matlab—特殊变量类型与档案存取

六、Structure

这里举个例子，有一个学生structure，包含姓名、邮箱、学号、成绩，应该如何创建这个structure

图6-1 学生structure

下面给出代码

图6-2 学生structure代码

structure的作用可不止这么点，学生不止一个人，假设又多了一个学生，我们应该怎么做呢？

图6-3 多个学生structure

下面给出代码

图6-4 多个学生structure代码

其实就是在定义的structure名字后面用括号括起来加个数字

问题总是接踵而至，现在如果我让你显示名字为“Ann Lane”的学生的第三个成绩，也就是“90”，应该如何做？

直接给出代码，读者看一下就明白了

student(2).grade(7)或student(2).grade(1,3)

structure暂时就讲到这里，可以提一句的是，一个structure里面可以再包含另一个structure，反过来说就是，一个structure作为字段存储在另一个structure里，这都是可以的，还有很多对于structure进行操作的函数，比方说删除studen这个structure里的id字段，就可以执行rmfield(student,’id’)，这些就不在这里讲解了，读者若有需要可以去google

七、cell array

cell 有点类似于我们讲的矩阵，但是矩阵的每个位置都是存储数值，而cell的每个位置可以用来存储不同类型的值，比方说，一个cell A，A（1，1）的位置存储一个3×3的矩阵，A（1，2）的位置存储一个string类型的字串，A（1，3）的位置存储一个复数3+7i，A（1，4）的位置存储一个1×3的矩阵，见下图

图7-1 cell array

而cell定义的代码又有点类似于structure，有两种定义方式，下面给出代码

图7-2 第一种定义cell

图7-3 第二种定义cell

从上面两图可以看到，无论是哪种定义方式，都必须要用“{}”，花括号是至关重要的，定义cell必不可少

下面再想一想，如果我要显示A（1，1）存储里面的内容，应该输入什么代码？

图7-4 展示cell内容

在这里我把通过花括号和圆括号展示cell内容的代码都写出来，好让读者区分，圆括号只会告诉你cell这个位置存储的是个什么类型的值，而花括号会给你展示这里面的值的内容

问题又来了，我们如何获取矩阵当中的值“3”？其实读者想一想就明白了，A虽然是个cell类型，但是A{1,1}展示的是个矩阵，也就是说A{1,1}这个整体，其实就可以看作是一个矩阵，如果要获取矩阵内的值，应该如何获取？所以问题就迎刃而解了，直接输入A{1,1}(1,3)或A{1,1}(7)，就会显示”3”了

Matlab还是提供了很多函数，除了structure有很多函数可以用以外，cell也有，下面稍微讲几个比较常用特殊的函数，剩下的读者有需要再去google

1.num2cell函数

num2cell函数的作用是讲一个矩阵转换为相同行列数的cell类型，下面举个例子，我们先用magic函数创建一个魔方阵（每行、列以及对角线的数之和相等。该和的值为1+2+3+.....+n^2的和再除以n，n必须为大于或等于3的整数）

图7-5 num2cell函数

2.mat2cell函数

如果说我不想一个一个将矩阵内的值存转换成cell，而是想一块一块的转换，比方说，我想以行为单位，一行一行的转换成cell，还是上面的矩阵，转换成三行一列的cell，应该怎么做呢？下面给出代码

图7-6 mat2cell函数

3.cat函数

之前我们讲的所有内容都只涉及到一维或者二维，那么在这里讲的涉及到的就是三维，如何创建一个三位的矩阵或者cell，就用cat函数，下面我们先看一个例子

图7-7 两个矩阵

图7-8 cat函数

图7-9 三维矩阵

当然，cat也能创建二维矩阵，有两种方式，一种是将矩阵一列一列排下去，一种是一行一行排下去，代码和结果见下图

图7-10 列排

图7-11 行排

4.reshape函数

reshape函数的作用是将一个i×j的矩阵转换为inew×jnew的矩阵，前提条件是i*j = inew*jnew，下面看个例子

图7-12 cell array

这是一个2×2的cell array，现在我要将它变成一个1×4的array，具体操作见下图

图7-13 1×4array

可以看到，reshape函数里面带三个参数，第一个是需要转换的矩阵的名字，第二个是需要转换的行数，第三个是需要转换的列数

八、file access

我们有时候需要把计算完的workspace里的data存储为档案，或者是将存储的档案读取到workspace里，所以我们这里涉及到两个操作，load和save

图8-1 file access

8.1 save

save函数的含义是：Save（all）workspace data to a file

这里我们首先创建一个4*4的矩阵，然后通过save函数将他存储起来，见下图

图8-2 save

当我们输入代码之后，workspace里的所有数据都被保存了指定的文件夹下，现在我们做一个操作，看看能不能通过记事本打开data1

图8-3 记事本打开1

通过记事本打开，我们发现里面的内容并不是矩阵的数值，而是一些相关信息，那如果我们想保存为记事本也能打开的格式，应该怎么输入呢？

>> savedata2.mat -ascii

在代码后面加上-ascii就可以了，然后我们将新保存的文件再通过记事本打开

图8-4 记事本打开2

多说一句，如果不是想保存所有的workspace里的变量，只是想保存某一个或者某一些，只要鼠标右键这个变量，另存为即可

8.2 load

有保存，就有读取，读取的方式见下图

图8-5 load

这都没什么好说的，读者将代码记住就行了，有一点要注意的是，如果你保存的时候加了-ascii，那么读取的时候也要加上，否则是读不进来的

8.3 xlsread

现在我们要讲的是如何读取excel中的数据

图8-6 excel数据

我这里有一个excel，里面有一些数据，我想把他读取到matlab里面，应该怎么做？下面给出代码

>>Score = xlsread(‘04Score.xlsx’)

那么matlab就会把整个excel内的数据全部读进来？不对，其实matlab在读excel内的数据时会将数值和string类型的字符串分开来，只会读数值

图8-7 xlread1

再思考一个问题，excel里面是有坐标的，每个值都有其位置，比方说94，它的位置就是B2，那我们如何选定一个区域进行读取呢？可以，下面给出代码

>>Score = xlsread(‘04Score.xlsx’,’C3:D4’)

这样，我们就只选择C3到D4之间的数据读入，其他部分的值是不会读入的，如果想要连同标题一起读入，我们这么写>>Score = xlsread(‘04Score.xlsx’);，你可以试一下，这么写还是只有数字，为什么？因为我们知道matlab矩阵里面是只能有数值类型的变量，所以他不会把string类型的字符串也读进来，那我们应该怎么做？我们可以把他们分开来读

>>[Score Header] = xlsread(‘04Score.xlsx’);

图8-8 xlread2

8.4 xlswrite

有从excel中读取数据的办法，就有从matlab中写入数据的办法，xlswrite函数的作用就是写入excel，我们以一个例子来讲，下面我们要做的是把刚刚从excel中读入进来的数据，算他们每个人的平均数，然后再写入他们每个人的成绩的后一列。一步步来，首先是算平均数，算平均数的函数是mean，我们之前讲到过了，mean这个函数算平均数的时候，是一列一列算的，但是我们应该一行一行算，因为一个人的三个成绩在同一行，所以我们的代码应该是这样

>>mean(score’)

光这样就可以了吗？仔细想想，创建一个矩阵，他默认是一行多列的，但是我们现在需要的是多行一列，所以我们还需要在mean函数的后面再次转置mean(score’)’，然后再写入excel，下面给出完整代码

>>M = mean(score’)’;

>>xlswrite(‘04Score.xlsx’,M,1,’E2:E4’);

注意一点，在写入的时候，excel是不能开着的，下面我们看一下excel是否写入了

图8-9 xlwrite

我们顺便在上面加个标题mean好了，不然别人不知道这一列的数字有什么含义

>>xlswrite(‘04score.xlsx’,{‘mean’},1,’E1’);

总结一下xiswrite函数的格式：xlswrite(‘filename’,’variable’,sheet,’location’)，”sheet“的含义是excel的第几页

*8.5 file I/O function

这一部分的内容打上*星号，因为比较深入，如果你有一定的c语言或者别的编程语言基础，可能会比较容易懂，但是如果没有，可能就比较难懂

我们上面讲了，如何读取excel，如何写入excel，现在我们要讲的是对于一个普通的file格式的文档，如何去操作

一开始我们先不讲各种函数的使用，我们先分析，操作一个文件，需要哪些步骤，举个例子，我这里有矩阵x，矩阵y是sin(x)，我想把它保存到一个文本文档里，应该如何操作

1.Open a file

2.Write x,y into the file

3.close the file

我们一个一个说，首先是第一步，打开档案，打开档案我们需要用到的函数是fopen，其调用格式为：[fid,errmsg]=fopen(‘filename’,’permission’);

参数说明：

1.fid：函数返回值类型，为整数类型。打开文件成功时，返回以整数，用来标识该文件；打开不成功时fid=-1。三个标准文件则自动获得标识，不需要打开。fid=0，标准输入文件（键盘）。fid=1，标准输出文件（屏幕）。fid=2，标准出错信息文件

2.errmsg：打开文件不成功时返回的出错信息，字符串类型变量

3.filename：待操作的文件名，字符串类型变量

4.permission：对文件的允许使用方式见下表

第一步做完了，我们进行第二步将数据写入文件，写入文件需要用到一个函数fprintf，其调用格式为：fprintf(fid,format,variables)

参数说明：

1.fid为文件句柄，若缺省，则输出到屏幕

2.format用来指定数据输出时采用的格式，具体格式见下表

最后，我们只需要关闭文档即可，使用函数fclose，其调用格式为：status=fclose(‘fid’)或fclose（‘fid’）

图8-9 ”写“文档操作

既然是I/O操作，有input也就有output，接下来我们讲解的就是如何读取一个文本当中的数据，读取和写入其实是相类似的，就是换了个函数使用而已，我们也可以把读取分成几个部分：

1.Open the file

2.If it isn’t the end of file

3.Read

4.Close the file

我们还是一个一个来看，第一步就不必多说了，与写入是一样的，第二步要解释一下，我们如果要把文档的内容全部读出来，我们需要用一个while循环，那么循环停止的条件是什么呢？是否达到了文件尾（end of file），所以这里我们需要一个用于判断的函数feof，其调用格式为：feof(fid);

第三步，读取，需要用的函数是fscanf，其调用格式为：[a,count]=fscanf(fid,format,size)

参数内容：

1.a读出的数据放入内存的变量名

2.count返回值。0：失败、n>0:成功，n是读出数据个数

3.size a的数据的维度

最后关闭文档，我还是用一个例子来讲

图8-10 04asciiData.txt

下面给出代码

图8-1 ”读“文档操作