
case case
2
out = @fun
2;
otherwise
out = [];
end
functiona=fun
1(
b,
c)
……
版
社
functiond=fun
2(
e,
f)
……
出
MATLAB 中用函数句柄作为操作对象的函数,如表 1.
30 所列。
s
ave
l
oad
i
s
a
i
s
equa
l
f
eva
l
大
空
航
s
t
r
2
f
unc
s= f
unc
2s
t
r(
f
hand
l
e)
函数说明
得到函数句柄的信息:函数名、类型、文件名等
由函数句柄构造函数名字符串
f
hand
l
e= s
t
r
2
f
unc(s
t
r)
由函数名字符串构造函数句柄
l
oad(f
i
l
ename )
从一个 .
ma
t文件加载函数句柄到当前工作空间
i
l
ename )
s
ave(f
航
f
unc
2s
t
r
S =f
unc
t
i
ons(
f
unhand
l
e)
K =i
s
a(
ob
l
a
s
s_name )
j,c
京
f
unc
t
i
ons
调用格式
天
数
t
f=i
s
equa
l(
A,
B,…)
北
函
学
表 1.
30 用函数句柄作为操作对象的函数
[
eva
l(
f
hand
l
e,x1,…,xn)
y1,y2,…]= f
保存当前工作空间的函数句柄到一个 .
ma
t文件
检查变量是否包含函数句柄
检查两个函数句柄是否是相同函数的句柄
采用参数 x1,…,xn 来执行函数句柄
例如,创建一个正弦函数的函数句柄:
h_sin=str
2func(sin );
执行 s
i
n 函数可使用f
eva
l函数:
/2)
feval(
h_sin,
pi
ans =
1
再如,若在当前目录下新建一个 M 文件函数 p
l
o
tFHand
l
e.
m:
functionx = plotFHandle(
fhandle,data)
(
,
(
)
)
plot data fhandle data
保存后,在命令行输入:
t=-pi:
0.
01:
pi;
t)
plotFHandle(@sin,
结果显示如图 1.
9 所示。
【思考】 使用函数句柄有什么好处呢?
① 提高 运 行 速 度。 因 为 MATLAB 对
函数的调用每次都 是 要 搜 索 所 有 的 路 径,而
这些路径非常多,所 以 如 果 一 个 函 数 在 用 户
的程序中 需 要 经 常 用 到,则 使 用 函 数 句 柄,
会提高运行速度。
② 使用可以与变量一样方便。比如说,
用户在某个目录运 行 后,创 建 了 该 目 录 的 一
个函数句 柄,当 用 户 转 到 其 他 目 录 下 时,创
建的函数句柄还是 可 以 直 接 调 用 的,而 不 需
社
要把那 个 函 数 文 件 复 制 过 来。 因 为 在 用 户
创建的函数中,已经包含了路径。
版
图 1.
9 使用句柄的一个实例
出
例如,对于上面创建 的 函 数 句 柄 h_s
i
n,
空
航
天
大
functions(
h_sin)
ans =
function: sin
type: simple
file:
学
可以用f
unc
t
i
ons来查看这个f
unc
t
i
on:
京
航
7.日期和时间
MATLAB 中 表 示 日 期 和 时 间 信 息 有 3 种 格 式:日 期 字 符 串、串 行 日 期 数 (
s
e
r
i
a
lda
t
e
函数相互转换。
北
numbe
r
s)和日期向量。用户可选择其中任何一种格式显示日期和时间,而且它们之间可通过
(
1)当前的日期或时间
3 种 MATLAB 的日期或时间格式见表 1.
31。
表 1.
31 当前的日期或时间函数
日期和时间格式
当前日期与时间函数
日期字符串
da
t
e
串行日期数
日期向量
例如,要查看当前的日期:
date
ans =
18-Jan-2009
now
c
l
o
ck
例
子
18-J
an-2009
7.
3379e+005
[
2009118
23
31
36]
(
2)日期与时间的格式转换
日期与时间的格式转换函数有以下 3 个:
① da
t
enum:将输入转换为串行日期数;
② da
t
e
s
t
r:将输入转换为日期字符串;
③ da
t
eve
c:将输入转换为日期向量。
最常用的是将输入转换为日期字符串,即 da
t
e
s
t
r函数。有时用户需要获取当前的日期和
时间字 符 串,然 后 提 取 出 一 部 分,作 为 自 动 保 存 文 件 时 的 默 认 文 件 名,这 就 需 要 用 到 da
t
e
s
t
r
函数。
da
t
e
s
t
r函数的调用格式为:
str = datestr(
DT)
转换串行日期数或日期向量为日期字符串。例如:
社
datestr(
date)
ans =
12-Apr-2009
datestr(
now)
出
版
ans =
12-Apr-200916:
28:
10
datestr(
clock)
大
学
ans =
12-Apr-200916:
28:
15
天
str = datestr(
DT,dateform)
空
航
转换串行日期数、日期向量或日期字符串 DT 为指定日期格式 da
t
e
f
o
rm 的字符串s
t
r。指
1
2
3
4
5
6
京
0
北
日期格式的数字形式
航
定格式 da
t
e
f
o
rm 可以为一个 0~31 的正整数或一个字符串,默认值为 0,见表 1.
32。
01/19/09
13
19 J
an 2009
mmm
J
an
mm
01
m
mm/dd
d
12
子
mm/dd/yy
dd mmm yyyy
9
11
例
19 J
an 200900:
37:
26
dd
10
日期格式的字符串形式
dd mmm yyyyHH:MM:
SS
7
8
表 1.
32 日期格式
ddd
J
01/19
19
Mon
M
yyyy
2009
mmmyy
J
an09
yy
HH:MM:
SS
09
00:
37:
26
续表 1.
32
日期格式的数字形式
日期格式的字符串形式
例
14
HH:MM:
SSPM
12:
37:
26AM
16
HH:MM PM
12:
37AM
HH:MM
15
子
00:
37
17
QQ YY
19
dd/mm
19/01
21
mmm.
dd.
SS
yyyyHH:MM:
J
an.
19.
200900:
37:
26
mm/dd/yyyy
01/19/2009
18
Q1 09
QQ
Q1
dd/mm/yy
20
22
19/01/09
mmm.
dd.
yyyy
23
24
dd/mm/yyyy
26
yyyy/mm/dd
J
an.
19.
2009
19/01/2009
yy/mm/dd
27
社
09/01/19
版
25
QQ YYYY
mmmyyyy
出
28
yyyy mm dd
31
SS
yyyy mm ddHH:MM:
yyyymmddTHHMMSS
例如:
J
an2009
2009 01 19
20090119T003726
2009 01 1900:
37:
26
北
京
航
datestr(
now,
29)
ans =
2009-05-21
datestr(
now,HH:
MM:
SS )
ans =
11:
55:
21
Q1 2009
空
航
天
大
30
学
29
2009/01/19
(
3)其他与日期和时间相关的函数
除上面 介 绍 的 基 本 日 期 与 时 间 函 数 外,还 有 一 些 其 他 与 日 期 和 时 间 相 关 的 函 数,
见表 1.
33。
函
数
add
t
oda
t
e
c
a
l
enda
r
da
t
e
t
i
ck
eomday
days
d
i
f
表 1.
33 其他与日期和时间相关的函数
函数说明
修改日期数
返回指定年月的日历表
用日期作为坐标轴的标注
返回指定年月的最后一天
返回两个日期之间的天数
函
数
we
ekday
函数说明
返回输入日期是一周的第几天
cpu
t
ime
返回 MATLAB 启动后使用的总 CPU 时间
e
t
ime
返回两个日期向量之间流逝的秒数
t
i
c,
t
o
c
返回调用 t
i
c和 t
o
c函数之间流逝的时间
例如:
calendar
Jan2009
S
M
Tu
W
Th
F
0
0
0
0
1
2
4
5
6
7
8
9
11
12
13
14
15
16
18
19
20
21
22
23
25
26
27
28
29
30
0
0
0
0
0
0
tic,
sin(
0:
0.
1:
2*pi)),
toc
plot(
Elapsedtimeis3.
031000seconds.
weekday(
now)
ans =
7
a
1 = clock;pause(
1);
etime(
clock,a
1)
S
3
10
17
24
31
0
% 全局定时器
% 返回今天(
2010-08-14)是星期几
版
社
ans =
1.
0160
a = datestr(
now,29)
学
出
a=
2010-08-14
b= [
a(
1:4),-01-01 ]
大
b=
2010-01-01
daysdif(
b,a)
天
% 返回 2010-08-14 是 2010 的第几天
空
航
ans =
225
京
北
1.
1.
3 矩阵操作
航
上面程序中,
we
ekday(
now)返 回 的 结 果 为 7,表 示 今 天 是 一 个 星 期 的 第 2 天 (在 西 方 国
家,星期日是一个星期的第 1 天),即今天星期六。
MATLAB 中最基本的数据结构是矩阵。矩阵的二维数据结构,能非常容易就成倍地存取
数据元素。数据元素可以是数字、字符、逻辑真假或其他类型的 MATLAB 结构。 MATLAB 采
用这种二维的矩阵存取单个的数,用 1×1 的维数表示;也存储向量,用 1×n 的维数表示,
n是
向量的长度。 MATLAB 还支持 大 于 二 维 的 数 据 结 构,这 种 数 据 结 构 在 MATLAB 中 称 为 数
组,本节仅简要讨论矩阵操作方面的知识。
1.创建矩阵
在 MATLAB 中,建立矩阵最简单的方法,是利用矩阵构造操作符:方括号[]。
在方括号中写入元素,元素之间用空格或逗号隔开,能建立矩阵的一行。如:
a= [
12,
3]
a=
1
2
3
在方括号中,每行之间用分号隔开,这样就创建了一个矩阵。如:
b= [1
b=
123
456
2
3 ;456 ]
可见,字符矩阵的每一行字符可被看成一个字符串。
将上面生成的矩阵 b 与下面的矩阵 c比较:
char(
13) 456 ]
c= [123
c=
123
456
回车符的 ASCI
I码为 13,所以 cha
r(
13)就等价于回车。b 与 c 形式上完全一样。但如果
用s
i
z
e函数查看它们的大小:
版
ans =
1
社
size(
b)
ans =
2
3
size(
c)
出
7
天
常用的特殊矩阵函数见表 1.
34。
大
学
可见,矩阵在 M 文件中创建新行不能采用回车符,只能用分号。当然,如果在命令行采用
回车(
En
t
e
r)键创建新行,是可以的。
函
空
航
表 1.
34 常用的特殊矩阵函数
数
函数说明
创建一个全 1 的矩阵或数组
eye
创建一个对角线为 1,其余位置为 0 的矩阵
d
i
ag
r
and
r
andn
r
and
i
r
andpe
rm
r
ande
r
r
a
c
cuma
r
r
ay
mag
i
c
京
创建一个全 0 的矩阵或数组
北
z
e
r
o
s
航
one
s
从一个向量中建立对角矩阵
创建一个随机数在[
0,
1]区间均匀分布的矩阵或数组
创建一个随机数为标准正态分布的矩阵或数组
创建一个由均匀分布的整数组成的矩阵。该函数为 r
and
i
n
t的新版函数
创建一个将 1~n 之间的整数随机排列的 1×n 维向量
生成位误差形式,可指定数据二进制序列中 0 或 1 的个数
将输入矩阵元素分布到输出矩阵指定位置,元素值可累加
创建一个元素值从 1~n2的 n 维方阵,使得行、列和对角线的数加起来相等
如:
ones(
1,
5)
ans =
1
1
1
zeros(
2,
3,uint
8)
% 生成 1 行 5 列的全 1 矩阵
1
1
% 生成 2 行 3 列 uint
8 型矩阵
ans =
0
0
0
0
rand(
2,
3)
0
0
ans =
0.
5828
0.
5155
0.
4235
0.
3340
randn(
2,
3)
0.
4329
0.
2259
% 生成 2×3 阶,正态分布的随机数组
2
3
1
6
9
5
4
7
版
ans =
8
社
ans =
0.
1746
0.
7258
2.
1832
-0.
1867
-0.
5883
-0.
1364
randi([
0,1],3,
4)
% 生成 3×4 阶,元素值为[
01]之间整数,均匀分布的随机数组
ans =
0
0
0
0
1
1
1
0
0
1
1
1
randperm(
9)
% 将 1~9 的整数随机排列
出
【注意】 使用 z
e
r
os或 one
s函数为矩阵预分配内存,可加 快 程 序 的 执 行。重 复 扩 展 数 组
的尺寸,会影响程序的性能。因为每增加一次数 组 的 尺 寸,会 花 费 更 多 的 时 间 分 配 内 存,而 且
学
这些内存很可能是不连续的,这将减慢对该数组的 任 何 操 作。更 好 的 方 法 是 预 估 数 组 的 极 限
空
航
航
北
end
toc
京
clearx
tic
x(
1)=1;
fori=1:
10000
x(
i+1)=2*x(
i);
天
大
尺寸,使用 z
e
r
os或 one
s函数预分配一块连续的内存给该数组。例如,新建一个 M 脚本文件:
运行该脚本,命令行显示结果如下:
Elapsedtimeis0.
184538seconds.
如果在上面脚本函数中加一条预分配指令:
clearx
tic
x=zeros(
1,
10000);
(
)
;
x 1 =1
fori=1:
10000
x(
i+1)=2*x(
i);
end
toc
运行该脚本,命令行显示结果如下:
Elapsedtimeis0.
016057seconds.
可见,预分配内存后的执行时间不到之前的 10% 。
2.连接矩阵
连接矩阵最简单的方法就是使用 方 括 号 []。C= [
A B]是 横 向 连 接 矩 阵 A 和 B,要 求 A
与 B 有相同的行数;
C= [
A;
B]是纵向连接矩阵 A 和 B,要求 A 和 B 有相同的列数。如:
a= [
484950];
b= [
9899100];
[
a;
b]
ans =
48
98
49
99
50
100
【思考】 如果连接的两个矩阵的数据类型不一样,会出现什么情况呢?
构造矩阵时,如果包 含 了 不 同 数 据 类 型 的 元 素,MATLAB 会 将 其 转 换 为 同 一 种 数 据 类
型,这涉及数据类型的预设优先级,见表 1.
35。
社
逻辑型
字符
非法
整数型
整数型
学
表 1.
35 数据类型之间的转换
单精度
单精度
单精度
单精度
双精度
双精度
单精度
双精度
逻辑型
整数型
单精度
字符
字符
字符
字符
整数型
字符
整数型
整数型
单精度
字符
整数型
双精度
字符
整数型
逻辑型
非法
整数型
双精度
版
字符
天
大
出
数据类型
北
京
b= [
98.
299.
6100.
9];
c= abc ;
[
b;
c]
航
空
航
由表 1.
35 可 知,如 果 矩 阵 A 为 doub
l
e 型 数 组,
B 为 字 符 数 组,生 成 的 矩 阵 为 字 符 数
组。如:
ans =
bcd
abc
连接矩阵的函数见表 1.
36。
函
数
c
a
t
ho
r
z
c
a
t
表 1.
36 连接矩阵的函数
函数说明
按指定的方向连接矩阵
横向连接矩阵
函
数
r
epma
t
ve
r
c
a
t
函数说明
通过复制和拼接创建新矩阵
纵向连接矩阵
例如,[
r
c
a
t(
a,b),[
ab]等价于 c
a
t(
2,
a,
b)或 ho
r
z
c
a
t(
a,
b),
a;
b]等价于 c
a
t(
1,
a,
b)或 ve
[
a;
a]等价于 r
epma
t(
a,[
21]),[
aa]等价于 r
epma
t(
a,[
12])。
3.重塑矩阵形状
获取矩阵的形状与大小信息,经常使用l
eng
t
h、
s
i
z
e、
nume
l和 nd
ims4 个函数。其说明见
表 1.
37。
表 1.
37 获取矩阵大小与形状的函数
函
数
函数说明
l
eng
t
h
函
函数说明
s
i
z
e
返回矩阵最长维的长度
nume
l
数
返回矩阵的每一维长度
nd
ims
返回矩阵的元素数
返回矩阵的维数
如:
天
重塑矩阵形状的函数,见表 1.
38。
大
学
出
版
社
a= [abc ;cde ]
a=
abc
cde
length(
a)
ans =
3
numel(
a)
ans =
6
size(
a)
ans =
2
3
ndims(
a)
ans =
2
函
空
航
表 1.
38 重塑矩阵形状的函数
数
函数说明
r
e
shape
航
重塑矩阵形状
f
l
i
pud
沿纵轴左右翻转
北
f
l
i
l
r
p
翻转矩阵 90
°
京
r
o
t
90
函
数
f
l
i
im
pd
t
r
anspo
s
e
c
t
r
anspo
s
e
函数说明
按指定方向翻转
沿主对角线翻转
共轭转置
沿横轴上下翻转
下面重点讲解 r
e
shape函数。
r
e
shape函数常用的调用格式为:
B = reshape(
A,
m,
n)或B = reshape(
A,[
mn])
m、
n 为新矩阵的行数 和 列 数。A 为 原 矩 阵。矩 阵 在 内 存 中 是 逐 列 存 储 的,
r
e
shape 函 数
先将原矩阵 A 排成一列数据,然后再构成[
m n]的矩阵 B。如果 A 的元素不是 m×n 个,将产
生错误。如:
a= [abc ;cde ]
a=
abc
cde
reshape(
a,[
3,
2])
ans =
ad
cc
be
reshape(
a,
3,
3)
??? Errorusing
reshape
ToRESHAPEthenumberofelementsmustnotchange.
reshape(
a,[
2,
2])
??? Errorusing
reshape
ToRESHAPEthenumberofelementsmustnotchange.
B = reshape(
A,…,[],…)
[]表示新矩阵的某一维长度待定,其长度由 r
e
shape函数计算。只能有一个[],而且也必
须保证新矩阵与原矩阵的元素个数相等。如:
a= [abc ;cde ];
reshape(
a,
1,[])
版
社
ans =
acbdce
reshape(
a,
4,[])
??? Errorusing
reshape
Productofknowndimensions,4,notdivisibleintototalnumberofelements,6.
出
【注】 重 塑 矩 阵 为 一 个 列 向 量,可 以 采 用“:”来 实 现;而 将 矩 阵 的 行 和 列 互 换,可 以 采 用
大
天
空
航
航
京
北
a = eye(
2)
a=
1
0
0
1
b = a(:)
b=
1
0
0
1
c= b
c=
1
0
学
“”来实现。例如:
0
1
4.矩阵元素移位和排序
元素的排序,应用于矩阵、多维数组和字符串 单 元 数 组,能 对 任 何 一 维 的 元 素 按 升 序 或 降
序排列。元素的移位,只应用于矩阵。
矩阵元素移位和排序的相关函数见表 1.
39。
表 1.
39 矩阵元素移位和排序的相关函数
函
数
c
i
r
c
sh
i
f
t
s
o
r
t
r
ows
函数说明
循环移动矩阵的元素
按列值的升序或降序排列行
下面重点讲解 so
r
t和 s
o
r
t
r
ows函数。
函
数
s
o
r
t
i
s
s
o
r
t
ed
函数说明
对数组行或列进行升序或降序排列
确定数组元素是否排序
1)s
o
r
t
s
o
r
t函数的调用格式为:
[
B,index]= sort(
A,dim,mode)
对数组 A 的行或列进行升序或降序排列,返回排序后的数组 B,以及排序索引值i
ndex。
若数组 A 为字符串单元数组,按字 符 的 ASCI
I码 排 序;若 数 组 A 包 含 复 数,先 按 模 值 排
序,若模值相等则按相位排序;若数组 A 包含 NaN 元素,
NaN 排在最后。
d
im 可取值 1 或 2,默认值为 1。当 d
im = 1 时,对矩阵 A 每列的 元 素 排 序;当 d
im = 2
时,对矩阵 A 每行的元素排序。
mode 可取值 a
s
c
end 或 d
e
s
c
e
nd ,默认值为 a
s
c
e
nd 。mod
s
c
e
nd 为升序排列;
mod
e=
e= a
de
s
c
end 为降序排列。
i
nd
e
x 为排序的索引值。当 d
im =1 时,
i
nd
e
x为 A 中元素在 B 中按列的索引值;当 d
im =2
时,
i
ndex 为 A 中元素在 B 中按行的索引值。例如:
出
版
社
a= [
157;
369;
246]
a=
1
5
7
3
6
9
2
4
6
[
b,index]= sort(
a)
5
6
4
1
3
2
大
天
空
航
航
北
ans =
7
9
6
京
1
4
6
2
5
7
3
6
9
index =
1
3
3
3
1
1
2
2
2
sort(
a,2, descend )
学
b=
2)s
o
r
t
r
ows
s
o
r
t
r
ows函数的调用格式为:
[
B,index]= sortrows(
A,column)
对数组 A 的行,按列值的升序排列,返回排序后的数组 B,以及排序索引值i
ndex。
若数组 A 为字符串单元数组,按字 符 的 ASCI
I码 排 序;若 数 组 A 包 含 复 数,先 按 模 值 排
序,若模值相等则按相位排序。
c
o
l
umn 为列向量,依次按 c
o
l
umn 所指定的列,对数组 A 的行进行排序。
若c
某项值为正数,
按升序排列;
若c
o
l
umn
o
l
umn 某项值为负数,按降序排序。
i
ndex 为排序的索引值。i
ndex 满足恒等式:
B == A(
i
ndex(:),:)。
例如:
A = randi([
0,100],6,7);
A(
1:
4,
1)=95;
% 随机生成矩阵 A
% 修正矩阵 A
A(
5:
6,
1)=76;
A(
2:
4,
2)=7;
A(
3,
3)=73
A=
社
95
4
55
37
49
82
35
95
7
29
63
44
80
94
95
7
73
78
45
65
88
95
7
19
8
30
38
55
76
65
69
93
51
81
62
76
45
18
78
51
53
59
B = sortrows(
A,[
12])% 先按第 1 列的升序对行排序;当列元素相等时,再按第 2 列的升序对行排序
B=
76
45
18
78
51
53
59
76
65
69
93
51
81
62
95
4
55
37
49
82
35
95
7
29
63
44
80
94
95
7
73
78
45
65
88
95
7
19
8
30
38
55
C = sortrows(
A,-3)
% 按第 3 列的降序对行排序
版
C=
北
京
航
空
航
天
大
学
出
95
7
73
78
45
65
88
76
65
69
93
51
81
62
95
4
55
37
49
82
35
95
7
29
63
44
80
94
95
7
19
8
30
38
55
76
45
18
78
51
53
59
[
D,index]= sortrows(
A,[
3 -2]) % 先按第3 列的升序对行排序;当列元素相等时,再按第2 列的
% 降序对行排序
D=
76
45
18
78
51
53
59
95
7
19
8
30
38
55
95
7
29
63
44
80
94
95
4
55
37
49
82
35
76
65
69
93
51
81
62
95
7
73
78
45
65
88
index =
6
4
2
1
5
3
isequal(
D,A(
index(:),:))
% 验证 index 恒等式
ans =
1
5.向量(数集)操作
行或列的维数为 1 的矩阵就是向量。数集在 MATLAB 中表现为元素互斥的向量。向量
和数集有一些特殊的操作函数,见表 1.
40。
表 1.
40 矩阵元素移位和排序的相关函数
函
数
函数说明
i
n
t
e
r
s
e
c
t
s
e
t
d
i
f
f
数
函数说明
s
e
t
xo
r
返回两个数集的交集
i
smembe
r
i
s
s
o
r
t
ed
函
找出不在数集交集内的所有元素
un
i
on
检查数值是否为数集的元素
检查数集元素是否按序排列
找出在第 1 个向量内,不在第 2 个向量内的元素
返回两个数集的并集
un
i
que
去掉向量中重复的元素
假设存在两个数集(向量)
A、
B 如下:
A = 1 :10
A=
1
2
B = 6 :15
B=
6
7
3
4
5
6
7
8
9
10
8
9
10
11
12
13
14
15
空
航
天
大
学
出
版
社
数集 A 与 B 的关系如图 1.
10 所示。
由图 1.
10 可知:
航
图 1.
10 数集 A 与 B 之间的关系
北
京
A∩B= {
6,7,8,9,10};
1,2,3,4,5};
A∩B= {
A∩B= {
1,2,3,,
4,5,11,12,13,14,15};
{
,
,
,
A∪B= 1 2 3 4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15}。
i
n
t
e
r
s
e
c
t(
A,B)相当于集合运算 A∩B:
intersect(
A,B)
ans =
6
7
8
9
10
s
e
t
d
i
f
f(
A,B)相当于集合运算 A∩B:
setdiff(
A,B)
ans =
1
2
3
4
5
s
e
t
xo
r(
A,B)相当于集合运算A∩B:
setxor(
A,B)
ans =
1
2
3
4
5
11
12
13
8
9
14
15
un
i
on(
A,B)相当于集合运算 A∪B:
union(
A,B)
ans =
1
2
3
4
5
6
7
10
11
12
13
14
15
1.
1.
4 程序设计
1.函数参数
调用函数时,经常会有一些数据传递给被调 用 的 函 数,这 些 数 据 被 称 为 输 入 参 数;函 数 结
束时返回给调用函数的数据,称为输出参数。 MATLAB 按值传递参数,优化了任何不必要的
复制操作。
程序设计中,经常用到的函数见表 1.
41。
函数名
f
unc
t
i
on
定义 M 文件函数
va
r
a
r
i
n
g
na
r
t
chk
gou
验证输入参数个数
验证输出参数个数
学
大
na
r
gchk
i
npu
t
name
返回函数输出参数个数
mf
i
l
ename
天
na
r
t
gou
va
r
a
r
t
gou
返回函数输入参数个数
函数说明
接收函数的输入参数到单元数组
返回函数输出参数到单元数组
返回第 n 个输入参数的实际调用变量名
返回当前所执行 M 文件的文件名
空
航
na
r
i
n
g
版
函数说明
出
函数名
社
表 1.
41 函数文件相关函数
航
【注】 na
rg
i
n 可以分解为 n+a
r
n,即 numbe
r+a
r
t+i
npu
t,输入参数的个数。
g+i
gumen
同理:
北
京
na
r
t可分解为 numbe
r+a
r
t+ou
t
t;
gou
gumen
pu
na
r
r+a
r
t+ (
i
npu
t)+che
ck;
gchk 可分解为 numbe
gumen
va
r
a
r
i
n 可分解为 va
r
i
ab
l
e+a
r
t+i
npu
t;
g
gumen
va
r
a
r
t可分解为 va
r
i
ab
l
e+a
r
t+ou
t
t。
gou
gumen
pu
1)f
unc
t
i
on 用来定义 M 函 数。 M 文 件 有 两 种 类 型:脚 本 与 函 数。 脚 本,是 包 含 一 系 列
MATLAB 语句的简单文件。它不能接受输入参数,输出结果显示在命令窗口,变量保存在基
本工作空间。而函数使用自己的局部变量,临时 建 立 自 己 的 函 数 空 间,接 受 输 入 参 数,也 能 返
回输出参数。
【注意】
① 表 1.
41 中的所有函数,除 mf
i
l
ename 能 用 于 所 有 M 文 件 外,其 他 函 数 均 只 能 用 于 M
函数中,而不能用于脚本中。
② 函数名必须由数字、字母或下画线 组 成,以 字 母 开 头。 例 如,
a1.m,_1.m,
1a.m 等 都
是错误的函数名。
③ 函数文件的文件名必须与函数名一 致。例 如,函 数 f
un1.
m,开 头 的 定 义 应 该 为:
f
unc
(
)
。
t
i
onva
r
a
r
o
u
t=
f
u
n
1
v
a
r
a
r
i
n
g
g
④ 函数的输入参数可 以 是 数 值 数 组、字 符 数 组,但 不 能 是 单 元 数 组。 函 数 名、脚 本 文 件
名,甚至是 MATLAB 语句,都可以采用字符串的形式,传入另一函数。例如:
run(f
un1 )可以执行函数或脚本文件f
un1.
m;
eva
l(y = x
^
2 )可以执行 MATLAB 语句
^
2。
y= x
2)na
r
i
n 与 na
rgou
t返回函数参数的个 数。函 数 体 中 的 na
r
i
n 与 na
r
t函 数,能 够 在
g
g
gou
调用一个函数时,指明函数有几个输入和输出参数。调用格式:
n = nargin
返回所在函数的输入参数个数。
n = nargin(fun )
返回函数f
un 定义的输入参数个数;如果定义的输入参数个数不确定,返回 -1。
n = nargout
返回所在函数的输出参数个数。
n = nargout(fun )
返回函数f
un 定义的输出参数个数。
社
例如,在当前目录下有一个 M 函数 my
f
un.
m:
出
版
functionc = myfun(
a,b)
;
c= a+ b
学
在命令行键入:
天
大
myfun(
5,3)
ans =
8
空
航
如果对函数 my
f
un.
m 进行如下更改:
北
京
航
functionc = myfun(
a,
b)
ifnargin 2
error(Notenoughinputarguments.);
elseifnargin 2
error(Toomanyinputarguments.);
else
c=a+b;
end
在命令行输入:
myfun(
5,
3,
3)
??? Errorusing
myfun
Toomanyinputarguments.
myfun(
5)
??? Errorusing
myfun
Notenoughinputarguments.
3)va
r
a
r
i
n 和 va
r
a
r
t传送或返 回 不 定 数 目 的 参 数。 有 一 些 函 数,输 入 的 参 数 或 返 回
g
gou
到调用函数的参数个数不确定,这就需要用到 va
r
a
r
i
n 和 va
r
a
r
t函数。调用格式:
g
gou
functiony = bar(
varargin)
如果在函数声明行将 va
r
a
r
i
n 作为最后一个输 入 参 数,则 函 数 在 调 用 时 可 接 受 任 意 个 变
g
量。函数 ba
r接受任意个输入参数,组成一个单元数组,
va
r
a
r
i
n 为 单元数组名。该单元数组
g
第i个单元就是从 v
a
r
a
r
i
n位置算起的第i个输入参数。例如,如果对于上面的函数 my
f
un.
m,
g
将其声明更改如下:
functionc = myfun(
varargin)
如果该函数采用 my
f
un(
x,
va
r
a
r
i
n 包含两个单元,其中
y)的格式来调用,则在函数内部,
g
va
r
a
rg
i
n{
1}由参数 x 组成,
va
r
a
r
i
n{
2}由参数 y 组成。
g
如果某些参数在任何情况下都必须出现,可在函数声明时将其加在 va
r
a
r
i
n 之前,但必须
g
保证 va
r
a
r
i
n 作为最后的参数。如:
g
functionc = myfun(
x,
varargin)
如果调用格式为 my
f
un(
a,
b,
c),则 va
r
a
r
i
n 是长度为 2 的单元数组,并且 va
r
a
r
i
n{
1}=
g
g
b,
va
r
a
r
i
n{
2}=c。
g
functionvarargout = foo(
n)
从函数f
oo 返回任意个输出 参 数,返 回 的 参 数 包 含 在 va
r
a
r
t中。va
r
a
r
t也 是 一 个
gou
gou
预定义的单元数组,第i个单元是从 va
r
a
r
t位置算起的第i个输出参数。例如:
gou
社
functionvarargout = myfun(
x,
y)
出
版
如果该函数采用[
ab]=my
f
un(
c,
d)的格式调用,则在函数内部,
va
r
a
r
t由两个单元组
gou
成,
va
r
a
r
t{
1}的值赋给 a,
va
r
a
r
t{
2}的值赋给 b。
gou
gou
天
function [
zvarargout]= myfun(
x,
y)
大
前,但必须保证 va
r
a
rgou
t作为最后的参数。如:
学
如果某些输出参数在任 何 情 况 下 都 必 须 出 现,可 在 函 数 声 明 中 将 其 加 入 到 va
r
a
r
t之
gou
使用 va
r
a
rg
i
n 和 va
r
a
r
t函数,需要注意以下几点:
gou
空
航
① 只能用在 M 文件函数中;
② 它们必须是小写字母;
京
航
③ 它们必须是输入参数或输出参数列表中的最后一个参数。
4)na
rgchk 和 na
rgou
t
chk 在函数体内使用,分别 用 于 验 证 输 入 参数和输出参数的个数是
数调用格式:
北
否在规定的范围内。它们经常与 e
r
r
o
r、
n
a
r
i
n和 n
a
r
t函数一起用。n
a
r
c
hk 和 n
a
r
t
c
hk 函
g
gou
g
gou
minargs,maxargs,
numargs,string )
msg=nargchk(
minargs,maxargs,
numargs)或msg=nargchk(
其中,
mi
na
rgs为输入参数个数的下限;
maxa
r
numa
r
gs 为输入参数个数的上限;
gs为输入
参数个数,一般为 na
rg
i
n。当 numa
r
na
r
r
r
gs< mi
gs或 numa
gs> maxa
gs时,返回错误信息字
符串;当 mi
na
rgs≤numa
r
r
f
un.
m:
gs≤ maxa
gs时,返回空字符串。如对于函数 my
functionc = myfun(
a,
varargin)
error(
nargchk(
2,3,nargin))
在命令行输入:
myfun(
5)
??? Errorusing
myfun
Notenoughinputarguments.
msg = nargchk(
minargs,maxargs,numargs, struct )
其中,
mi
na
rgs为输入参数个数的下限;
maxa
r
numa
r
gs 为输入参数个数的上限;
gs为输入
参数个数。当 numa
r
na
r
r
r
gs< mi
gs或 numa
gs> maxa
gs时,返回错误信息组成的结构,该结
构包括错 误 信 息 字 符 串 和 错 误 信 息 的 标 识 符;当 mi
na
r
r
r
gs≤numa
gs≤ maxa
gs 时,返 回 空
结构。
例如,当输入参数过少时,该结构内容为:
message: Notenoughinputarguments.
identifier: MATLAB:
nargchk:
notEnoughInputs
当输入参数过多时,该结构内容为:
message: Toomanyinputarguments.
identifier: MATLAB:
nargchk:
tooManyInputs
t
r
i
n
msg=nargoutchk(
minargs,
maxargs,
numargs)或m
s
a
r
o
u
t
c
h
k(
m
i
n
a
r
s,
m
a
x
a
r
s,
n
u
m
a
r
s,s
g)
g=n
g
g
g
g
符串;当 mi
na
rgs≤numa
r
r
gs≤maxa
gs时,返回空字符串。
msg = nargoutchk(
minargs,maxargs,numargs, struct )
社
其中,
mi
na
rgs为输出参数个数的下限;
maxa
r
numa
r
gs 为输出参数个数的上限;
gs为输出
。当
参数个数,一般为 na
rgou
t
numa
r
na
r
r
r
gs<mi
gs或 numa
gs> maxa
gs时,返回错误信息字
出
版
其中,
mi
na
rgs为输出参数个数的下限;
maxa
r
numa
r
gs 为输出参数个数的上限;
gs为输出
参数个数。当 numa
r
na
r
r
r
gs<mi
gs或 numa
gs> maxa
gs时,返 回 错 误 信 息 组 成 的 结 构,该 结
大
学
构包括错 误 信 息 字 符 串 和 错 误 信 息 的 标 识 符;当 mi
na
r
r
r
gs≤numa
gs≤ maxa
gs 时,返 回 空
结构。
天
例如,当输入参数过少时,该结构内容为:
空
航
message: Notenoughoutputarguments.
identifier: MATLAB:
nargoutchk:
notEnoughOutputs
航
当输入参数过多时,该结构内容为:
北
京
message: Toomanyoutputarguments.
identifier: MATLAB:
nargoutchk:
tooManyOutputs
5)i
npu
t
name返回第 n 个输入参数的实际调用变量名。
inputname(
argnum)
在函数体内使用,给出第 a
r
gnum 个 输 入 参 数 的 实 际 调 用 变 量 名。 假 如 这 个 参 数 没 有 名
字(比如是一个表达式或常数),那么返回空字符串。
例如,在当前目录有一个函数 my
f
un.
m:
functionc = myfun(
a,
b)
(
sprintf Firstcallingvariableis"%s
".,
inputname(
1))
在命令行输入:
x = 5;
y = 3;
myfun(
x,
y)
Firstcallingvariableis"x
".
此时,如果将 my
f
un(
x,
f
un(
5,
3)或 my
f
un(
x+1,
3):
y)换成 my
myfun(
5,
3)
Firstcallingvariableis"".
myfun(
x+1,
3)
Firstcallingvariableis"".
2.f
o
r、
wh
i
l
e循环结构
程序中总会有对某些量的迭代计算,或对某个过程的重复处理,这就需要使用循环来简化
程序。有两种循环:循环次数确定的f
o
r循环和依条件结束的 wh
i
l
e循环。
(
1)f
o
r语句
f
o
r语句用于循环次数确定的循环。调用格式为:
forindex = start:step:end
statements
end
增量 s
t
ep 的默认值为 1。
fork=A
社
statements
版
end
出
假定 A 为 m×n 数组,则循环次数为 n 次,即数组按列循环。执行时,依次按列赋值给 k,
学
即f
o
rk=A(:,
i),
i为循环次 数,值 从 1~n。k 顺 序 从 列 向 量 中 取 元 素,每 取 一 个,执 行 一 次
循环。
空
航
航
北
京
fork=eye(
2),
k,
end
k=
1
0
k=
0
1
天
大
f
o
r循环也可写在一行,语句用逗号隔开。如:
【注意】
①f
o
r循环是完全按照条件数组[
s
t
a
r
t:s
t
ep:end]或数组 A 中的值进行的,不能通 过 在
f
o
r循环中给循环变量赋值来终止f
o
r循环。如:
fori=1:
5
(
/i);
x i)=sin(
pi
;
i=5
end
x
x=
0.
0000
1.
0000
0.
8660
0.
7071
0.
5878
② 由于f
o
r循环频繁地访问并更 改 循 环 变 量 的 值,因 此 f
o
r循 环 会 占 用 系 统 大 量 的 运 算
时间。C 语言采用寄存器变量,将循环变量存 入 CPU 内 的 寄 存 器,很 好 地 解 决 了 循 环 频 繁 读
取内存的问题。而 MATLAB 并不提供寄 存 器 变 量,一 般 将 变 量 存 入 内 存 中。 解 决 此 问 题 可
取的方法是,尽量将循环运算替换为矩阵运算。
(
2)wh
i
l
e语句
wh
i
l
e语句是依条件结束的循环。调用格式为:
whileexpression
statements
end
由逻辑表达 式 expr
e
s
s
i
on 控 制 循 环,
exp
r
e
s
s
i
on 为 真,执 行 s
t
a
t
emen
t
s 语 句;否 则 退 出
循环。
与f
o
r循环类似,
wh
i
l
e语句也可写在一行,用逗号隔开。
如果 exp
r
e
s
s
i
on 的结果为数组,只有在该数组的所有元素为 t
rue 时,
wh
i
l
e 循环才反复执
行;如果 exp
r
e
s
s
i
on 的结果为空数组,
exp
r
e
s
s
i
on 为假,跳出 wh
i
l
e语句。
3.i
f、
swi
t
ch 条件分支结构
程序的分支语句,依据条件表达式的值选择执行的代码模块。
(
1)i
f语句
社
i
f语句根据逻辑表达式的值选择执行一组代码。i
f语句可任意 嵌 套。i
f语 句 最 简 单 的 形
版
式为:
出
ifexpression
statements;
学
end
如 果 逻 辑 表 达 式 expr
e
s
s
i
on 的 值 为 真 ,执 行 s
t
a
t
emen
t
s 语 句 ;如 果 exp
r
e
s
s
i
on 的 值 为
大
假 ,直 接 跳 出 该 i
f语 句 ;如 果 exp
r
e
s
s
i
on 为 数 组 ,只 有 exp
r
e
s
s
i
on 的 所 有 元 素 为 t
r
ue 时 ,
空
航
天
MATLAB 才执 行 s
t
a
t
emen
t
s 语 句;如 果 exp
r
e
s
s
i
on 为 空 数 组,直 接 跳 出 该 i
f 语 句;如 果
exp
r
e
s
s
i
on包含多个逻辑子 表 达 式,MATLAB 将 采 用 捷 径 运 算,即 使 exp
r
e
s
s
i
on 中 并 没 有 使
用|
|或 &&。
end
北
elseifexpression
2
statements
2;
京
航
ifexpression
1
statements
1;
先判断 逻 辑 表 达 式 exp
r
e
s
s
i
on1,如 果 exp
r
e
s
s
i
on1 为 真,执 行 s
t
a
t
emen
t
s
1 语 句;如 果
exp
r
e
s
s
i
on1为假,判断 exp
r
e
s
s
i
on2 的真假,若 exp
r
e
s
s
i
on2 为真,执行 s
t
a
t
emen
t
s
2 语句。
ifexpression
1
statements
1;
elseifexpression
2
statements
2;
else
statements
3;
end
exp
r
e
s
s
i
on1 为 真,则 执 行 s
t
a
t
emen
t
s
1 语 句;否 则,如 果 exp
r
e
s
s
i
on2 为 真,执 行 s
t
a
t
e
men
t
s
2 语句;否则,执行 s
t
a
t
emen
t
s
3 语句。
(
2)swi
t
ch 语句
swi
t
ch 语句根据表达式的值执行相应的代码。常用的调用格式为:
switchexpression
caseval
1
statements
1;
caseval
2
statements
2;
end
otherwise
statementsn;
在 va
l
1,
va
l
2,…中找出表达式 exp
r
e
s
s
i
on 的值,执行第 1 个匹配的 c
a
s
e语句;如果没有找
到匹配的值,执行 o
t
he
rwi
s
e语句。o
t
he
rwi
s
e语句也可以省略。
表达式exp
r
e
s
s
i
on 的值必须为一个数值、字符或字符串;
va
l
1,
va
l
2,…,
va
l
n 的值可以为数
”
值、字符、字符串、多个数值的组合。多个数值之间用“
| 隔开,或用大括号括起来,值之间用逗
号隔开。例如:
学
出
版
社
a =1;
switcha
case1|2
1
case {
3,4}
2
otherwise
3
end
天
大
运行该脚本,命令行显示:
空
航
ans =
1
航
4.t
r
a
t
ch 结构
y…c
错误检查语句。当程序运行在复杂的环境下时,一些语句可能会产生错误,导致程序停止
京
执行,这时我们需要将这些语句放在t
r
a
t
ch 结构中。
y…c
try
北
t
r
a
t
ch 结构的一般形式为:
y…c
程序段 A;
catch
程序段 B;
end
逐行运行程序段 A,一旦运行出错,就跳过程序段 A 后面的语句,改为执行程序段 B,此时
命令行并不显示出错信息;
若程序段 A 运行完没有出现错误,则跳过程序段 B,继续执行后面的程序。
该语句结构也可以只包含t
r
a
t
ch 语句:
y 语句,不含 c
try
程序段 A;
end
逐行运行程序段 A,若运行出错,就跳过程序段 A 后面的语句,继续执行后面的程序。
【注意】
① 只有程序段 A 出 现 错 误 才 会 跳 过 程 序 段 A 余 下 的 语 句,若 出 现 警 告 信 息,则 并 不
跳过。
② 若运行程序段 B 时出错,则程序停止执行并在命令行显示出错误信息,除非程 序 段 B
中嵌套一个t
r
a
t
ch 结构。
y…c
③ 若程序段 A 运行出错,错误信息会存入一个结构体中。要获取该结构体可使用l
a
s
t
e
r
r
o
r
)
。该
函数(
可理解为
函
数
返
回
一
个
包
含
错
误
信
息
的
结
构
体,
字
段
名
分
别
l
a
s
t
e
r
r
o
r
l
a
s
t+e
r
r
o
r
、
,
为 me
和
出错信息包含在字段
s
s
agei
den
t
i
f
i
e
r s
t
a
ck
me
s
s
age中。
例如:
try
a= [
123];
b= [
12];
c=a*b
catch
s = lasterror;
disp(
s.
message)
社
end
版
运行该脚本程序,命令行显示:
学
出
Errorusing
mtimes
Innermatrixdimensionsmustagree.
大
④ 在 M 文件编辑器中编辑程序时,对于上面的 f
o
r、
wh
i
l
e 循环结构,
i
f、
swi
t
ch 分支结 构
或
将整段代码
北
京
航
空
航
天
和t
r
a
t
ch 结构,均可以单击f
o
r、
wh
i
l
e、
i
f、
swi
t
ch 或 t
r
y…c
y 等关键字前的
进行隐藏或显示,如图 1.
11 所示。
图 1.
11 M 代码的显示与隐藏
5.c
on
t
i
nu
e、
br
e
ak 和 r
e
t
u
r
n
①c
on
t
i
nue:用于循环控制。当不想执行循环体的全部语句,只想在做完某一步后直接返
回到循环头时,在此处插入 c
on
t
i
nue。c
on
t
i
nue后面的语句将被跳过。
如果在嵌套循环中使用 c
on
t
i
nue之后的语句。
on
t
i
nue,它只跳过所在层的循环里 c
②b
r
e
ak:用在f
o
r或 wh
i
l
e循环中,立即结束本层循环,而继续执行循环之后的下一条语
句。嵌套语句中,它只跳出所在层的循环。
③r
e
t
u
rn:终止当前命令的继续执行,控制权交给调用函数或键盘。
6.其他常用函数
M 文件程序设计时,还经常用到表 1.
42 中的一些函数。
表 1.
42 其他常用函数
函数名
说
i
npu
t
明
函数名
ode
pc
请求用户输入
e
paus
l
oba
l
g
更改或显示当前工作路径
d
i
sp
l
ay
显示字符串、数组、变量值
pwd
列出当前目录所有文件夹和文件
de
l
e
t
e
列出当前目录所有文件夹和文件名
c
d
内存整理
d
i
r
命令行的操作记录
l
s
定义全局变量
ck
pa
回显执行中的 M 文件
d
i
a
r
y
运行一个脚本文件
删除文件或 GUI对象
明
创建伪码文件
e
cho
暂停程序的执行
r
un
说
显示当前工作路径
现对i
npu
t、
d
i
r、
l
s、
cd、
pwd 等函数举例说明。
(
1)i
npu
t
版
社
i
npu
t函数提示 用 户 输 入 一 个 数 或 一 个 字 符 串,并 将 用 户 输 入 返 回 给 一 个 变 量。 调 用
格式:
出
user_entry = input(prompt )
大
学
r
omp
t为 屏 幕 的 提 示 字 符 串,用 户 输 入 一 个 数 值 或 变 量 名 后,返 回 给 变 量 us
e
r_
p
en
t
r
y。如:
北
京
航
空
航
天
\n )
a = input(pleaseentertheamountofmoney:
pleaseentertheamountofmoney:
10000
a=
10000
b= [
11;
34];
c = input(pleaseenterthevariablename:
\n )
pleaseenterthevariablename:
b
c=
1
3
1
4
user_entry = input(prompt ,s )
返回用户输入的文本字符串给 us
e
r_en
t
r
y 变量。如:
/N
a = input(Doyouloveme? Y
\n ,s )
/N
Doyouloveme? Y
Y
a=
Y
【例 1.
1.
1】 函数f(
n)有以下递推公式:
f(
1)=1;
f(
2)=2;
(
f(
n)=f(
n-1)+f(
n-2)。
n>2)
编写一个脚本文件,用户输入一个大于 2 的整数 m,返回f(
m)的值到命令行。
【解析】 先用i
npu
t函数提示用户 输 入 一 个 正 整 数,若 输 入 为 大 于 2 的 正 整 数,采 用 f
o
r
循环执行递归计算。下面给出两种计算方法。
程序一:
m = input(请输入一个大于 2 的整数:
\n );
﹥
(
)
(
(
)
)
if m 2 && m == floor m
f = zeros(
m);
(
[
,
]
)
f 12 = [
1,
2];
:
forI = 3 m
f(
i)= f(
i-1)+ f(
i-2);
end
sprintf(f(%d)=%d ,[
mf(
m)])
end
社
程序二:
出
学
大
天
空
航
航
end
sprintf(f(%d)=%d ,[
mtemp])
京
end
版
m = input(请输入一个大于 2 的整数:
\n );
if (
m ﹥ 2)&& (
m == floor(
m))
a=1;
b=2;
forI = 3 :m
temp = a + b;
a = b;
b = temp;
北
运行结果为:
请输入一个大于 2 的整数:
6
f(
6)=13
(
2)d
i
r、
l
s、
cd、
pwd
这 4 个函数不仅在 MATLAB 命令窗口中经常用到,在其他与用户交互的终端中,也经常
用到。如 L
i
nux 终端 中 经 常 用 到 l
s、
cd、
ndows 终 端 (即 DOS)中 经 常 用 到 cd、
d
i
r。
pwd,Wi
例如:
cde:
\example
\
ls
.
..
ls *.
doc
RS
485.
doc
a = ls
% 切换到指定目录
% 显示当前目录所有文件和文件夹的名称
数据结构(
RS
485.
doc
C 语言版).
pdf
新建文件夹
a
1.
gif
% 显示扩展名为 .
doc 的文件名称
% 将当前目录下的所有文件和文件夹的名称存到字符数组 a 中
a=
.
..
RS
485.
doc
a
1.
gif
数据结构(
C 语言版).
pdf
新建文件夹
cd 新建文件夹
大
学
出
版
社
% 进入目录 e:
\example
\新建文件夹
cd ..
% 返回上一级目录
% 显示当前路径
pwd
ans =
e:
\example
dir
% 列出当前目录所有文件和文件夹
数据结构(
.
RS
485.
doc
C 语言版).
pdf
新建文件夹
..
a
1.
gif
dir *.
% 显示扩展名为 .
gif
gif 的文件名称
a
1.
gif
a = dir(*.
% 存储扩展名为 .
gif )
gif 的文件的相关信息到结构体 a 中
a=
name: a
1.
gif
date:22- 六月 -200914:
49:
07
bytes:42873
isdir:0
datenum:7.
3395e+005
空
航
天
【思考】 在上面的 a =l
s语句中,返回的前两个字符串为“.”和“..”,这两个字符串代表
什么呢?
cd ..
pwd
ans =
e:
\example
dir .
.
..
cd 资料
dir(..)
.
..
% 更改目录为 e:
\example
\资料
% 设置目录为当前目录
% 显示当前完整路径
京
pwd
ans =
e:
\example
\资料
北
cde:
\example
\资料
cd(.)
航
“.”代表的是当前所在目录的名称,而“..”代 表 的 是 上 级 目 录 的 名 称。因 此,不 难 理 解 以
下这些命令:
% 返回上一级目录
% 显示当前完整路径
RS
485.
doc
a
1.
gif
RS
485.
doc
a
1.
gif
% 显示当前目录下的文件
数据结构(
C 语言版).
pdf
资料
% 进入目录 e:
\example
\资料
% 显示上一级目录下的文件
数据结构(
C 语言版).
pdf
资料
1.
2 重难点讲解
1.
2.
1 矩阵、向量、标量与数组
MATLAB 又称为矩阵实验室,是基于矩阵运算的操作环境。 MATLAB 中的所有数据都
是以矩阵或多维数组的形式存储的。向量和标量是矩阵的两种特殊形式。矩阵、向量、标量与
数组的概念如下:
① 矩阵是二维的,由行和列组成;空矩阵是一类特殊的矩阵,其行或列的长度至少有一个
为 0。如 z
e
r
o
s(
m,
0)将产生一个 m×0 的空矩阵。
② 向量:一维长度为 1,另一维长度大于 1 的矩阵,称为向量。向量分为行向量和列向量,
行向量的每个数值用逗号或空格隔开,列向量的每个数值用分号隔开,例如:
3
版
a= [
1,
23]
a=
1
2
社
创建一个行向量:
学
出
创建一个列向量:
空
航
天
大
b= [
1;
2;
3]
b=
1
2
3
3
京
2
北
b
ans =
1
航
也可通过转置将行向量与列向量相互转换:
③ 标量:两维长度都为 1 的矩阵,称为标量。标量就是一个实数或复数。当然,字符也可
被当成一个标量,因为它在 MATLAB 中是以整数形式存储的。
④ 数组:理论上,数组的维数可 为 任 意 非 负 整 数。数 组 包 括 数 值 数 组、字 符 数 组、结 构 数
组和单元数组。
如果矩阵不进行线性代数运算,而只进行 算 术 运 算,它 就 是 一 个 二 维 数 值 数 组。例 如,对
于矩阵 a和 b:
a=ones(
2,
2);
[
,
;
,
b= 1 2 3 4];
若执行运算:
a*b
ans =
4
4
6
6
则 a与 b 被看成矩阵,因为它们执行的是线性代数运算。
若执行运算:
a.
*b
ans =
1
3
2
4
则 a与 b 被看成数组,因为它们执行的是对应元素之间的算术运算。
若执行运算:
a+b
ans =
2
4
3
5
则 a与 b 被看成数组或矩阵,因为此时可被看成线性代数运算,也可被看成算术运算。
版
社
1.
2.
2 数据类型转换
出
(
1)转换为字符、字符串
天
大
int
2str([
2.
53.
1])
ans =
3 3
学
①i
n
t
2s
t
r:整数转换为字符串。如:
航
京
num
2str(
3.
145)
ans =
3.
145
空
航
② num2s
t
r:数值转换为字符串。如:
北
③ ma
t
2s
t
r:矩阵转换为字符串。如:
mat
2str([
12;34])
ans =
[
12;
34]
④ cha
r:数值转换为字符(字 符 为 数 值 对 应 的 Un
i
c
ode 值),或 者 单 元 数 组 转 换 为 字 符 数
组。如:
char([
109971161089798])
ans =
matlab
char({1 ,2 ,3 })
ans =
1
2
3
⑤ de
c
2b
i
n:十进制转换为二进制字符串。如:
dec
2bin(
9)
ans =
1001
⑥ de
c
2hex:十进制转换为十六进制字符串。如:
dec
2hex(
30)
ans =
1E
⑦ num2hex:转换单精度或双精度值为IEEE 标准的十六进制数。如:
num
2hex(-1)
ans =
bff
0000000000000
⑧ de
c
2ba
s
e:十进制转换为任意进制。如:
版
社
dec
2base(
33,17)
ans =
1G
天
大
学
cast(
123, char )
ans =
{
出
⑨c
a
s
t:数据类型强制转换。如:
空
航
(
2)转换为数值、数组
京
str
2num(1 2 )
ans =
1
2
航
①s
t
r
2num:字符串转换为数值。如:
北
②s
t
r
2doub
l
e:字符串转换为 doub
l
e值,或字符串单元数组转换为数值数组。如:
str
2double(1,
000.
3)
ans =
1.
0003e+003
s= {1.
23 , ;3.
48 ,3.
88 };
d=str
2double(
s)
d=
1.
2300
3.
4800
NaN
3.
8800
③ doub
l
e:字符转换为对应的 Un
i
c
ode码,或者字符数组转换为数值数组。如:
double(a+1 )
ans =
97
43
49
double(大飞 )
ans =
22823
39134
④i
n
t
8、
u
i
n
t
8、
i
n
t
16、
u
i
n
t
16、
i
n
t
32、
u
i
n
t
32、
s
i
ng
l
e:数值或字符转换为指定类型。例如:
int
8(a )
ans =
97
int
16(飞 )
ans =
32767
% 字符“飞”的 Unicode 码为 39134,数值溢出,返回 int
16 型数据的最大值
⑤ eva
l:转换数值字符串为数值。如:
eval(3e
1)
ans =
30
社
⑥ hex2num:十六进制字符串转换为对应的双精度浮点数。双精度浮点数共 64 位,位存
储格式参见表 1.
12。输入的十六进制字符串 转 换 为 二 进 制 后 不 足 64 位,在 低 位 补 0。例 如,
双精度数 -1 的十六进制值为 0XBFF0000000000000,那么:
出
版
hex
2num(bff )
ans =
-1
学
⑦ hex2de
c:十六进制字符串转换为十进制数。如:
空
航
天
大
hex
2dec(3ff )
ans =
1023
京
bin
2dec(010111 )
ans =
23
航
⑧b
i
n2de
c:二进制字符串转换为十进制数。如:
北
⑨o
c
t
2de
c:八进制数转换为十进制数。如:
oct
2dec(
12)
ans =
10
⑩ ba
s
e
2de
c:任意进制转换为十进制。如:
base
2dec(120 ,3)
ans =
15
췍c
e
l
l
2ma
t:单元数组转换为矩阵。如:
cell
2mat({1 ;2 ;3 })
ans =
1
2
3
췍c
a
s
t:数据类型强制转换。如:
cast(123 , double )
ans =
49
50
51
(
3)转换为单元数组
① ma
t
2c
e
l
l:字符数组或数值数组转换为单元数组。如:
a = [abc ; bca ; cab ];
b = mat
2cell(
a,[
21],[
12])
b=
[
[
2x
1char]
2x
2char]
c
ab
② num2c
e
l
l:数值数组转换为单元数组。如:
学
出
版
社
a= [
12;
34];
(
num
2cell a,2)
ans =
[
1x
2double]
[
1x
2double]
天
大
1.
3 专题分析
空
航
专题 1 编程风格
京
航
在学习 MATLAB 编程之前,大家有必 要 了 解 一 些 编 程 风 格 方 面 的 知 识。 代 码 格 式 要 正
确,表达要清晰、通用,这样才能写出具有共享性和容易维护的代码。良好的代码写作规范,使
1.命名规则
(
1)变
北
得程序容易调试,便于修改。因此,从一开始就考虑代码风格是必要的。
量
1)变量名应该能够反映该变量的含义或用途,以小写字母开头,采用大小写混用模式或
下画线分割模式,如i
sOpened、
s
e
r
i
a
l_open 等。
【思考】 为什么要约定以小写字母开头呢?
大家采用 C++ 编程时,经常用到类 和 指 针,用 户 在 查 找 类 的 成 员 函 数 或 成 员 变 量 时,不
可能把所有的类成员记得清清楚楚,一般是先输入类成员的首字母或开始几个字母,然后根据
编辑器的提示下拉列表框,寻找需要的类成员。于 是,大 家 约 定,所 有 类 成 员 均 以 小 写 字 母 开
头,以方便类成员的查找。
2)临时变量的变量名尽量短小。习惯上,
m、
n、
i、
k 表示i
n
t类型的临时变量(不推荐使
j、
用i、
c、
ch 等表示 字 符 类 型 的 临 时 变 量;
a 表 示 临 时 数 组;
x、
j,因为与虚数单位冲突);
y 或 z表
示双精度临时变量。
3)前缀 m 或 n 通 常 用 于 申 明 数 值 对 象,m 代 表 ma
t
r
i
x,
n 代 表 numbe
r,如 mRows(或
nRows)、
nSegmen
t
s、
nF
i
l
e
s等。
4)前缀 p 表示指针;前缀 s
t
r表示字符串;前缀 s
t表示枚举、结构或联合体;前缀 b 表示
布尔型变量。
5)表示对象与对象集合的变量名,不要仅仅只相差一个后缀“
s”,可以考虑多对象的变量
名后面添加一个 Ar
r
ay。例如,
i
n
t表示一个点,而 po
i
n
tAr
r
ay 表示一个点集。
po
6)尽量避免变量 名 以 数 字 区 别、以 大 小 写 区 别 或 以 后 缀 s 区 别。 例 如 Row 和 Rows、
Temp 和t
emp、Va
l
ue
1 和 Va
l
ue
2 都 是 不 好 的 命 名 习 惯,因 为 变 量 名 太 相 似,容 易 混 淆 或 拼
写错。
7)只 表 示 单 个 实 体 数 据 的 变 量,可 以 添 加 前 缀 i或 后 缀 No(源 自 英 文 单 词 “
No.”),如
da
t
aNo、
iDa
t
a等。
8)循环变量应该以i、
j或 k 为前缀。当涉及复数运算时,应禁用i和j作为循环变量。对
于嵌套循环,循环变量应该以字母表的顺序命名。如:
foriRow = 1 :mRows
forjLine = 1 :nLines
…
社
end
版
end
大
学
出
l
i
ne、
r
ow 都可以翻译成“行”或“列”,
c
o
l
umn 翻译成“列”。本书中,
l
i
ne 与 r
ow 一起用时,
r
ow 理解为“行”,
l
i
ne理解为“列”;
r
ow 或 l
i
ne 与 c
o
l
umn 一 起 用 时,
r
ow 或 l
i
ne 理 解 为 “行”,
co
l
umn 理解为“列”。
天
9)布尔变量禁止使用否 定 式 的 变 量 名。 例 如,使 用i
sOpened,而 禁 止 使 用i
sNo
tCl
o
s
ed。
空
航
这有两个原因:一是因为 ~i
sNo
tCl
o
s
ed 相 当 于 是 双 重 否 定,看 起 来 很 别 扭;二 是i
sOpened 比
i
sNo
tCl
o
s
ed 更简洁。
10)缩写形式即使全部为大写字母,在变量命名时也应该与小写字母混合使用。如:可使
航
用 udpSoke
t,而避免使用 UDPSoke
t。
北
京
11)避免使用关键字或保留字作为变量名,如 c
l
e
a
r、
c
l
c、
wh
i
l
e、
end、
l
oba
l等。
g
有人会问:为什么 nd
ims、
nnz、
nva
r
a
r
i
n 等,不写成 nDims、
nNz、
nVa
rAr
I
n 呢?
g
g
原因很简单,因为 nd
ims、
nnz、
nva
r
a
r
i
n 等都不是变量名,而是函数名(可以在 MATLAB
g
安装目录内搜索到 nd
ims.
m、
nnz.
m 和 nva
r
a
r
i
n.
m 文 件)。 函 数 名 要 求 全 部 采 用 小 写 字 母,
g
这点将在后面讲到。
(
2)常
量
1)常数名、全局变量名、永久变量名应该全部采用大写字母,且用下画线分割单词。至于
为什么 p
i不是 PI,
t
i
c不是 TIC,原因也是因为 p
i和 t
i
c 在 MATLAB 内 部 都 是 函 数 名(同 理,
可以在 MATLAB 安装目录内搜索到 p
i.
m 和t
i
c.
m 文件)。
2)可以采用对象的类型名作为前缀。如:
COLOR_RED、
POS_CENTER(或 POS
ITION_
CENTER)等。
(
3)结构体
1)结构体命名应该以大写字母开 头。 如:
Segmen
t。 这 么 约 定 是 为 了 与 普 通 变 量 名 区 别
开来。
2)结构体的字段名不 需 要 包 含 结 构 体 名 的 含 义。 如:应 采 用 Segmen
t.
l
eng
t
h而避免采
用 Segmen
t.
Segmen
tLeng
t
h。
(
4)函
数
1)函数名一般全 部 采 用 小 写 字 母 (MATLAB 定 义 的 函 数 都 是 以 小 写 字 母 作 为 函 数 名
的)。当然,也可以采用下画线或大小写字母混合使用的规则来命名。
2)函数名 应 该 具 有 意 义。 可 以 采 用 大 家 广 泛 使 用 或 约 定 俗 成 的 缩 写。 如:max、mi
n、
d
i
sp、
s
t
d、
d
i
f
f等。
3)所有的函数命名应该采用英文形式,禁止使用汉语拼音。因为英语是国际研发交流中
最适合的语言。
4)单输出参数的函数,可以根据输出参数的含义命名。如:
me
an、
sum 等。
5)前缀 ge
t和 s
e
t作为访问 GUI对 象 的 保 留 前 缀;后 缀 ge
t和 s
e
t作 为 位 运 算 的 保 留 后
缀。如:
t
appda
t
a、
s
e
t
appda
t
a、
b
i
t
t、
b
i
t
s
e
t等。
ge
ge
6)前缀f
i
nd 用于具有查询功能的函数,如f
i
ndob
f
i
nda
l
l;前缀 c
ompu
t
e用于具有计算功
j、
能的函数;前缀i
s用于布尔函数,如i
s
c
e
l
l
s
t
r、
n
i
t
i
a
l
i
z
e用于具有初始化对象功能的函数;前缀i
社
i
s
c
e
l
l、
i
s
cha
r等。
2.文件与结构
出
版
1)模块化设计。不同的功能分成不能的模块,单独进行设计。
2)函数之间 尽 量 采 用 输 入 输 出 参 数 进 行 通 信。 当 输 入 参 数 较 多 时,考 虑 采 用 结 构 体。
学
如:每个 GUI回调函数都有一个 hand
l
e
s结构体作为输入参数。
天
大
3)多处出现的代码块,要考虑封装在一个函数中,以提高代码的简洁性和复用性。
4)只被另外一个函数调用的函数,应该作为一个子函数,写在同一个文件中。
量
航
(
1)变
空
航
3.基本语句
总体原则:避免使用含糊代码。代码不是越简洁越好,而是越清楚越好。
京
1)在内存充足的情况下,变量尽量不要重复使用,赋予每个变量唯一的含义,可以增强代
码的可读性。
北
2)同种类型且意义相近的变量,可以在同一语句中定义;不同意义的变量,不要在同一语
句中定义。例如,可以这样定义:
globalPOS_XPOS_Y
globalCOLOR_REDCOLOR_BLUE
而不要这样定义:
globalPOS_XPOS_YCOLOR_REDCOLOR_BLUE
3)在文件开始的注释中,为重要变量编写文档。
4)在常量定义处,为该常量编写注释。
5)尽量少地使用全局变量。全局变量过多,不利于代码的维护和阅读。
6)浮点数的逻辑运算要当心系统误差。如:
0.
05
^
2 == 0.
03
^
2 + 0.
04
^
2
ans =
0
a = 0.
01 :0.
01 :2;
n = find(
a == 0.
15)
% 浮点值的比较
% 查找数组 a 中值为 0.
15 的元素,产生系统误差
n =
Emptymatrix:1-by-0
n = find(
abs(
a - 0.
15)﹤
=eps)
% 查找数组 a 中值为 0.
15 的元素
n =
15
(
2)常
数
1)尽量在表达式中少用数字,可能会改变的数字用常数代替,便于程序的修改。
2)浮点常数应该在小数点前写上 0。如:
0.
5 不要写成 .
5。
(
3)循环语句
社
1)不要在循环语句中扩展数组的维数,而应该预先给数组分配内存。如:
学
出
版
result = zeros(
1,100);
:
fori = 1 100
result(
i)= i
^
2;
end
天
大
2)循环中尽量少用 br
e
ak 和 c
on
t
i
nue,以增强代码的可读性。
3)嵌套循环时,应该在每个 end 后添加注释,注明该层循环完成什么功能。
空
航
(
4)条件语句
1)避免使用复杂的条件表达式,而采用临时逻辑变量代替。例如,避免使用如下格式:
北
end
京
航
value = upperLimit)&& (~isMenber(
value,valueArray))
if (
value = lowerLimit)&& (
…
建议采用如下格式:
isValid = (
value = lowerLimit)&& (
value = upperLimit);
isNew = ~isMenber(
value,valueArray);
if (
isValid)&& (
isNew)
…
end
2)在i
f…e
l
s
e结构中,频繁事件放在i
f部分,偶尔发生的事件放在 e
l
s
e部分。如:
fid = fopen(
fileName);
(
if fid ~= -1)
…
else
…
end
3)swi
t
ch 语句应该包含 o
t
he
rwi
s
e条件,以免出现不可预料的错误。
4)swi
t
ch 变量通常应该是字符串。
4.排版与注释
(
1)排
版
1)每行代码控制在 80 列之内,代码分行采用符号“…”。 M 文件编辑器中第 75 列有一条
灰色的竖线,分行时尽量选择在该竖线附近。
2)代码分行显示的 3 条原则:
① 在一个逗号或者空格之后分行;
② 在一个操作符之后分行;
③ 分行时对齐表达式。
例如:
sum = a + b + c + ...
d + e;
str = [e:
\example
\ ...
新建文件夹 ];
% 在空格、操作符之后分行;对齐表达式
社
% 在空格之后分行;对齐表达式
出
版
3)代码的缩排一般为 3 个空格或 1 个“
Tab”,建议采用 MATLAB 默认的缩排格式。
4)一行代码应该只包 含 一 个 可 执 行 语 句。当 然,短 的 i
f、
f
o
r、
wh
i
l
e 语 句 可 以 写 在 一 行。
一行写多条执行语句,不仅影响代码的美观,更会减慢代码的运行速度。
大
学
5)合理使用空格。使用空格有以下 5 条原则:
/、% 、&、
① 在 = 、= = 、~ = 、> 、> = 、< 、< = 、:、+ 、- 、* 、
|、&&、
||的 前 后 添 加
天
空格。
空
航
② 在~、
^等符号 前 后 不 需 要 添 加 空 格。 冒 号 表 达 式 中 为 了 直 观 有 时 不 需 要 添 加 空 格。
总之,以代码的美观和直观为原则。例如,
2^x 建议写成 2
^
x;~ a 建议写成 ~a;
fori = 1 :
北
a= [
1,2,3];
京
航
a/2 :c + d 建议写成 fori = 1 :(
a/2):(
c + d)或者 fori = 1 :a/2 :c+d。
③ 在逗号、分号的后面添加空格,前面不添加空格。例如:
④ 关键字后面添加空格,而函数名后不能添加空格。据此可以区分关键字与函数。
⑤ 块内部的 1 个逻辑组语句前后用空白行隔开;块之间用多个空白行隔开。
(
2)注
释
1)注释应该简洁易读。
2)函数头部的注释应该支持 he
l
ook
f
o
r 对 该 函 数 的 查 询,因 此,该 行 注 释 中 应 尽 可
p 和l
能包含可能的搜索关键字。
3)函数头部的注释应描述该函数的功能,并列出输入参数不同时该函数的语法和功能。
4)在函数头部注释中,建议该函数的函数名全部大写。
5)在函数头部注释中,最后要加上版权申明和程序版本。
6)函数头部的注释建议全部用英文。
专题 2 代码优化
要优化 MATLAB 程序,加速程序的运行,可以考虑以下方法:
1.遵守 Pe
r
f
o
rmanc
eAc
c
e
l
e
r
a
t
i
on 的规则
具体简化为以下 7 条:
1)只 有 使 用 以 下 数 据 类 型,MATLAB 才 会 对 其 加 速:
l
og
i
c
a
l、
cha
r、
i
n
t
8、
u
i
n
t
8、
i
n
t
16、
、
、
、
。而
、
语 句 中 如 果 使 用 了 以 下 数 据 类 型 则 不 会 加 速:
u
i
n
t
16i
n
t
32 u
i
n
t
32 doub
l
e
nume
r
i
cc
e
l
l、
s
t
ruc
t、
s
i
ng
l
e、
f
unc
t
i
onhand
l
e、
avac
l
a
s
s
e
s、
us
e
rc
l
a
s
s
e
s、
i
n
t
64、
u
i
n
t
64。
j
2)超过三维的数组不会进行加速。
3)当使用f
o
r循环时,只有遵守以下规则才会被加速:
① 循环范围只用标量值来表示;
② 循环内部的每条语句都要满 足 上 面 的 两 条 规 则,即 只 使 用 支 持 加 速 的 数 据 类 型,只 使
用三维以下的数组;
③ 循环内只调用了内建函数(
bu
i
l
d
i
nf
unc
t
i
on)。
4)当使用i
f、
e
l
s
e
i
f、
wh
i
l
e或 swi
t
ch,其条件测试语句中只使用了标量值时,将加速运行。
5)不要在一行中写入多条操作,这样会减慢运行速度。
6)当某条操作改变了原来变量的数据类型或形状(大小、维数)时将会减慢运行速度。
出
学
2.遵守 5 条规则
1)尽量避免使用循环。可以有 3 种改进方法:
版
社
7)应该这样使用复常量:
x=1+3
i,而 不 应 该 这 样 使 用:
x=1+3*i。 后 者 会 降 低 运 行
速度。
天
空
航
航
北
命令行输出:
京
tic;
fori = 1 :10000
t(
i)= i/100;
(
t(
i));
y i)= sin(
end
toc
大
① 优先考虑用向量化的运算来代替循环操作。例如:
Elapsedtimeis0.
128331seconds.
现将循环改为矩阵运算:
tic;
t = 0.
01 :0.
01 :100;
t);
y = sin(
toc
命令行输出:
Elapsedtimeis0.
000332seconds.
当然,新版的 MATLAB 在循环算法上做了较大优化和改进,如果向量化运算远比循环运
算复杂且调用 的 函 数 过 多,推 荐 还 是 用 循 环 方 式,而 不 要 强 行 用 矩 阵 运 算,毕 竟,“强 扭 的
瓜不甜”。
② 在必须使用多重循环时,循环次数少的放在外层,循环次数多的放在内层。
例如,将循环次数多的放在外层:
clear;
data = zeros(
1000,500);
;
tic
foriLine = 1 :1000
forjRow = 1 :500
data(
iLine,jRow)= iLine + jRow;
end
end
toc
命令行输出:
Elapsedtimeis0.
005671seconds.
版
出
学
大
天
clear;
data = zeros(
1000,500);
;
tic
foriRow = 1 :500
forjLine = 1 :1000
data(
jLine,iRow)= jLine + iRow;
end
end
toc
社
而将循环次数少的放在外层:
空
航
命令行输出:
航
Elapsedtimeis0.
003665seconds.
北
京
2)预分配数组空间,即先给数 组 分 配 好 空 间 再 使 用。给 数 值 型 数 组 分 配 空 间,优 先 使 用
z
e
r
os和 one
s;给单元数组分配空间,使用 c
e
l
l;给结构体分配空间,使用 s
t
ruc
t;扩充数组,使用
r
epma
t。
当要预分配一个非 doub
l
e型变量,或 扩 充 一 个 变 量 的 维 数 时,使 用 r
epma
t函 数 以 加 速。
例如:
A = zeros(
100,100, uint
8 );
B = repmat(
A,2,2);
% 给数值型数组分配空间
% 扩充数组
避免使用下面的语句:
A = uint
8(
zeros(
100,100));
B= [
AA;
AA];
3)优先使用 MATLAB 内建函 数,将 耗 时 的 循 环 编 写 成 MEX 文 件 (
C 语言处理循环更
快),以获得加速。
有关 MEX 文 件 如 何 编 写 请 参 考\ma
t
l
ab\R2010b\ex
t
e
rn\examp
l
e
s\r
e
f
book 目 录 下 的
f
i
ndnz.
c、
c和 t
ime
s
two.
c等 C 文件,以及在 he
l
i
l
e 和 mex
phonebook.
p 中查阅一下 MEX F
Func
t
i
on 的相关内容。
MEX 文 件 编 译 成 MATLAB 可 以 直 接 调 用 的 共 享 库 文 件 (扩 展 名 为 mexw32 或
mexw64),方法为:
mexmexFileNme.
c
编译后的文件为 mexF
i
l
eName.mexw32(
32 位 操 作 系 统)。 例 如,上 面 的 t
ime
s
two.
c编
译和调用方法为(假设已经将该文件拷贝到 e:
\examp
l
e
\目录下):
cde:
\example
\
mextimestwo.
c
deletetimestwo.
c
2)
y = timestwo(
y=
4
% 切换到 timestwo.
c 所在目录
生成
%
timestwo.
mexw
32
% 删除 c 源文件
% 输出值为输入值的 2 倍
4)尽量使用函数而不要使用脚本。脚本文件转换为函数文件的方法很简单,就是在脚本
文件开头加一行无输入参数和输出参数的函数声 明 即 可。注 意 函 数 声 明 时,函 数 名 要 与 文 件
社
名一致。
出
版
5)认真检查代码中有波浪线提示的部分。新版 MATLAB 具有代码检查的功能,对于一
些常见的错误或需要优化的地方,都进行了提示。一定要仔细检查每个出现波浪线的地方。
学
【例 1.
3.
1】 自守数问题。
大
如果某个数的平方的末尾几位等于这个数,那么就称这个数为自守数。例如,
5和6是
空
航
天
一位自守数(
5×5=25;
6×6=36)而 25×25=625;
76×76=5776,所 以 25 和 76 是 两 位 自
守数。而 0 和 1 虽然其平方的个位数仍然是 0 和 1,但是由于研究它们没有意义,所以 0 和
1 不算自守数。
现要求分别采用循环和矩阵 运 算 的 方 式,分 别 计 算 出 5~100000 之 间 所 有 的 自 守 数。
航
并比较两种计算方法所花费的时间。
京
【解析】 思路 1:采用循环 计 算。假 设 某 个 数 为 x,其 十 进 制 位 数 为 n。根 据 自 守 数 的 定
北
义,只要对于每个数作如下判断:
x2 对 10n 求模,如果所得的余数等于 x,则 x 为自守数。众所
周知,对于十进制数 x,对其求以 10 为底的对数,所得值的整数部分加 1,就等于 x 的位数。
程序如下:
tic;
index = 0;
data = zeros(
1,100);
fori = 5 :100000
n = 1 + floor(
log
10(
i)); % 获取数值 i 的十进制位数
ifi== mod(
i
^
2,10
^
n)
% 若 i 等于其其平方的末尾几位,判断 i 为自守数,存入 data 数组中
index = index + 1;
data(
index)= i;
end
end
answer = data(
1 :index)
toc
% 命令行打印出查询到的所有自守数
命令行输出:
answer =
5
6
25
Elapsedtimeis0.
709977seconds.
76
376
625
9376
90625
思路 2:采用矩阵运算。将 5~100000 之内的所有整数放在一个矩阵 x 中,同时计算出 x
中每个元素平方的尾数,放入矩阵 y 中。查找 x 与 y 中对应位置相等的元素即可。
程序如下:
tic;
x = 5 :100000;
x.
^
2,10.
^(
1 + floor(
log
10(
x))));
y = mod(
x(
x == y) % 采用逻辑数组作为索引值,比 find 函数运算速度更快
toc
ans =
376
625
版
76
9376
90625
出
5
6
25
Elapsedtimeis0.
028646seconds.
社
命令行输出:
学
可见,采用矩阵运算,可以显著地提高代码的运算效率。
大
专题 3 M 文件编程小技巧
空
航
(
1)Tab 键右移整段代码
天
在编写 M 文件中,有以下几点小技巧经常用到:
选中一段代码或一段代码中的部分代码,将整段代码右移一个制表符长度(
4 个空格的长
北
京
航
度)。例如,可将图 1.
12 左图中的代码右移一个制表符长度,如图 1.
12 的右图所示。
图 1.
12 Tab 键右移整段代码
(
2)Sh
i
f
t+Tab 组合键左移整段代码
选中一段代码或一段代码中的部分代码,将整段代码左移一个制表符长度(
4 个空格的长
度)。例如,可将图 1.
左图中的代码左移一个制表符长度,
如图
中的右图所示。
13
1.
13
图 1.
13 Sh
i
f
t+Tab 组合键左移整段代码
(
3)Tab 键自动补全函数名
输入函数名的前几个字符后按 Tab 键,M 文 件 编 辑 器 会 试 图 补 全 该 函 数 名,弹 出 所 有 可
出
版
社
能的已有函数名列表。例如,想输入f
i
r
e这 个 函 数,在 M 文 件 编 辑 器 内 输 入 f
i然 后 按 Tab
gu
键,得到图 1.
14 所示的列表。
学
图 1.
14 函数名自动补全
天
大
(
4)自动补全函数调用格式
空
航
输入函数名和左括号后,M 文件编辑器会提示该函数的所有调用格式,并根据用户输 入,
自动识别用户所选中的调用格 式,高 亮 显 示 当 前 要 输 入 的 参 数 项。 例 如,对 于 wa
i
t
ba
r 函 数,
北
京
航
输入左括号后停顿数秒,显示该函数的调用格式信息,如图 1.
15 所示。
图 1.
15 自动补全函数调用格式
继续输入 0.
5 和逗号,高亮显示当前要输入的参数,如图 1.
16 所示。
(
5)F1 键显示帮助信息,
Ct
r
l+F1 组合键显示函数概要信息
鼠标点到函数名上的任何 位 置,然 后 按 F1 键,弹 出 该 函 数 的 帮 助 信 息 页 面。 例 如,鼠 标
图 1.
16 高亮显示 wa
i
t
ba
r函数的第 2 个输入参数
北
京
航
空
航
天
大
学
出
版
社
点到f
i
r
e函数上,然后按 F1 键,得到如图 1.
17 所示的帮助信息。
gu
图 1.
17 显示帮助信息
若按 Ct
r
l+F1 组合键,显示函数的调用格式,如图 1.
18 所示。
(
6)采用代码分段符 %% 对代码进行分段高亮显示
在每个要分段的代码前后一行输入两个百 分 号,或 两 个 百 分 号 后 加 一 个 空 格,再 加 注 释,
可以对代码进行分段高亮显示,如图 1.
19 所示。
当然,也可以右键选择【
I
ns
e
r
tCe
l
lBr
e
ak】添加 %% 。
(
7)注意检查红色波浪线所选中的语法部分
MATLAB 会对 M 文件执行代码检查,并提供一些合理性的 建 议。在 需 要 优 化 的 语 法 部
北
京
航
空
航
天
大
学
出
版
社
图 1.
18 显示函数的概要信息
图 1.
19 代码的分段高亮显示
分下方添加红色波浪线,并在该行代码最右端添加一条红线(即消息指示器)。
例如,图 1.
20 中有三条红色波浪线,分别位于r
and
i
n
t、= 和 s
t
r
2num 的下方,M 文件编辑
器最右端同样有三个红色线段指示该行代码存在警告信息。
首先,鼠标停留在 r
and
i
n
t函数上数秒,或停留在右侧的红 色 线 段 上,会 提 示“该 函 数 将 被
移除,建议使用 r
and
i代替”的信息,如图 1.
21 所示。该行代码改为:
a = randi([
10100],50,100);
警告信息自动清除。
第 2 行代码的“= ”下方也有一条红色波浪线,鼠标停 留 在“= ”上 数 秒,会 提 示“该 行 代 码
将输出结果到命令行,在该行代码后添加分号终止输出”,如图 1.
22 所示。
空
航
天
大
学
出
版
社
图 1.
20 M 文件的语法检查
北
京
航
图 1.
21 语法检查的警告信息
图 1.
22 查看语法检查的警告信息
单击警告信息上的链接,弹出的信息窗口进一步解释“在脚本文件中有时需要打印信息”,
如果要忽略该警告信息,可以根据需要右键选择【禁止警告该条信息】、【禁止警告所有信息】或
【禁止警告该类信 息】。 选 择 【禁 止 警 告 该 类 信 息】选 项 后,不 再 提 示 表 达 式 后 未 加 分 号 的 警
告了。
第 3 行代码的s
t
r
2num 函数下方也有一条红色波浪线,鼠标停留在s
t
r
2num 函数上数秒,
版
社
会提示“
s
t
r
2doub
l
e函数运算更快,但 s
t
r
2doub
l
e只进行标量运算。请根据需要选择合适的函
数”,如图 1.
23 所示。
出
图 1.
23 s
t
r
2num 函数的警告信息
学
(
8)Sh
i
f
t+F1 组合键或右键选择【
Func
t
i
onBr
ows
e
r】,打开函数浏览器
大
在 M 文件编辑器内空白位置按 Sh
i
f
t+F1 组合键,可以打开函数浏览器;选中要查看的函
天
数然后按 Sh
i
f
t+F1 组合键,可以打开函数浏览器并搜索该函数。例如,在 M 文件编辑器内输
北
京
航
空
航
入r
and
i,选中 r
and
i并按 Sh
i
f
t+F1 组合键,打开函数浏览器并搜索 r
and
i,如图 1.
24 所示。
图 1.
24 打开函数浏览器
(
9)Ct
r
l+I组合键或右键选择【
Sma
r
tI
nden
t】,执行代码格式自动缩排
例如,缩排前的代码如图 1.
25 所示。
选中所有代码,按 Ct
r
l+I组合键缩排后的效果如图 1.
26 所示。
空
航
天
大
学
出
版
社
图 1.
25 未缩排的代码
航
图 1.
26 自动缩排后的代码
京
(
10)Ct
r
l+D 组合键或右键选择【
OpenSe
l
e
c
t
i
on】,打开该函数的源代码
北
例如,在 M 文件编辑器内输入 wa
i
t
ba
r,并 在 该 函 数 上 按 Ct
r
l+D 组 合 键,自 动 打 开 所 调
,
用的 wa
函数源代码
如图
所示。
i
t
ba
r
wa
i
t
ba
r.
m
1.
27
图 1.
27 查看函数的源代码
(
11)Ct
r
l+R 组合键注释整段代码,
Ct
r
l+T 组合键取消注释整段代码
选中要注释的代码段,按 Ct
r
l+R 组合键或右键选择【
Commen
t】;选中要取消注释的代码
段,按 Ct
r
l+T 组合键或右键选择【
Unc
ommen
t】。
(
12)采用 % {…… % }结构注释整段代码
版
社
这类似于 C 语言中的/* …… */结构,如图 1.
28 所示。
学
出
图 1.
28 M 代码的整段注释
天
大
1.
4 精选答疑
空
航
问题 1 单元数组占用的内存空间如何计算
航
【例 1.
4.
1】 有 3 个 2×2 的单元数组:数组 a仅定义而未初始化,数组 b 除第一个单元
京
初始化为字符 a 外,其余单元均未初始化,数组 c除第一 个 单 元 初 始 化 为 空 值 外,其 余 单 元
北
均未初始化。试计算数组 a、
b 和 c所占用的内存空间大小。
【解析】 对于一个已定义且初始化了的单元数组,每个单元都附带了两个位置指针(类似
于链表指针,共 4 字节),来指明该单元所在位置,另 外 还 有 一 块 56 字 节 的 区 域 用 来 记 录 单 元
信息,比如单元的长度,数值类型等。因此每个单 元 的 长 度 应 该 等 于 单 元 内 元 素 的 实 际 长 度,
加上 60 字节。
对于一个仅定义而未初始化的单元数组,每 个 单 元 仅 附 带 一 个 4 字 节 的 位 置 指 针。即 每
个未初始化的单元的长度应该等于 4 字节。
数组 a由于仅定义而未初始化,故每个单元占用 4 字节。
数组 b 的第 1 个单元初始化为字 符 a ,而 字 符 均 为 16 位 的 Un
i
c
ode 编 码,占 用 2 字 节。
所以数组 b 的第 1 个单元占用空间 60 字节 +2 字节 =62 字节。后 3 个单元未初始化,共占用
3×4=12 字节。故数组 b 共占用 62 字节 +12 字节 =74 字节。
数组 c第 1 个单元初始化为空,所以第 1 个单元占用空间 60 字节 +0 字节 =60 字节。后
3 个单元共占用 3×4=12 字节。故数组 c共占用 60 字节 +12 字节 =72 字节。
程序代码如下:
clear
a = cell(
2,2);
b = a;
b{
1}= a ;
c = a;
c{
1}= [];
a,
b,
c
c=
[]
[]
a
[]
[]
[]
[]
[]
[]
[]
Size
2x
2
2x
2
2x
2
Bytes Class
16 cell
74 cell
72 cell
Attributes
出
whos
Name
a
b
c
社
b=
[]
[]
版
a=
大
学
问题 2 如何生成指定格式的常矩阵、字符串
天
【例 1.
4.
2】 产生如下矩阵:
京
航
空
航
éê 1+2 1+2 … 1+10 ùú
ê 2+1 2+2 … 2+10 ú
ê ︙
︙
︙ ú
úú
êê
ë10+1 10+2 … 10+10û
要求使用函数生成。
北
【解析】 考 查 矩 阵 的 加 法 和 矩 阵 扩 展 的 方 法。 该 矩 阵 可 被 看 成 下 列 两 个 矩 阵 a 和 b
相加:
é1 1 … 1ù
éê 1
ê
ú
…
2
2
2
ê
ú
ê1
,
a= ê
b= ê
ú
︙ ︙
︙
︙
êê
úú
êê
ë10 10 … 10û
ë1
程序如下:
temp = 1 :10;
a = repmat(
temp ,1,10);
b = repmat(
temp,10,1);
c= a+ b
运行结果为:
2
2
︙
2
… 10ù
ú
… 10ú
。
︙ú
úú
… 10û
c=
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
【例 1.
4.
3】 批量产生字符串 001.
002.
003.
100.
j
pg,
j
pg,
j
pg,…,
j
pg。
【解析】 由表 1.
22 可知,字符串以数字前 填 零 的 方 式 输 出,格 式 字 符 串 可 以 使 用 %03d
的形式。程序如下:
版
社
str
1 = sprintf(%03d.
1:
100]);
jpg ,[
str
2 = reshape(
str
1,7,100);
2
picName = str
出
字符数组 p
i
cName为:
空
航
天
大
学
picName =
001.
jpg
002.
jpg
003.
jpg
…
100.
jpg
航
提取字符串时采用 p
i
cName (
n,:)的方式。例如,
i
cName(
30,:)为 030.
p
j
pg 。
更高?
京
【思考】 如果采用循环的方式批量产生这些字符串,如何 编 写 程 序? 哪 种 方 法 执 行 效 率
N = 100;
tic;
北
代码 1(采用循环方式):
% 为字符数组 picNames 预分配内存
picNames = repmat( ,N,7);
fori = 1 :N
i,:)= sprintf(%03d.
picNames(
jpg ,i);
end
toc
命令行输出:
Elapsedtimeis0.
001760seconds.
代码 2(仍然采用循环方式,不过是将字符串存入字符串单元数组中):
N = 100;
tic;
N,1);
picNames = cell(
% 为字符串单元数组 picNames 预分配内存
fori = 1 :N
i}= sprintf(%03d.
picNames{
jpg ,i);
end
toc
命令行输出:
Elapsedtimeis0.
001593seconds.
代码 3(采用矩阵运算方式):
N = 100;
tic;
str
1 = sprintf(%03d.
1:
100]);
jpg ,[
(
,
,
)
;
str
2 = reshape str
1 7 100
2;
picName = str
toc
社
命令行输出:
出
版
Elapsedtimeis0.
000097seconds.
学
这个结果再次证明,矩阵运算的运行效率远远高于循环运算。
大
【例 1.
4.
4】 输出九九乘法表到命令行,输出格式如下:
1×3=3 2×3=6 3×3=9
空
航
1×2=2 2×2=4
天
1×1=1
1×4=4 2×4=8 3×4=1
2 4×4=1
6
航
1×5=5 2×5=1
0 3×5=1
5 4×5=2
0 5×5=2
5
京
1×6=6 2×6=1
2 3×6=1
8 4×6=2
4 5×6=3
0 6×6=3
6
北
1×7=7 2×7=1
4 3×7=2
1 4×7=2
8 5×7=3
5 6×7=4
2 7×7=4
9
1×8=8 2×8=1
6 3×8=2
4 4×8=3
2 5×8=4
0 6×8=4
8 7×8=5
6 8×8=6
4
1×9=9 2×9=1
0 3×9=1
5 4×9=3
6 5×9=4
5 6×9=5
4 7×9=6
3 8×9=7
2 9×9=8
1
【解析】 输出字符串到命令行,可以采用 d
i
s
r
i
n
t
f函数。共 9 行,每行最多为 7×9=
p和 s
p
63 个字符。乘号“× ”可以从 Wo
r
d 里粘贴到程序文件中。程序如下:
N = 9;
rows = [
1 :N];
%行
;
lines = rows
%列
(
)
;
strTemp = blanks 7*N
% 将每行的字符串预存到字符数组 s
t
r
T
e
m
i
s
p 中,由 d
p函数显示到命令窗口
:
foriRow = 1 9
forjLine = 1 :iRow
m = jLine * 7 - 6;
n = m + 7;
strTemp(
1,m :n)= sprintf(%d×%d=%2d ,
jLine,iRow,jLine*iRow);
end
disp(
strTemp);
end
运行结果如图 1.
29 所示。
图 1.
29 例 1.
4.
4 运行结果
问题 3 如何生成随机矩阵
【例 1.
4.
5】 产生一个随机矩阵:
s
i
z
e为 1×100,元素为区间[-5050]内的整数。查找
版
社
该矩阵中值在(
2040)范围内的元素,返回其下标。
出
【解析】 产生元素为整数的随机矩阵使用r
and
i函数,返回指定范围内的元素下标用f
i
nd
函数。
运行结果为:
36
40
42
50
63
67
72
75
77
78
85
87
京
31
航
b=
22
天
空
航
a = randi([-5050],1,100);
b = find(
a 20&a 40)
大
学
程序如下:
北
【例 1.
4.
6】 产生一个元素为 0 和 1、
s
i
z
e为 100×5 的随机矩阵,返回元素全为 1 的行。
【解析】 元素全为 1 可以使用 a
l
l函数来判断。
程序如下:
a = randi([
0,1],100,5);
(
b=find all(
a,
2))
运行结果为:
b=
66
【例 1.
4.
7】 随机产生 10 个 12 位的 0、
1 二进制序列,要求每个序列中包含 7 个 1 和 5
个 0,形式如:
111111100000
111111000001
001110101110
【解析】 要指定一个位随机序列中 1 的个数,需要用到 r
ande
r
r函数,其调用格式为:
out = randerr(
mRow,nLine,nums)
随机产生一个尺寸为[
mRownL
i
ne]的 doub
l
e数组,数组元 素 为 0 或 1,其 中 每 行 1 的 个
。
数为 nums
程序如下:
N =10;
data = randerr(
N,12,7);
data = data(:);
str
1 = dec
2bin(
data);
str
2 = reshape(
str
1,12,N);
seque = str
2
运行结果为:
版
出
学
大
天
空
航
如何查找或删除数据中满足条件的元素
航
问题 4
社
seque =
100110100111
111101100010
001010011111
100011111100
010101101101
010101111100
101001011011
111001100011
100011110011
001110101101
京
【例 1.
4.
8】 产生一个随机矩阵:
s
i
z
e为 10×100,元素为区间[
50100]内的整数。查找
北
该矩阵每行中值大于 80 的元素,返回其个数。
【解析】 产生元素为整数的随机矩阵用 r
and
i函数;查找每行中值大于 80 的元素虽然可
以轻松地用循环来解决,但是建议尽量少用循环而改用矩阵运算。
程序如下:
N = 10;
a = randi([
50100],N,100);
%%%%%%% 以下代码段为循环方式实现查找 %%%%%%%%%
num
1 = ones(
N,1);
fori = 1 :N
num
1(
i)= nnz(
a(
i,:) 80);
end
num
1
%%%%%%% 以下代码段为矩阵运算方式实现查找 %%%%%%%
num
2 = sum(
a 80,2)
【例 1.
4.
9】 有一个大小为 8×6 的数值型单元矩阵:
[
00][
10][
00][
01][
00][
11]
[
00][
00][
11][
00][
11][
00]
[
11][
00][
11][
00][
00][
10]
[
10][
00][
00][
10][
00][
00]
[
00][
00][
11][
00][
11][
00]
[
11][
00][
00][
00][
00][
00]
[
00][
00][
10][
01][
11][
01]
[
00][
00][
11][
00][
00][
00]
不使用循环语句,查找该矩阵中某一列的特定矩阵,返回该特定矩阵所在的行号。本例
假定查找第 1 列中的特定矩阵[
1,1],并返回[
1,1]所在的行号。
【解析】 有两种思路解决这个问题。
思路 1:将特定矩阵[
1,1]的 行 扩 展,与 提 供 的 数 值 单 元 矩 阵 执 行 数 组 减 法 运 算,然 后 用
版
社
any 查找全零行;
思路 2:将数值单元矩阵 转 化 为 字 符 串 单 元 数 组,采 用 前 面 提 到 的 3 个 字 符 串 查 找 函 数
北
京
航
空
航
天
大
%%%%%%%% 生成已知量 %%%%%%%%%
A = {[
00][
10][
00][
01][
00][
11]
[
00][
00][
11][
00][
11][
00]
[
11][
00][
11][
00][
00][
10]
[
10][
00][
00][
10][
00][
00]
[
00][
00][
11][
00][
11][
00]
[
11][
00][
00][
00][
00][
00]
[
00][
00][
10][
01][
11][
01]
[
00][
00][
11][
00][
00][
00]};
nLine = 1;
mat = [
1,1];
a = cell
2mat(
A(:,nLine));
学
出
i
smembe
r和 s
t
rma
t
ch 中的任何一个查找特定矩阵[
1,1]所转化成的字符串。
s
t
r
cmp、
程序代码如下:
%%%%%%%%% 直接数值比较 %%%%%%%%%%%%%%%
% b = repmat(
mat,size(
A,1),1);
% index
1 = find(~any(
a - b,2))
%%%%%%%%% 转化为字符串比较 %%%%%%%%
mLines = size(
A,1);
str_a = num
2str(
a);
str_b = num
2str(
mat);
cell_a = mat
2cell(
str_a,ones(
1,mLines),length(
str_b));
index
2 = find(
strcmp(
cell_a,str_b)) % 采用 strcmp 函数
index
3 = find(
ismember(
cell_a,str_b))% 采用 ismember 函数
index
4 = strmatch(
str_b,cell_a)
% 采用 strmatch 函数
思路 1 直接进行 数 值 比 较,速 度 最 快,其 次 是 思 路 2 的 s
t
r
cmp 比 较、
s
t
rma
t
ch 查 找、
i
s
-
membe
r判断。
【例 1.
4.
10】 有一个矩阵 A:
éê -5 -4 -3 -2ùú
0
1
2ú
ê -1
ú
ê
ë 3
4
5
6û
将 矩阵 A 中小于等于 -2 的值替换为0,大于 -2 小于等于3 的值替换为1,大于3 的值替换
为 2。要求矩阵 A 中的每个值只进行一次替换。
【解析】 可以查找到满足条件的值的位置,将每次的替换值存入 1 个临时矩阵中,该矩阵
中除替换值外的其他元素均为 0。最后,将全部替换后得到 3 个临时矩阵直接相加即可。
程序如下:
出
版
社
A= [-5,-4,-3,-2;-1,0,1,2;3,4,5,6];
% 转换方法:
a =-2 ---- 0; -2 a =3--- 1; a 3------- 2。其中 a 为 A 中的元素。
sizeA = size(
A);
(
a
1 = zeros sizeA);
a
2=a
1;
a
3=a
1;
a
1(
A = -2)= 0;
% 采用逻辑数组作为索引值
a
2(
A -2&A = 3)= 1; % 采用逻辑数组作为索引值
a
3(
A 3)= 2;
% 采用逻辑数组作为索引值
学
B= a
1+a
2+a
3
天
大
运行结果如下:
0
1
2
0
1
2
0
1
2
航
0
1
1
空
航
B=
北
éê2 2 2 0ù
ú
ê3 3 1 3ú
ê
ú
êê2 1 1 3úú
ë0 0 1 0û
矩阵 B 为:
京
【例 1.
4.
11】 有两个矩阵 A 和 B,矩阵 A 为:
éê2 1 1 0ùú
ê2 3 1 2ú
ê
ú
êê3 2 2 2úú
ë0 1 2 3û
用矩阵 B 中第 1 行和第 1 列的元素,将矩阵 A 中第 1 行和第 1 列的元素替换掉,求 生
成的矩阵 C。
【解析】 逆向思考一下,题目的意思等价为:用矩阵 A 中位置为[
2 :4,2 :4]的元素,将
矩阵 B 中位置为[
2 :4,2 :4]的元素替换掉。
程序如下:
A= [
2
2
2
0
3
3
1
3
2
1
1
3
0
0
1
0];
B =[
2
1
1
0
2
3
1
2
3
2
2
2
0
1
2
3];
B(
2 :4,2 :4)= A(
2 :4,2 :4);
C= B
运行结果如下:
C=
0
3
3
0
社
1
1
1
1
如何给数组元素排序
版
问题 5
1
3
1
0
出
2
2
3
0
学
【例 1.
4.
12】 有一个 2×5 的矩阵:
空
航
天
大
éê1 5 9 8 7ùú
ê
ú
ë2 6 4 3 0û
将其元素随机排列,生成一个新的 2×5 阶矩阵。
【解析】 采用 r
andpe
rm 函数对原矩阵的元素索引值进行随机排序,从而获得所求矩阵。
航
程序如下:
运行结果如下:
data =
3
1
0
6
北
京
data = [
15987;26430];
index = randperm(
10);
(
data = data reshape(
index,size(
data)))
2
7
4
9
5
8
【例 1.
4.
13】 有一个大小为 1×26 的字符串单元数组,内容如下:
0-0-0.
x
l
s
1-0-0.
x
l
s
10-0-0.
x
l
s 11-0-0.
x
l
s 12-0-0.
x
l
s
13-0-0.
x
l
s 14-0-0.
x
l
s 15-0-0.
x
l
s 16-0-0.
x
l
s 17-0-0.
x
l
s
18-0-0.
x
l
s 19-0-0.
x
l
s 19-39-52.
x
l
s 2-0-0.
x
l
s 20-0-0.
x
l
s
21-0-0.
x
l
s 22-0-0.
x
l
s 23-0-0.
x
l
s 23-0-29.
x
l
s 3-0-0.
x
l
s
4-0-0.
x
l
s 5-0-0.
x
l
s 6-0-0.
x
l
s 7-0-0.
x
l
s 8-0-0.
x
l
s 9-0-0.
x
l
s
要求对该单元数组的单元进行排序,生成新的字符串单元数组如下:
0-0-0.
x
l
s 1-0-0.
x
l
s 2-0-0.
x
l
s 3-0-0.
x
l
s 4-0-0.
x
l
s 5-0-0.
x
l
s
6-0-0.
x
l
s 7-0-0.
x
l
s 8-0-0.
x
l
s 9-0-0.
x
l
s 10-0-0.
x
l
s
11-0-0.
x
l
s 12-0-0.
x
l
s 13-0-0.
x
l
s 14-0-0.
x
l
s 15-0-0.
x
l
s
16-0-0.
x
l
s 17-0-0.
x
l
s 18-0-0.
x
l
s 19-0-0.
x
l
s 19-39-52.
x
l
s
20-0-0.
x
l
s 21-0-0.
x
l
s 22-0-0.
x
l
s 23-0-0.
x
l
s 23-0-29.
x
l
s
注意,单元内容以 19、
开头的单元各有两个,
它们之间的排序也要考虑。
23
【解析】 每个单元的字符串依次包含 3 个数值,可以用 s
t
r
t
ok 函数 将 这 些 数 值 都 提 取 出
来。首先按第 1 个数值从小到大排序;当第一个 数 值 相 等 时,按 第 2 个 数 值 排 序;第 2 个 数 值
相等时,按第 3 个数值排序。
注意,不能采用 so
r
t函数排序,因为 s
o
r
t函数虽然也可以对字符串单元数组排序,但是它
是完全按 ASCI
I值排序的,不会分析每个字符串中包含的数值。
可以采用两种方法进行排序。
方法 1:直接用 so
r
t
r
ows函数对生成的 26×3 数值矩阵排序。
社
方法 2:将每个单元内的 3 个数 值,按 排 序 的 权 重 大 小 组 合 成 1 个 新 数 值,最 后 将 新 数 值
版
进行排序,得到最终的单元排序方案。
出
程序如下:
北
京
航
空
航
天
大
学
data = {0-0-0.
xls 1-0-0.
xls 10-0-0.
xls ...
11-0-0.
xls 12-0-0.
xls 13-0-0.
xls 14-0-0.
xls ...
15-0-0.
xls 16-0-0.
xls 17-0-0.
xls 18-0-0.
xls ...
19-0-0.
xls 19-39-52.
xls 2-0-0.
xls 20-0-0.
xls ...
21-0-0.
xls 22-0-0.
xls 23-0-0.
xls 23-0-29.
xls ...
3-0-0.
xls 4-0-0.
xls 5-0-0.
xls 6-0-0.
xls ...
7-0-0.
xls 8-0-0.
xls 9-0-0.
xls };
% 原始的字符串单元数组
remain = data;
%remain 用于保存提取数值后的字符串,用于
% 再次提取其中剩余的数值
num = zeros(
length(
data),3);
% 用于保存每次提取的数值
[
str_num
1,remain]= strtok(
remain,- );
% 提取第 1 组数值
num(:,1)= str
2double(
str_num
1);
[
str_num
2,remain]= strtok(
remain,- );
% 提取第 2 组数值
num(:,2)= str
2double(
str_num
2);
[
str_num
3,remain]= strtok(
remain,.);
% 提取第 3 组数值
num(:,3)= str
2double(
str_num
3);
num = abs(
num);
% 对数值取绝对值
%%%%%%%% 以下为方法 1 的实现代码 %%%%%%%%%%%%%
[
num
2,index
1]= sortrows(
num,[
123]); % 依次按第 1 列、第 2 列、第 3 列的数值进行排序
data
2 = data(
index
1)
%%%%%%%% 以下为方法 2 的实现代码 %%%%%%%%%%%%%
num
3 = num(:,1)* 10000 + num(:,2)* 100 + num(:,3); % 根据数值的权重,获得新数值
[
num
4,index
2]= sort(
num
3);
% 新数值排序
data
3 = data(
index
2)
% 获得最终字符串单元数组
运行结果如下:
北
京
航
空
航
天
大
学
出
版
社
data
2=
Columns1through7
0-0-0.
xls
1-0-0.
xls
2-0-0.
xls
3-0-0.
xls
4-0-0.
xls
50-0.
xls
6-0-0.
xls
Columns8through13
7-0-0.
xls
8-0-0.
xls
9-0-0.
xls
10-0-0.
xls
11-0-0.
xls
12-0-0.
xls
Columns14through19
13-0-0.
xls
14-0-0.
xls
15-0-0.
xls
16-0-0.
xls
17-0-0.
xls
18-0-0.
xls
Columns20through25
19-0-0.
xls
19-39-52.
xls
20-0-0.
xls
21-0-0.
xls
22-0-0.
xls
23-0-29.
xls
Column26
23-0-0.
xls
data
3=
Columns1through6
0-0-0.
xls
1-0-0.
xls
2-0-0.
xls
3-0-0.
xls
4-0-0.
xls
50-0.
xls
Columns7through12
6-0-0.
xls
7-0-0.
xls
8-0-0.
xls
9-0-0.
xls
10-0-0.
xls
11
-0-0.
xls
Columns13through18
12-0-0.
xls
13-0-0.
xls
14-0-0.
xls
15-0-0.
xls
16-0-0.
xls
17-0-0.
xls
Columns19through24
18-0-0.
xls
19-0-0.
xls
19-39-52.
xls
20-0-0.
xls
21-0-0.
xls
22-0-0.
xls
Columns25through26
23-0-29.
xls
23-0-0.
xls
第 2章
/O
文件I
2.
1 知识点归纳
本章内容:
/O 操作
◆ 高级文件I
◇ 读写 MAT 或 ASCI
I文件
社
◇ 读写 TXT 文件
◇ 读写 Exc
e
l文件
出
版
◇ 读写图像文件
◇ 读写音频文件
大
天
◇ 读写二进制文件
◇ 控制文件位置指针
学
/O 操作
◆ 低级文件I
◇ 打开文件和关闭文件
空
航
◇ 读写格式化的文本文件
航
2.
1.
1 高级文件I/O 操作
京
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。
北
/O,针对不同的数据格式文件,提 供 不 同 的 文 件 I
/O 函 数,有 现 成 的 函 数 供 使
高级文件I
/O,使用文件标识符访问任何类型的数据文件,更加灵活地完
用,仅需少量的编程;低级文件I
成相对特殊的任务,需要较复杂的编程。
文本用 Un
i
code码来表示字符。ASCI
I码是 Un
i
c
ode 码的 子 集。Un
i
c
ode 码 不 仅 可 以 表
示字母和数字,还可以表示大部分 汉 字。例 如 字 符 “
1”的 ASCI
I码 是 49,而 汉 字 “飞”的 Un
i
、
。文本格式的数据之间采用空线间隔(
码是
空格、
等)
来分隔。二
进
制
格
式
code
39134
\t \n
的数据长度可以是 8 位、
16 位、
32 位或 64 位。
/O 函数见表 2.
文件 I
1。
类
别
加载/保存
工作区
函
数
l
oad
s
ave
说
加载到工作区
保存工作区
/O 函数
表 2.
1 文件 I
明
类
别
加载/保存
工作区
函
数
l
oad
s
ave
说
加载到工作区
保存工作区
明
续表 2.
1
类
别
文件打开/
关闭
/O
二进制 I
函
数
f
open
f
c
l
o
s
e
f
r
e
ad
fwr
i
t
e
f
s
c
an
f
/O
格式化 I
f
r
i
n
t
f
p
f
t
l
ge
f
t
s
ge
说
明
类
别
函
数
f
e
r
r
o
r
打开文件
f
eo
f
关闭文件
文件
从文件中读取二进制数据
f
s
e
ek
/O
低级 I
把二进制数据写入文件
f
t
e
l
l
f
r
ewi
nd
从文件中读取格式化数据
把格式化数据写入文件
t
empd
i
r
临时文件、
目录
读取文件的一行,忽略换行符
读取文件的一行,不忽略换行符
载入数据
说
明
/O 操作的错误情况
文件 I
检测文件的结尾
设置文件的位置
检查文件的位置
文件指针重定位
得到临时目录名
t
empname 得到临时文件名
impo
r
t
da
t
a 从磁盘文件中加载数据到结构体
【注】 打开 Wi
ndows平台的应用程序,可以采用 wi
nopen 函数。例如:
% 切换到目录 e:
\example
\
% 显示当前目录下的文件
学
出
版
社
cde:
\example
\
a = ls
a=
.
..
RS
485.
doc
a
1.
gif
winopen(
a(
3,:))
b = dir(*.
gif )
大
% 采用应用程序默认的打开方式打开文件 RS
485.
doc
% 查看当前目录下所有的 GIF 文件
天
b=
京
航
空
航
1.
name: a
gif
date:22- 六月 -200914:
49:
07
bytes:42873
isdir:0
datenum:7.
3395e+005
winopen(
b.
name)
% 采用应用程序默认的打开方式打开文件 a
1.
gif
北
1.读写 MAT 或 ASCI
I文件
MATLAB 提 供 一 种 特 殊 的 数 据 格 式 文 件 用 来 保 存 工 作 空 间 中 的 变 量:MAT 文 件。
MAT 文件是一种双精度、二进制的 MATLAB 格式文件,扩展名为 .
ma
t。
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 还 保 留 不 同 格 式 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。
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、数据内容三部分保存。
将数据输出到 MAT 文件使用 s
ave函数,其调用格式见表 2.
2。
表 2.
2 s
a
v
e函数调用格式
函数调用格式
函数格式说明
s
ave
将工作空间中所有变量保存到当前目录下的文件:
ma
t
l
ab.
ma
t
s
avef
i
l
enamex1x2…xn
将变量 x1,
x2,…,
xn 保存到当前目录下的文件:
f
i
l
ename.
ma
t
s
avef
i
l
ename
将工作空间中所有变量保存到当前目录下的文件:
f
i
l
ename.
ma
t
续表 2.
2
函数调用格式
函数格式说明
s
ave(f
i
l
ename ,-s
t
r
uc
t ,s )
保存结构体 s的所有字段为文件f
i
l
ename.
ma
t里的独立变量
s
avef
i
l
enames*
将工作空间中 s开头的变量全部保存到f
i
l
ename.
ma
t中;* 为通配符
i
l
ename ,-s
t
r
uc
t ,s ,f
1 ,f
2 ,…)
s
ave(f
s
ave(f
i
l
ename ,…)
保存结构体 s的指定字段为文件f
i
l
ename.
ma
t里的独立变量
s
ave指令的函数格式用法
s
ave(…,f
o
rma
t)
按照不同的输出格式f
o
rma
t来保存数据,见表 2.
3
表中,
s f
i
l
e:
① 如果要查看f
i
l
ename.
ma
t中已经保存了哪些变量,使用 who
whos -filefilename
空
航
天
大
学
出
版
clear
str
1 = dafei ;
str
2 = dafei
2;
str
3 = dafei
3;
savestrsstr*
whos -filestrs
% 查看文件 strs.
mat 中保存有哪些变量
Name
Size
Bytes Class
str
1
1x
5
10 chararray
str
2
1x
6
12 chararray
str
3
1x
6
12 chararray
Grandtotalis17elementsusing34bytes
社
如:
京
航
② 如果要保存结构体,用户可选 择 保 存 整 个 结 构 体 或 每 个 字 段 为 独 立 变 量,或 只 保 存 指
定的字段为独立变量。例如,对于结构体 S:
北
S.
a = 12.
7;
S.
b = {abc ,[
45;67]};
S.
c = Hello! ;
S
S=
a:12.
7000
b:{abc [
2x
2double]}
c: Hello!
若要保存整个结构体到 s
1.
ma
t:
saves
1S
% 将结构体 S 保存到 s
1.
mat
whos -files
1
Name
Size
Bytes Class
S
1x
1
550 structarray
Grandtotalis19elementsusing550bytes
若保存结构的每个字段为独立的变量:
saves
2 -struct S
% 将结构的字段保存为独立的变量
whos -files
2
Name
Size
Bytes Class
a
1x
1
8 doublearray
b
1x
2
158 cellarray
c
1x
6
12 chararray
Grandtotalis16elementsusing178bytes
若只保存指定的字段为独立的变量:
saves
2 -struct Sac
% 保存结构 S 内的字段 a 和 c 为独立的变量
whos -files
2
Name
Size
Bytes Class
a
1x
1
8 doublearray
c
1x
6
12 chararray
Grandtotalis7elementsusing20bytes
版
社
③ 扩展已存 在 的 MAT 文 件,使 用 -append 选 项。 覆 盖 MAT 文 件 中 已 存 在 的 同 名 变
量。如:
航
空
航
天
大
学
出
a = 1;
b = 2;
c = 3;
saved
1ab
% 保存变量 a 和 b 到 d
1.
mat 中
–
覆盖
中原来的变量
saved
1c
append
%
d
1.
mat
c
whos -filed
1
Name
Size
Bytes Class
a
1x
1
8 doublearray
b
1x
1
8 doublearray
c
1x
1
8 doublearray
Grandtotalis3elementsusing24bytes
京
如果不使用 -append 选项,同名 MAT 文件中的所有内容丢失。
北
输出数据默认采用二进制的 MAT 格式。若要输出为 ASCI
I格式,调用格式见表 2.
3。
表 2.
3 s
a
v
e输出格式
调用格式
说
s
avef
i
l
ename a
s
c
i
i
8 位 ASCI
I格式
s
avef
i
l
ename a
s
c
i
i doub
l
e
16 位 ASCI
I格式
s
avef
i
l
ename a
s
c
i
i t
abs
s
avef
i
l
ename a
s
c
i
i doub
l
e t
abs
明
8 位 ASCI
I格式,制表符定界
16 位 ASCI
I格式,制表符定界
保存为任何 ASCI
I值时,要注意:
① 被保存的变量要么是二维的 doub
l
e型数组,要么是二维的字符数组。如果 包 含 复 数,
会引起虚部丢失,因为 MATLAB 不能加载非数“
i”。
② 为了能用l
oad 函数读文件,必须保证所有变量有相同的列数。如果使用 MATLAB 以
外程序读,可放松这个限制。
③ 字符数组中的每个字符都被转换成等于其 ASCI
I码的浮点数,以浮点数字符串的形式
写入文件;保存的文件中没有信息显示原来的值是数字还是字符。
④ 所有保存的变量值合并为一个变量,变量 名 就 是 ASCI
I文 件 名(不 含 扩 展 名);建 议 一
次只保存一个变量。
从 MAT 文件中加载数据到工作空间使用l
oad 函数,见表 2.
4。
表 2.
4 l
o
ad 函数调用格式
函数调用格式
函数格式说明
l
oad
加载 MATLAB.
ma
t中所有变量,如果加载前已存在同名变量,覆盖
l
oad(f
i
l
ename , X , Y , Z )
加载f
i
l
ename.
ma
t中变量 X,
Y,
Z;加载前已存在同名变量,覆盖
l
oadf
i
l
ename
加载f
i
l
ename.
ma
t中所有变量,如果加载前已存在同名变量,覆盖
l
oadf
i
l
enames*
加载f
i
l
ename.
ma
t中以 s开头的变量;加载前已存在同名变量,覆盖
l
oad(-a
s
c
i
i ,f
i
l
ename )
将文件当做 ASCI
I文件加载;如果不是数字文本,返回错误
l
oad(-ma
t ,f
i
l
ename )
将文件当做 MAT 文件加载;如果不是 MAT 文件,返回错误
S =l
oad(…)
社
l
oad 指令的函数格式用法
学
出
2.读写 TXT 文件
MATLAB 读写 TXT 文件使用的函数见表 2.
5。
版
【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 MAT
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。
数据类型
c
s
v
r
e
ad
定界符
数字
d
lmr
e
ad
逗号
数字
t
ex
t
r
e
ad
字母和数字
c
s
vwr
i
t
e
京
数字
空
航
数
航
函
天
大
表 2.
5 读写 TXT 文件使用的函数
d
lmwr
i
t
e
北
数字
函数说明
读逗号定界的数值文件,返回数字矩阵
任何字符
读 ASCI
I码定界的数值文件,返回数字矩阵
任何字符
按指定格式读整个文本文件,返回多个变量
逗号
写数字矩阵到逗号定界的数值文件
写数字矩阵到 ASCI
I码定界的数值文件
任何字符
表 2.
5 中,
t
ex
t
r
e
ad 常用的调用格式为:
[
A,
B,
C,…]= textread(filename ,format )
采用指定格式f
o
rma
t,从文件f
i
l
ename中读取数据到变量 A,
B,
C,…,直至整个文件读取
完毕。该格式适合读格式已知的文件。
常用的格式字符串见表 2.
6。
格
式
%d
表 2.
6 常用的格式字符串
说
明
读一个带符号整数值
%u
读一个整数值
%s
读一个空线间隔或定界符隔开的字符串
输
出
doub
l
e数组
doub
l
e数组
%f
读一个浮点值
%q
读一个双引号字符串,忽略引号
字符串单元数组
读字符,包括空线间隔
字符数组
%c
doub
l
e数组
字符串单元数组
【注】 t
ex
t
r
e
ad 在 以 后 的 MATLAB 版 本 中 将 被 t
ex
t
s
c
an 取 代,所 以 对 t
ex
t
r
e
ad 只 作 一
般的了解即可。
例如,有一个矩阵 a:
a= [
123;
456]
a=
1
2
3
4
5
6
用c
s
vwr
i
t
e函数将矩阵 a写到文件f
i
l
e
1 中:
csvwrite(file
1,
a)
用t
i
l
e
1 的内容:
ype函数查看文件f
typefile
1
1,
2,
3
4,
5,
6
版
社
用c
s
v
r
e
ad 函数读f
i
l
e
1:
大
学
出
m=csvread(file
1)
m=
1
2
3
4
5
6
天
用d
lmwr
i
t
e函数将矩阵 a写到文件f
i
l
e
2 中,“:”为定界符:
空
航
dlmwrite(file
2,
a,:)
京
北
typefile
2
1:
2:
3
4:
5:
6
航
使用t
i
l
e
2 的内容:
ype函数查看文件f
用d
lmr
e
ad 函数读f
i
l
e
2:
n=dlmread(file
2 ,:)
n=
1
2
3
4
5
6
用t
ex
t
r
e
ad 函数读f
i
l
e
1 文件,返回三个列向量 m1、
m2 和 m3:
[
m
1m
2m
3]=textread(file
1 ,%d,%d,%d )
m
1=
1
4
m
2=
2
5
m
3=
3
6
【注】 读写 TXT 文件中的数据,也可以使用l
oad 和 s
ave函数。例如,若文件 a.
t
x
t中存
储了一个如图 2.
1 所示的矩阵,将该数据提取出来,存到变量 b 中:
学
出
版
社
b = load(a.
txt )
b=
1
2
3
4
5
6
7
8
9
天
空
航
将生成的变量 b 存入 b.
t
x
t中:
大
图 2.
1 读取 TXT 文件中的数据
京
航
save b.
txtb -ascii
typeb.
txt
1.
0000000e+000 2.
0000000e+000 3.
0000000e+000
4.
0000000e+000 5.
0000000e+000 6.
0000000e+000
7.
0000000e+000 8.
0000000e+000 9.
0000000e+000
北
3.读写 Ex
c
e
l文件
读写 Exc
e
l文件的相关函数见表 2.
7。
表 2.
7 读写 Ex
c
e
l文件的相关函数
函
数
x
l
s
f
i
n
f
o
x
l
swr
i
t
e
说
明
检查文件是否包含 Exc
e
l表格
写 Exc
e
l文件
函
数
x
l
s
r
e
ad
说
明
读 Exc
e
l文件
x
l
s
f
i
n
f
o 调用格式为:
type = xlsfinfo(filename )或 xlsfinfofilename
如果指定文件f
i
l
ename能被 x
l
s
r
e
ad 读 取,则 返 回 字 符 串 Mi
c
r
o
s
o
f
tExc
e
lSp
r
e
adshe
e
t;
否则返回为空。
[
type,sheets]= xlsfinfo(filename )
如果指定文件f
i
l
ename能被 x
l
s
r
e
ad 读取,则返回t
c
r
o
s
o
f
tExc
e
lSp
r
e
adshe
e
t;
ype= Mi
否则返回为空。she
e
t
s 为 字 符 串 单 元 数 组 名,它 包 含 文 件 中 每 个 工 作 表 的 名 称,如 She
e
t
1、
She
e
t
2 等。
x
l
swr
i
t
e调用格式为:
xlswrite(filename ,M)
将矩阵或字符串单元数组 M 写入 Exc
e
l文件f
i
l
ename中。例如:
123;
456])
xlswrite(a
1 ,[
则当前目录下生成一个 Exc
e
l文件 a
1.
x
l
s,文件内容如图 2.
2 所示。
图 2.
2 写 Ex
c
e
l文件
xlswrite(filename ,M,sheet)
社
将矩阵或字符串单元数组 M 写入f
i
l
ename中 she
e
t指定的页中。she
e
t可为一个 doub
l
e
型的正整数,表示工作页的序号;
she
e
t也可以为一个带引号的字符串,表示工作页的名称。
版
若 she
e
t表示的工作页不存在,将新建一个工作页。此时,MATLAB 会显示警告信息:
学
出
Warning:Addedspecifiedworksheet.
大
xlswrite(filename ,M,sheet, range )
天
将矩阵或字符串单元数组 M 写入f
i
l
ename中 she
e
t指定的工作页中r
ange指定的矩形范
围,
she
e
t省略时将 M 写入第 1 个工作页中。r
ange为下列格式的字符串:左上角单元格名称:
空
航
右下角单元格名称,如 D2:
F4。r
ange指定的矩形范围大小应该等于 M 的尺寸大小。例如:
航
xlswrite(a
1 ,[
2:
F
4)
123;456;7,
8,
9],3, D
北
京
产生的数据如图 2.
3 所示。
图 2.
3 在指定位置写入矩阵
status = xlswrite(filename ,…)
返回写操作的完成状态。写操作成功时 s
t
a
t
us=1,否则 s
t
a
t
us=0。
[
status,message]= 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。
x
l
s
r
e
ad 调用格式为:
num = xlsread(filename )
从 Exc
e
l文件f
i
l
ename的第 1 个工作页中读取所有 的 数 值 到 doub
l
e 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。
例如,文件 a
1.
x
l
s如图 2.
4 所示。
图 2.
4 读取 Ex
c
e
l文件中的数据
0
0
0
0
0
0
0
0
版
NaN
NaN
NaN
NaN
NaN
NaN
NaN
NaN
出
5112101
5112103
5112105
5112107
5112109
5112110
5112111
4112201
63
73
88
82
80
70
72
0
63
73
88
82
80
70
72
0
学
M=xlsread(a
1)
M=
1
51121
2
51121
3
51121
4
51121
5
51121
6
51121
7
51121
8
51122
社
读取 a
1.
x
l
s中的数据到矩阵 M 中:
大
num = xlsread(filename ,-1)
num = xlsread(filename ,sheet)
天
手动框选要读取的数据块,返回到矩阵 num 中。
空
航
读f
i
l
ename中指定页的数据到矩阵 N 中。
num = xlsread(filename , range )
航
读f
i
l
ename中第 1 页指定区域的 数 据 到 矩 阵 N 中。 例 如,对 于 图 2.
4的文件a
1.
x
l
s,读
京
取从单元格 A2 到 G2 的一行:
北
num = xlsread(a
1.
xls , A
2:
G
2)
num =
1
51121
5112101
NaN
读取从单元格 G2 到 G9 的一列数据:
num = xlsread(a
1.
xls , G
2:
G
9)
num =
63
73
88
82
80
70
72
0
num = xlsread(filename ,sheet, range )
读f
i
l
ename中指定页、指定区域的数据到矩阵 N 中。
0
63
63
num = xlsread(filename ,sheet, range , basic )
以基本输入模式,读 f
i
l
ename 中 指 定 页 的 数 据 到 矩 阵 num 中,参 数 r
ange 被 忽 略,
she
e
t
必须为带引号的字符串且区分字 母 大 小 写。 这 种 模 式 限 制 了 数 据 输 入 的 能 力,不 将 Exc
e
l当
做一个 COM 服务器。
[
num,txt]= xlsread(filename ,…)
读f
i
l
ename中的数据,返回数值数据到 doub
l
e型数组 num 中,文本数据到字符串单元数
组t
x
t中。t
x
t中对应数值数据的位置为空字符串。例如,对于图 2.
4 的文件 a
1.
x
l
s:
期末成绩
总成绩
备注
天
大
学
平时成绩
63
73
88
82
80
70
72
0
社
63
73
88
82
80
70
72
0
版
0
0
0
0
0
0
0
0
出
NaN
NaN
NaN
NaN
NaN
NaN
NaN
NaN
空
航
[
num,txt]= xlsread(a
1.
xls )
num =
1 51121
5112101
2 51121
5112103
3 51121
5112105
4 51121
5112107
5 51121
5112109
6 51121
5112110
7 51121
5112111
8 51122
4112201
txt =
序号
班名
学号
姓名
陈
李
刘
任
苏
王
王
航
[
num,txt,raw]= xlsread(filename ,…)
京
读f
i
l
ename中的数据,返回数值数据到 doub
l
e型数组 num 中,非数值的文本数据到字符
北
串单元数组t
x
t中,未处理的单元 数 据 到 字 符 串 单 元 数 组 r
aw 中。r
aw 中 包 含 数 值 数 据 和 文
:
本数据。例如,对于图 2.
的文件
4
a
1.
x
l
s
[
num,txt,raw]= xlsread(a
1.
xls );
raw
raw =
序号
班名
学号
姓名
[ 1] [
陈
51121] [
5112101]
[ 2] [
]
[
]
李
51121
5112103
[ 3] [
]
[
]
刘
51121
5112105
[ 4] [
]
[
]
任
51121
5112107
[ 5] [
]
[
]
苏
51121
5112109
[ 6] [
]
[
]
王
51121
5112110
[ 7] [
]
[
]
王
51121
5112111
[ 8] [
]
[
]
曹
51122
4112201
4.读写图像文件
读写图像文件的函数见表 2.
8。
平时成绩
[
0]
[
0]
[
0]
[
0]
[
0]
[
0]
[
0]
[
0]
期末成绩
[ 63]
[ 73]
[ 88]
[ 82]
[ 80]
[ 70]
[ 72]
[
0]
总成绩
[ 63]
[ 73]
[ 88]
[ 82]
[ 80]
[ 70]
[ 72]
[
0]
备注
[NaN]
[NaN]
[NaN]
[NaN]
[NaN]
[NaN]
[NaN]
缺考
表 2.
8 读写图像文件的函数
函
数
调用格式
函数说明
A =imr
e
ad(
f
i
l
ename,
fmt)
读图像文件 f
i
l
ename。 如 果 文 件 不 在 当 前 目 录,
f
i
l
ename 中 应
[…]=imr
e
ad(
f
i
l
ename)
根据后缀名识别图像格式
[
X,
map]=imr
e
ad(
f
i
l
ename,
fmt)
imr
e
ad
包含文件路径。fmt为图像 文 件 格 式,如 果 缺 省,MATLAB 会
imwr
i
t
e(
A,
f
i
l
ename,
fmt)
imwr
i
t
e(
X,
map,
f
i
l
ename,
fmt)
imwr
i
t
e
imwr
i
t
e(…,
f
i
l
ename)
以格式fmt写图像数据 A 到图像文 件 f
i
l
ename。A 可 为 m×n
(灰度图像)或 m×n×3(彩 色 图 像)数 组。fmt缺 省,格 式 依 据
f
i
l
ename后缀名识别
i
n
f
o =imf
i
n
f
o(
f
i
l
ename,
fmt)
imf
i
n
f
o
返回图像文件的信息
i
n
f
o =imf
i
n
f
o(
f
i
l
ename)
社
imr
e
ad 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
出
版
点的 R、
G、
B 值。
常见的图像文件格式见表 2.
9。
i
f
g
格
包括 1、
8 和 24 位不压缩图像
8 位图像
式
大
bmp
格式说明
天
式
rj
j
pg o
peg
空
航
格
学
表 2.
9 常见的图像格式
格式说明
8、
12 和 16 位基线的 JPEG 图像
例如,有一张名为 ha
rb
i
n.
\MATLAB7\下,查看图片信息使用imj
pg 的图片位于路径 D:
航
f
i
n
f
o 函数:
北
京
imfinfo(D:
\MATLAB
7\harbin.
jpg )
ans =
Filename: D:
\MATLAB
7\harbin.
jpg
FileModDate:27-Apr-200520:
03:
08
FileSize:320204
Format: jpg
FormatVersion:
Width:1024
Height:768
BitDepth:24
ColorType: truecolor
FormatSignature:
NumberOfSamples:3
CodingMethod: Huffman
CodingProcess: Sequential
Comment:{}
将该图片读到 MATLAB 工作空间,存为矩阵 M:
M = imread(D:
\MATLAB
7\harbin.
jpg );
将矩阵 M 另存为图片 c
opy.
bmp:
imwrite(
M, D:
\MATLAB
7\copy.
jpg )
(
,
:
imwrite M D \MATLAB
7\copy.
bmp )
社
两张图片见图 2.
5。
版
图 2.
5 采用imwr
i
t
e函数创建图片
【注意】
学
出
① 将图像数据写到图片文件中使用imwr
i
t
e函数,而由f
i
r
e 图像直接生成图像文件,用
gu
到函数 p
r
i
n
t和 s
ave
a
s。
大
a)p
r
i
n
t函数用于f
i
e内图形输出,调用格式为:
gur
天
h , format ,filename)
print(
空
航
将句柄为 h 的f
i
r
e界面输出到图像文件f
i
l
e
n
ame,图像文件的格式由格式字符串f
o
rma
t指
gu
定。一般输出为两种格式:
BMP 和 JPEG,对应的格式字符串为:-dbmp 和 -d
j
peg。
北
pagesetupdlg
京
航
但是,
r
i
n
t函数输出的图像原本是用于打印输出的,因此输出图像大小与页面设置有关,在
p
输出前必须进行页面设置,否则输出的图像可能是不对的。输入以下命令调用页面设置对话框:
页面设置对话框如图 2.
6 所示。
图 2.
6 页面设置对话框
如果不输出界面上 的 u
i
c
on
t
r
o
l对 象,而 只 输 出 坐 标 轴 内 的 图 像,可 以 选 中 图 2.
6中的
版
图 2.
7 只输出绘图区的设置
社
【
Axe
sandF
i
e】标签,取消选择【
Pr
i
n
tUICon
t
r
o
l
s】,如图 2.
7 所示。
gur
大
h,-djpeg ,1.
print(
jpg ,-noui )
学
出
要取消 u
i
con
t
r
o
l对象的显示,也可以输入选项 -nou
i(即 nou
i
c
on
t
r
o
l的简写),例如:
天
【思考】 若只需要输出坐标轴区域,而不是整个f
i
r
e图像,应该怎么办呢?
gu
空
航
有一个办法:将要复制的 坐 标 轴 区 域 复 制 到 一 个 新 的 f
i
r
e 内,然 后 输 出 新 f
i
r
e的 图
gu
gu
像。当然,这个新的f
i
e最好是隐藏的(
v
i
s
i
b
l
e属 性 为 o
f
f)。 由 于 只 复 制 了 坐 标 轴,所 有 的
gur
京
航
u
i
c
on
t
r
o
l对象没有复制过去,所以输出图像时不需要附加 -nou
i选项。
假设当前要输出的坐标轴 Tag 值为 axe
s
1,输出该坐标轴内的图像可以使用下面的程序:
北
hFigure = figure(visible , off );
copyobj(
hAxes,hFigure);
hFigure,-djpeg , mypic.
print(
jpg );
hFigure,-dbmp , mypic.
bmp );
print(
delete(
hFigure);
% 创建隐藏的窗口
% 将坐标轴区域复制到隐藏窗口
% 输出到 mypic.
jpg 图片
% 输出到 mypic.
bmp 图片
% 删除隐藏的窗口
b)s
ave
a
s函数也用于f
i
r
e图像输出,调用格式为:
gu
saveas(
h, filename.
xxx )
将句柄为 h 的f
i
e的图像 输 出 到 文 件 f
i
l
ename.
xxx,文 件 格 式 由 MATLAB 根 据 后 缀
gur
名自动识别。
saveas(
h, filename , format )
将句柄为 h 的f
i
e的图像输出到文件f
i
l
ename,文件格式由 f
o
rma
t指定。f
o
rma
t可为
gur
以下值:
bmp、
f
i
t
i
f、
eps、
a
i、
emf、
m、
j
pg、
g、
pbm、
pcx、
pgm、
png、
ppm。
② 将图片写入坐标轴,可使用imshow 或image函数。imshow 和image都会产生一个图
像对象(就是后面要讲到的image对象),它们的区别如下:
a)imshow 的两种用法:
imshow(
filename):将指定的图片读入坐标轴内。
imshow(
CData):将颜色矩阵 CData 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。
b)image的用法:
colorData = imread(
filename);
image(
colorData);
% 获取图片数据
% 将图像数据铺满坐标轴
c)imshow(
f
i
l
ename)等价于:
colorData = imread(
filename);
(
)
;
imshow colorData
% 获取图像数据
% 将图像数据等比例缩放,显示到坐标轴
d)imshow 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。
社
③ 如果要将图像数据写到坐标轴内,可使用image函数,调用格式为:
image(
colorData)
版
将图像数据 c
o
l
o
rDa
t
a写到坐标轴内,作为坐标轴的背景图片。
学
出
例如,首先产生一个坐标轴(
axe
s函数将在后续章节详细介绍):
大
axes
天
将图像数据 c
o
l
o
rDa
t
a写入刚创建的坐标轴内:
空
航
colorData = imread(D:
\MATLAB
7\harbin.
jpg );
image(
colorData)
京
北
axisoff
航
隐藏坐标轴:
得到的图像如图 2.
8 所示。
图 2.
8 读取图片到坐标轴
5.读写音频文件
读写音频 WAV 文件的函数见表 2.
10。
表 2.
10 读写音频 WAV 文件的常用函数
aud
i
odev
i
n
f
o
aud
i
op
l
aye
r
aud
i
o
r
e
c
o
r
de
r
be
ep
函数调用格式
函数说明
dev
i
n
f
o = aud
i
odev
i
n
f
o
获取音频设备(例如声卡)的相关信息
l
aye
r= aud
i
op
l
aye
r(
Y,Fs)
p
麦克录音。Fs、
nb
i
t
s和 nchans 分 别 为 所 录 制 音 频 的 采 样
be
ep;
be
epon;
be
epo
f
f;
s= be
ep
驱动声卡发出“嘟”的一声
i
o
r
e
c
o
r
de
r(
Fs,nb
i
t
s,nchans)
y = aud
wavp
l
ay
wavp
l
ay(
y,Fs,mode)
wav
r
e
ad
[
Y,Fs,nB
i
t
s]= wav
r
e
ad(
f
i
l
ename)
方式播放音乐采样数据 y。Fs为采样率
读 WAV 音乐文件,返回音乐采样数据 y。采样率 Fs和采
出
样位数 nB
i
t
s
学
采集 PC 音频输入设备(例如麦克风)的数据
wavwr
i
t
e(
i
l
ename)
y,Fs,f
s
ound(
Fs,
b
i
t
s)
y,
s
ounds
c(
s
ounds
c(
Fs)
y);
y,
s
ounds
c(
Fs,
b
i
t
s)
y,
大
天
空
航
s
ound(
s
ound(
Fs)
y);
y,
由音频数据生成 WAV 音频文件
播放声音数据
归一化声音数据并播放
京
s
ounds
c
采用同步(
mode为 s
c ,缺 省 值)或 异 步(
mo
d
e为 a
s
c)
yn
yn
wavwr
i
t
e(
i
l
ename)
y,f
航
s
ound
文件的采样数和声道数等信息
r
e
c
o
r
d(
n,
Fs)
y = wav
wavwr
i
t
e(
i
l
ename)
y,Fs,N,f
率、每个采样值的位数和声道数
检查指定文件是 否 为 WAV 格 式 音 频 文 件,并 返 回 WAV
[
md]= wav
f
i
n
f
o(
f
i
l
ename)
wavwr
i
t
e
样率,
nB
i
t
s为每个采样值的位数
i
o
r
e
c
o
r
de
r
y = aud
wav
f
i
n
f
o
wav
r
e
c
o
r
d
创建一个音频播放器对象,用 于 控 制 音 频 的 播 放;
Fs 为 采
l
aye
r= aud
i
op
l
aye
r(
Y,Fs,nB
i
t
s)
p
社
数
版
函
北
播放一个音频文件,主要用到 wav
r
e
ad 和 aud
i
op
l
aye
r这两个 函 数。wav
r
e
ad 将 音 频 文 件
中的音频数据、采样率和采样位数等信息解读出来;
aud
i
op
l
aye
r根据音频数据、采样 率 和 采 样
位数来创建一个音频播放器对象,该对象可以对音乐进行播放、暂停播放、继续播放、停止播放
等操作。例如,若当前目录有一个 WAV 音 频 文 件 【莫 扎 特 - 土 耳 其 进 行 曲 .
wav】,播 放 该 音
频文件播放器对象的方法如下:
属性
[
data,Fs,nBits]= wavread(莫扎特 - 土耳其进行曲 .
wav ); % 解析 WAV 音频文件
data,Fs,nBits)
% 创 建 音 频 播 放 器 对 象,并 查 看 其
player = audioplayer(
BitsPerSample:16
CurrentSample:1
DeviceID:-1
NumberOfChannels:2
Running: off
SampleRate:44100
StartFcn:[]
StopFcn:[]
Tag:
TimerFcn:[]
TimerPeriod:0.
0500
TotalSamples:11215872
Type: audioplayer
UserData:[]
% 启动音频播放器,播放该音频文件
play(
player);
出
版
社
在 MATLAB 命令行输入【
l
aye
r.】,然后 按 Tab 键,可 以 查 看 音 频 播 放 器 对 象 的 所 有 属
p
性和调用方法,如图 2.
9 所示。
大
音频播放器主要的属性和方法见表 2.
11。
学
图 2.
9 查看音频播放器的属性和方法
B
i
t
sPe
rSamp
l
e
音频数据播放的声道数,一般为单声道或双声道;只读
Samp
l
eRa
t
e
采样率,即每秒采样值的个数
Runn
i
ng
To
t
a
l
Samp
l
e
s
Tag
Type
Us
e
rDa
t
a
S
t
a
r
tFcn
回调属性
S
t
opFcn
Time
rFcn
Time
rPe
r
i
od
t
ge
方法
音频设备的 ID;值为 -1 表示采用默认的音频设备;只读
Numbe
rOfChanne
l
s
北
属性
明
音频设备正在输出的采样点的索引号;只读
航
Dev
i
c
e
ID
说
每个采样值的位数。位数越多,量化误差越小;只读
京
Cur
r
en
t
Samp
l
e
空
航
属性或方法
天
表 2.
11 音频播放器的属性和方法
s
e
t
i
sp
l
ay
i
ng
e
paus
表征播放器是否正在播放,值为“
on”或“
o
f
f”;只读
每个声道采样值的总个数;只读
播放器的标签
播放器所属的类,即 aud
i
op
l
aye
r;只读
播放器额外存储的数据
播放器开始或继续播放时调用此函数或可执行字符串
播放器停止或暂停播放时调用此函数或可执行字符串
播放器在播放时定时执行的函数或可执行字符串
Time
rFcn 执行的周期
获取播放器的属性列表或属性值
设置播放器的属性值
表征播放器是否正在播放,值为真或假
暂停播放
续表 2.
11
属性或方法
说
l
ay
p
播放音频数据
l
ayb
l
o
ck
i
ng
p
播放音频数据,当播放完成时返回
r
e
sume
方法
明
继续播放
s
t
op
停止播放
c
l
e
a
r
从内存移除播放器对象
d
i
sp
l
ay
显示播放器对象的属性
i
s
equa
l
比较多个播放器对象
c
l
o
s
e
释放播放器对象控制的音频设备
对于上面创建的音频播放器对象 p
l
aye
r,可以执行以下操作:
play(
player)
isplaying(
player)
社
% 启动播放器对象,播放音乐
% 查看播放器是否正在播放音乐
版
ans =
1
get(
player, Running )
出
% 查看播放器是否正在播放音乐
大
天
航
空
航
% 暂停播放
% 查看播放器是否正在播放音乐
北
ans =
0
resume(
player)
stop(
player)
% 查看播放器是否正在播放音乐
clearplayerdata
% 查看播放器是否正在播放音乐
京
Running
player.
ans =
off
isplaying(
player)
学
ans =
on
Running
player.
ans =
on
pause(
player)
% 继续播放
% 停止播放
% 从内存移除播放器对象和音乐数据,释放内存
【注】 除了采用上面创建的播放器对象播放音 乐 数 据,还 可 以 创 建 一 个 模 拟 输 出 设 备 对
象来播放。
让声卡发出声音,实际是一 个 模 拟 信 号 输 出 到 硬 件 (声 卡)的 过 程。 MATLAB 有 一 个 模
拟输出设备函数库,位于数据获取工具箱(
Da
t
aAc
i
s
i
t
i
onToo
l
box)中,它可以建立模拟输出
qu
对象和通道,并播放通道内 堆 放 的 数 据。 模 拟 输 出 设 备 对 象 由 ana
l
ogou
t
t函 数 创 建,
Ana
pu
l
og Ou
t
t对象的使用方法如下(假定音乐文件名为 mus
i
c.
wav):
pu
[
data,Fs,nBits]= wavread(music.
wav );
ao = analogoutput(winsound );
nChannel = size(
data,2);
addchannel(
ao,1 :nChannel);
set(
ao, SampleRate ,Fs)
% 获取音乐数据
% 建立声卡设备的对象
% 获取音乐数据的声道数
% 创建声音输出通道
% 设置采样率
set(
ao, BitsPerSample ,nBits);
ao,data);
putdata(
start(
ao);
% 设置采样位数
% 往声卡堆音乐数据
% 输出音乐数据
此时还可以继续用 pu
t
da
t
a函数堆数,一旦堆的数据输出完,
ao 自动停止。
当想让音乐停止时,只需要 s
t
op(
ao)即可。
获取 Ana
l
og Ou
t
t对象的属性,可使用 ge
t函数:
pu
ao)
get(
BufferingConfig = [
40962912]
BufferingMode = Auto
Channel = [
2x
1aochannel]
版
出
学
大
航
Tag =
Timeout = 1
TimerFcn = []
空
航
SamplesOutputFcnCount = 1024
Sending = On
StartFcn = []
StopFcn = []
天
MaxSamplesQueued = 1.
34152e+008
Name = winsound
0-AO
RepeatOutput = 1
Running = On
RuntimeErrorFcn = @daqcallback
SampleRate = 44100
SamplesAvailable = 1.
19265e+007
SamplesOutput = 579697
SamplesOutputFcn = []
社
ClockSource = Internal
EventLog = [
1x
2struct]
InitialTriggerTime = [
201091311147.
3993]
北
京
TimerPeriod = 0.
1
TriggerFcn = []
TriggersExecuted = 1
TriggerType = Immediate
Type = AnalogOutput
UserData = []
WINSOUNDspecificproperties:
BitsPerSample = 16
StandardSampleRates = Off
2.
1.
2 低级文件I/O 操作
1.打开文件和关闭文件
f
open:打开文件便于随后的读写访问,或获取已打开文件的信息。调用格式见表 2.
12。
表 2.
12 f
op
en 函数调用格式
函数调用格式
说
f
i
d=f
open(
f
i
l
ename)
明
打开f
i
l
ename文件,便于随后的二进制读操作
f
i
d=f
open(
f
i
l
ename,
mode)
以特定模式 mode打开f
i
l
ename文件
[
f
i
d,
me
s
s
age]= f
open(
f
i
l
ename,mode)
l
l)
f
i
ds= f
open(a
按指定的模式 mode打开文 件 f
i
l
ename。 操 作 成 功,
f
i
d为 大 于 2的
非负整数,
me
s
s
age为空;操作失败,
f
i
d=-1,
me
s
s
age为错误信息
返回一个由文 件 标 识 符 组 成 的 行 向 量。 它 获 取 所 有 用 f
open 打 开
的文件的标识符,如果没有文件被打开,返回为空
[
f
i
l
ename,mode]= f
open(
f
i
d)
返回标识符为f
i
d 的文件的文件名和存取模式
【注意】 f
open 调用格式中,
f
i
l
ename包含文件后缀名。比如文件名为 a
1.
da
t与 a
1不是
同一个文件。
社
i
l
ename,并返回一个整数f
i
d(
doub
l
e型),称为文件标识符
fid=fopen(
filename):打开文件f
(
)
;
,
,
,
,
…。如果当前目录下没有
f
i
l
ei
den
t
i
f
i
e
r 该格式返回的f
i
d 值可能为 -1 3 4 5
f
i
l
ename 文
件,MATLAB 会搜索其安装目录。
版
文件标识符的所有可能取值见表 2.
13。
打开文件失败
标准输出(输出到屏幕),无需f
open 打开
3,
4,…
明
标准错误,无需f
open 打开
打开文件成功
航
% 打开文件,返回文件标识符
京
fig = fopen(a
1.
dat )
fig =
3
fig = fopen(a
2.
dat )
fig =
4
2
说
空
航
例如,打开文件 a
1.
da
t和 a
2.
da
t:
大
1
f
i
d值
明
天
-1
说
学
f
i
d值
出
表 2.
13 文件标识符的取值
北
% 打开文件,返回文件标识符
此时查看所有用f
open 打开的文件的标识符:
fig = fopen(all )
fig =
3
4
以 mode模式打开 f
i
l
ename,并 返 回 文 件 标 识 符 f
i
d。mode 由
fid = fopen(
filename,mode):
。
两部分组成:读写模式 + 数据流模式。读写模式见表 2.
14
表 2.
14 文件读写模式
读写模式
r
说
明
打开文件,读操作;缺省值
w
打开或创建文件,写操作;覆盖原内容
a
展原内容
打开或创建 文 件,写 操 作;在 文 件 尾 部 扩
读写模式
r+
说
明
打开文件,读写操作
w+
打开或创建文件,读写操作;覆盖原内容
a+
扩展原内容
打开或创建 文 件,读 写 操 作;在 文 件 尾 部
【注意】 当读写模式为 r 或 r+ 模式时,如果打开的文件不存 在,MATLAB 并 不 会 创 建
该文件,此时打开文件失败,返回的文件标识符f
i
d=-1。例如:
[
fid,
message]= fopen(a
1 ,r )
fid =
-1
message =
Nosuchfileordirectory
表 2.
14 中后三种模式称为更新模式。当文 件 以 更 新 模 式 打 开 时,每 次 读 或 写 操 作 之 后,
文件位置指针并不返回到文件开头,需 要 用 f
s
e
ek 或 f
r
ewi
nd 函 数 来 重 新 定 位,这 点 稍 后 讲 解
文件位置指针时会详细介绍。
文件的数据流模式分为二进制模式和文本 模 式。数 据 流 分 为 两 种 类 型:文 本 流 和 二 进 制
流。文本流是解释性的,最长可达 255 个字符。如果以文本模式打开一个文件,那么在读字符
的时候,系统会把所有的\r
\n 序列替换成\n ,在写入时把\n 替换成\r
\n )。二进制流是
非解释性的,一次处理一个字符,且不转换字符。
社
通常,文本流用来读写标准的文本文件,或将 字 符 输 出 到 屏 幕 或 打 印 机,或 接 受 键 盘 的 输
版
入;而二进制流用来读写二进制文件(例如图形或字处 理 文 档),或 读 取 鼠 标 输 入,或 读 写 调 制
出
解调器等。如果用文本方式读二进制文件,会把“
0D0A”自动替换成\n 来存在内存 中;写 入
的时候反向处理。而用二 进 制 方 式 读 取 的 话,就 不 会 有 这 个 替 换 过 程。 另 外,Un
i
c
ode、UTF
学
和 UCS 格式的文件,必须用二进制方式打开和读写。
大
二进制模式为 b ,文本模式为 t ,默认采用二进制模式,如 r+b 、wb 、r
t 、r+t 等。更
空
航
天
新模式的“+ ”可放到打开模式后面,如 r+b 也可写成 rb+ 。例如,打开模式为 wt,则存储为
文本文件,这样用记事本打开就可以正常显示了;若打开模式为 w,则存储为二进制文件,这样
用记事本打开会出现小黑方块,要正常显示的话,可以用写字板或 Ul
t
r
aEd
i
t等工具打开。
s
t
a
t
us= f
c
l
o
s
e(
f
i
d)
表 2.
15 f
c
l
o
s
e函数调用格式
北
打开模式
京
航
关闭一个或所有已打开的文件,见表 2.
15。
fclose :
说
明
关闭f
i
d 指定的已打开文件。 操 作 成 功,
s
t
a
t
us =0;操 作 失 败,
s
t
a
t
us = -1。 如 果 f
i
d等
于 0、
1 或 2,或f
i
d 不是一个已打开文件的标识符,均操作失败,
s
t
a
t
us=-1
s
t
a
t
us= f
c
l
o
s
e(a
open 函数打开的文件。操作成功,
s
t
a
t
us=0;操作失败,
l
l) 关闭所有用f
s
t
a
t
us=-1
文件在进行读写操作后,应及时用f
c
l
o
s
e关闭。
【注意】 f
c
l
os
e可关闭文件,使文件标识符无效,但并不能从工作空间清除文件标识符变
。如果要清除
量f
i
d
f
i
d,可以使用:
clearfid
2.读写二进制文件
二进制文件的读写,用到两个函数:
f
r
e
ad 和fwr
i
t
e函数。f
r
e
ad 函数读二进制文件的全部
或部分数据到一个矩阵中;
fwr
i
t
e函 数 用 指 定 的 格 式 将 矩 阵 的 元 素 转 换 精 度 后 写 到 指 定 文 件
里,并返回写的元素数。f
r
e
ad 与fwr
i
t
e函数调用格式见表 2.
16。
表 2.
16 f
r
e
ad 与 fwr
i
t
e函数调用格式
函
数
f
r
e
ad
调用格式
说
A =f
r
e
ad(
f
i
d)
从标识符f
i
d 指定的文件中读二进制数据到矩阵 A
A =f
r
e
ad(
f
i
d,c
oun
t,p
r
e
c
i
s
i
on)
从指定文件中读指定数据类型的数据到矩阵 A
[
A,c
oun
t]= f
r
e
ad(…)
读数据到矩阵 A,返回成功读取的元素数到 c
oun
t
A =f
r
e
ad(
f
i
d,c
oun
t)
从指定文件中读 c
oun
t个二进制数据到矩阵 A
A =f
r
e
ad(
f
i
d,c
oun
t,p
r
e
c
i
s
i
on,sk
i
p)
每读完指定数目元素,就跳过 sk
i
p 指定的元素数
[
c
oun
t,e
r
rms
i
t
e(
f
i
d,
A,p
r
e
c
i
s
i
on)
g]= fwr
fwr
i
t
e
明
将矩阵 A 的元素按列顺序写到指定文件,元素值转换为
指定格式。c
oun
t中保存成功操作的元素数
将矩阵 A 的元素按列顺序写到指定文件,元素值转换为
[
c
o
un
t,e
r
rms
i
t
e(
f
i
d,
A,
r
e
c
i
s
i
o
n,
s
k
i
g]=fwr
p
p)
指定格式 p
r
e
c
i
s
i
on。c
oun
t 中 保 存 成 功 操 作 的 元 素 数。
每跳过 sk
i
p 个元素写一个元素
说
s
cha
r
8 位带符号字符
i
n
t
8
8 位整数
格式定义符
32 位整数
i
n
t
64
64 位整数
64 位无符号整数
8 位无符号整数
f
l
oa
t
32
f
l
oa
t
64
doub
l
e
明
32 位无符号整数
32 位浮点数
64 位浮点数
64 位浮点数
航
u
i
n
t
8
u
i
n
t
64
学
天
16 位整数
i
n
t
32
16 位无符号整数
u
i
n
t
32
空
航
i
n
t
16
8 位无符号字符。缺省值
说
u
i
n
t
16
大
ucha
r
明
出
格式定义符
版
表 2.
17 数据格式定义符
社
f
r
e
ad 和fwr
i
t
e函数的数据格式定义符 p
r
e
c
i
s
i
on 的取值见表 2.
17。
京
还有一些格式定义符对应的数据位数与操作平台相关,见表 2.
18。
北
表 2.
18 数据位数与操作平台相关的格式定义符
格式定义符
说
明
格式定义符
说
明
cha
r
8 位带符号字符
usho
r
t
16 位无符号整数
i
n
t
32 位整数
u
l
ong
32 位或 64 位无符号整数
sho
r
t
l
ong
16 位整数
u
i
n
t
32 位或 64 位整数
f
l
oa
t
32 位无符号整数
32 位浮点数
默认情况下,
f
r
e
ad 函数输出的是 doub
l
e数组。如果要输出其他类型的数字值,要定义输
出数据的格式。表 2.
19 列出了几个指定输出数据格式的例子。
表 2.
19 指定输出数据格式
输出数据格式
u
i
n
t
8=>u
i
n
t
8
*u
i
n
t
8
格式说明
读进无符号整数,将它们保存在无符号 8 位整数数组中
u
i
n
t
8=>u
i
n
t
8 的简写形式
续表 2.
19
输出数据格式
格式说明
b
i
t
4=>i
n
t
8
读进带符号 4 位整数,输出带符号的 8 位整数
doub
l
e=>r
e
a
l*4
读进双精度值,转换并保存在 32 位浮点数组中
有时需每隔几个数就读几个数,这时要用到格式:
A = fread(
fid,count,precision,skip)
sk
i
r
e
c
i
s
i
on 里 指 明,方 法 是 在 数 据 格 式 定 义 符
p 为跳过的数,连续读的数据 个 数 在 参 数 p
”
。如每隔
前加“
个无符号
字
符
数
读
个
无
符
号
字
符 数,那 么 sk
r
e
c
i
s
i
on 为 4*
N*
3
4
i
p
p=3,
ucha
r。
例如,创建文件f
i
l
e
3.
da
t,并获取文件标识符:
fid = fopen(file
3.
dat , w ); % 以覆盖写模式创建或打开当前目录下的文件 file
3.
dat
将数据[
97:
106]写入该文件,并关闭文件:
学
出
版
社
count = fwrite(
fid,97:
106) % 将一组数写入文件 file
3.
dat
count =
10
fclose(
fid);
% 关闭文件 file
3.
dat
大
用t
i
l
e
3.
da
t的数据内容,显示的是 ASCI
I字符:
ype函数查看文件f
% 查看 file
3.
dat 的内容
空
航
天
typefile
3.
dat
abcdefghij
打开f
i
l
e
3.
da
t并读出其数据内容:
% 以读模式打开文件 file
3.
dat
% 读出文件 file
3.
dat 的所有数据
北
京
航
fid = fopen(file
3.
dat );
M = fread(
fid)
M=
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
fclose(
fid);
转换输出的数据格式为字符:
fid = fopen(file
3.
dat );
N = fread(
fid,uchar=>char )
N=
a
b
% 以读模式打开文件 file
3.
dat
% 将文件打开文件 file
3.
dat 的数据转化为字符格式输出