Matlab数据存取（一）：基础知识和技巧总结

说明

由于在数值仿真计算和信号处理时，大家在数据的存取上以txt和dat文件为主，且读取比存储更麻烦(存储的话fwrite，fprintf基本够用)，因此下面的讨论主要集中在“txt 文件的读取”上（dat文件和txt文件类似）。

一. 基本知识：

1. 二进制文件与文本文件的区别：

将文件看作是由一个一个字节(byte) 组成的， 那么文本文件中的每个字节的最高位都是0，也就是说文本文件使用了一个字节中的七位来表示所有的信息，而二进制文件则是将字节中的所有位都用上了。这就是两者的区别；接着，第二个问题就是文件按照文本方式或者二进制方式打开，两者会有什么不同呢？

其实不管是二进制文件也好，还是文本文件也好，都是一连串的0和1，但是打开方式不同，对于这些0和1的处理也就不同。如果按照文本方式打开，在打开的时候会进行translate，将每个字节转换成ASCII码，而以按照二进制方式打开的话，则不会进行任何的translate；最后就是文本文件和二进制文件在编辑的时候，使用的方式也是不同的。

譬如，你在记事本中进行文本编辑的时候，你进行编辑的最小单位是字节(byte);而对二进制文件进行编辑的话，最小单位则是位(bit)，当然我们都不会直接通过手工的方式对二进制文件进行编辑了。

从文件编码的方式来看，文件可分为ASCII码文件和二进制码文件两种：

ASCII文件也称为文本文件，这种文件在磁盘中存放时每个字符对应一个字节，用于存放对应的ASCII码。例如，数5678的存储形式为：

共占用4个字节。ASCII码文件可在屏幕上按字符显示，例如源程序文件就是ASCII文件，用DOS命令TYPE可显示文件的内容。由于是按字符显示，因此能读懂文件内容。

二进制文件是按二进制的编码方式来存放文件的。例如，数5678的存储形式为：00010110 00101110只占二个字节。二进制文件虽然也可在屏幕上显示，但其内容无法读懂。C系统在处理这些文件时，并不区分类型，都看成是字符流，按字节进行处理。输入输出字符流的开始和结束只由程序控制而不受物理符号(如回车符)的控制。因此也把这种文件称作“流式文件”。

2. 文本模式(textmode)和二进制模式(binarymode)有什么区别?

流可以分为两种类型：文本流和二进制流。文本流是解释性的，最长可达255个字符，其中回车/换行将被转换为换行符“\n”，(如果以"文本"方式打开一个文件，那么在读字符的时候，系统会把所有的"\r\n"序列转成"\n"，在写入时把"\n"转成"\r\n" )。二进制流是非解释性的，一次处理一个字符，并且不转换字符。

注：

\n一般会操作系统被翻译成"行的结束"，即LF(Line-Feed)

\r会被翻译成"回车"，即CR(Cariage-Return)

对于文本文件的新行，在UNIX上，一般用\n(LF)来表示，Mac上用\r(CR)来表示，Windows上是用\n\r(CR-LF)来表示。

通常，文本流用来读写标准的文本文件，或者将字符输出到屏幕或打印机，或者接受键盘的输入;而二进制流用来读写二进制文件(例如图形或字处理文档)，或者读取鼠标输入，或者读写调制解调器。如果用文本方式打开二进制文件，会把“0D 0A”自动变换成“\n”来存在内存中。写入的时候反向处理。而二进制方式打开的话，就不会有这个过程。但是，Unicode/UTF/UCS格式的文件，必须用二进制方式打开和读写。

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上述基础其实大可以略过，简言之，对用户来说：在 matlab中存储成为二进制还是文本文件取决于fopen的方式，如果用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；如果用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UltraEdit等工具打开。

二. Matlab的I/O文件操作使用技巧和总结:

1. Matlab 支持的I/O文件(对应“取/存”操作)类型：(所有文件I/O程序不需要特殊的工具箱)

http://www.mathworks.com/support/tech-notes/1100/1102.html

(注：从上表可以看到，matlab不支持doc格式的文档存取(因为doc文档包含很多格式控制符)，请改用txt或者dat格式)

2. Matlab 的I/O文件指南：

http://www.mathworks.com/support/tech-notes/1600/1602.html

以下是部分对应的中文译文：

本技术支持指南主要处理：ASCII, binary, and MAT files.

要得到MATLAB中可用来读写各种文件格式的完全函数列表，可以键入以下命令：

help iofun

MATLAB中有两种文件I/O程序：high level and low level.

High level routines:包括现成的函数，可以用来读写特殊格式的数据，并且只需要少量的编程。

Low level routines: 可以更加灵活的完成相对特殊的任务，需要较多的额外编程。

High level routines包括现成的函数，可以用来读写特殊格式的数据，并且只需要少量的编程。

举个例子，如果你有一个包含数值和字母的文本文件(text file)想导入MATLAB，你可以调用一些low level routines自己写一个函数，或者是简单的用TEXTREAD函数。

使用high level routines的关键是：文件必须是相似的(homogeneous)，换句话说，文件必须有一致的格式。下面的段落描述一些high level file I/O routines并给出一些例子帮助理解概念。

LOAD/SAVE

主要的high level file I/O routines 是LOAD 和 SAVE函数。LOAD可以读MAT-file data或者用空格间隔的格式相似的ASCII data. SAVE可以将MATLAB变量写入MAT-file格式或者空格间隔的ASCII data。大多数情况下，语法相当简单。下面的例子用到数值由空格间隔的ASCII file sample_file.txt ：

1 5 4 16 8

5 43 2 6 8

6 8 4 32 1

90 7 8 7 6

5 9 81 2 3

Example:

用 LOAD and SAVE 读写数据

% Load the file to the matrix, M :

M = load('sample_file.txt')

% Add 5 to M :

M = M +5

% Save M to a .mat file called 'sample_file_plus5.mat':

save sample_file_plus5 M

% Save M to an ASCII .txt file called 'sample_file_plus5.txt' :

save sample_file_plus5.txt M -ascii

UIGETFILE/UIPUTFILE

UIGETFILE/UIPUTFILE是基于图形用户界面(GUI)的。会弹出对话框，列出当前目录的文件和目录，提示你选择一个文件。UIGETFILE让你选择一个文件来写(类似Windows ‘另存为’选项?)。用UIGETFILE，可以选择已存在的文件改写，也可以输入新的文件名。两个函数的返回值是所选文件名和路径。

Example:

用 UIGETFILE 从当前目录选择一个M-file

% This command lists all the M-files in the current directory and

% returns the name and path of the selected file

[fname,pname] = uigetfile('*.m','Sample Dialog Box')

注意: UIGETFILE 一次只能选择一个文件。

UIIMPORT/IMPORTDATA

UIIMPORT是一个功能强大，易于使用的基于GUI的high level routine，用于读complex data files。文件也必须是homogeneous。

IMPORTDATA形成UIIMPORT的功能，不打开GUI。可以将IMPORTDATA用于函数或者脚本中，因为在函数或者脚本中基于GUI的文件导入机制并不理想。下面的例子用到包含几行文件头和文本、数值数据的文件'sample_file2.txt' ：

This is a file header.

This is file is an example.

col1 col2 col3 col4

A 1 4 612.000

B 1 4 613.000

C 1 4 614.000

D 1 4 615.000

Example: Using IMPORTDATA to read in a file with headers, text, and numeric data

% This reads in the file 'sample_file2.txt' and creates a

% structure D that contains both data and text data.

% Note the IMPORTDATA command specifies a white space

% as the delimiter of the file, but IMPORTDATA can usually

% detect this on its own

D = importdata('sample_file2.txt','') % 原文有误?

D = importdata('sample_file2.txt')

可以通过访问结构D的数据和文本域，来看结构D中的真实值，例如输入：

data = D.data

text = D.textdata

可以用UIIMPORT读同一个文件并得到同样的结构.

注意: 对于 ASCII data, 你必须检验导入向导正确的识别了列分隔符。

TEXTREAD/STRREAD

TEXTREAD 是一个强大的动态high level routine，设计用来读ASCII格式的文本和/或数值数据文件。STRREAD除是从字符串而不是文件读以外，类似于TEXTREAD。

两个函数可以用许多参数来改变其具体的工作方式，他们返回读入指定输出的数据。他们有效的提供给你一个“两全其美”的方法，因为他们可以用一个命令读入混合的ASCII和数值数据(high level routines的做法)，并且你可以改变他们以匹配你特定的应用(如同low level routines做到的)。例子：

Example 1: Using TEXTREAD to read in an entire file into a cell array

% This command reads in the file fft.m into the cell array, file

file = textread('fft.m','%s','delimiter','\n','whitespace','');

Example 2: Using STRREAD to read the words in a line

% This command uses the cell array created in Example 1 to

% read in each word of line 28 in 'file' to a cell array, words

words = strread(file{28},'%s','delimiter','')

Example 3: Using TEXTREAD to read in text and numeric data from a file with headers

% This command skips the 2 header lines at the top of the file

% and reads in each column to the 4 specified outputs

[c1 c2 c3 c4] = textread('sample_file2.txt','%s %s %s %s','headerlines',2)

Example 4: Using TEXTREAD to read in specific rows of text and numeric data from a file

% This command reads in rows B and C of the file. The 'headerlines'

% property is used to move down to the desired starting row and the

% read operation is performed 2 times

[c1 c2 c3 c4] = textread('sample_file2.txt',...

'%s %s %s %s',2,'headerlines',4)

Example 5: Using TEXTREAD to read in only the numeric data from a file containing text and numbers

% This command reads in only the numeric data in the file. The

% 'headerlines' property is used to move down to the first row

% of interest and the first column of text is ignored with the

% '*' operator

[c2 c3 c4] = textread('sample_file2.txt','%*s %d %d %f','headerlines',3)

DLMREAD/DLMWRITE/CSVREAD

DLMREAD 和 DLMWRITE函数能够读写分隔的ASCII data，而不是用low level routines。他们比low level routines容易使用，Low level routines用几行代码实现的功能可以用DLMREAD/DLMWRITE简化成一行。

CSVREAD用来读分隔符是逗号的文件，是DLMREAD的特殊情况。当读空格和Tab分隔的电子数据表文件时，DLMREAD特别有用。以'sample_file.txt'为例：

Example 1: Using DLMREAD to read in a file with headers, text, and numeric data

% This reads in the file 'sample_file2.txt' and creates a matrix, D,

% with the numeric data this command specifies a white space as the

% delimiter of the file

D = dlmread('sample_file.txt','')

Example 2: Using DLMREAD to extract the first 3 columns of the last 3 rows

% This reads in the first 3 columns of the last 3 rows of

% the data file 'sample_file.txt'into the matrix, D_partial.

% 读文件 'sample_file.txt' 前3列后3行，到矩阵D_partial.

D_partial = dlmread('sample_file.txt','',[2 0 4 2])

Example 3: Using DLMWRITE to write a comma delimited file

% This creates a file called 'partialD.txt' that consists of

% the first 3 columns of the last 3 rows of data where each

% element is separated by a comma

dlmwrite('partialD.txt',D_partial,',')

注意: 保证DLMREAD and DLMWRITE指定范围的指标从0开始，而不是从1开始。

WK1READ/WK1WRITE

WK1READ 用来读Lotus123 电子数据表文件的数据;WK1WRITE用来写矩阵到Lotus123 电子数据表文件。

XLSREAD

XLSREAD用来读Excel的数值和文本数据。