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1、第五章第五章 数据显示数据显示 及存取及存取本章将着重介绍：数据的显示；数据的保存；数据的读取。目录 5.1 二 维 绘 图 5.2 三 维 绘 图 5.3 图 形 处 理 5.4 图 形 窗 口 5.5 MAT文件应 5.6 文件I/O 习 题5.1 二 维 绘 图 5.1.1 函数plot()5.1.2 函数fplot()5.1.3 函数ezplot()二维图形的绘制是MATLAB语言图形处理的基础。本节将主要介绍函数:plot()；fplot()；ezplot()。5.1.1 函数plot()1plot(y)2plot(x,y)3plot(x,y,s)1plot(y)参数y可以是向量、实
2、数矩阵或复数向量；若y为向量，图形以向量索引为横坐标值，以向 量元素值为纵坐标值；若y为实数矩阵，则分别绘制y的各列向量；若y为复向量，图形以复向量对应的实部向量为 横坐标值，以虚部向量为纵坐标值。2plot(x,y)参数x和y均可为向量和矩阵，分以下三种情况；参数x和y均为n维向量；参数x为n维向量且y为mn或nm的矩 阵；参数x和y均为mn矩阵。3plot(x,y,s)参数x和y的含义同plot(x,y)中的相同。常见的可用字符及其意义如下表所示。5.1.2 函数fplot()函数plot()将外部的离散数据转化为图形。数据点越多绘制的曲线越精确，越能反映数据 的规律；数据点少，则可能无法
3、正确反映数据的规律。函数fplot()帮助用户构建所需要绘制函数的数据，函数plot()的具体用法如下：其中各项参数的含义如下。function：待绘制的函数。limits：定义x轴（自变量）的取值范围 xmin xmax，或x轴和y轴（应变量）的范围 xmin xmax ymin ymax。LineSpec：定义绘图的线型、颜色等。tol：相对误差容忍度，默认值为2e-3。n：当n1时，至少绘制n+1个点，默认 值为1。axes_handle：坐标轴句柄，函数的图 形将绘制在这个坐标系中。P1,P2：向函数传递参数值。X,Y：采样的自变量和对应的函数值。5.1.3 函数ezplot()函数e
4、zplot()用于绘制函数在某一自变量区域内的图形，它的具体使用方法如下：当f=f(x)时，各参数的含义如下。ezplot(f)：绘制函数在默认区域-2*pix2*pi内的图形。ezplot(f,min,max)：绘制函数在区域 minxmax内的图形。当f=f(x,y)时，各参数的含义如下。ezplot(f)：绘制函数在默认区域-2*pix2*pi，-2*piy2*pi内的图 形。ezplot(f,xmin,xmax,ymin,ymax)：绘制函数f(x,y)=0在区域 xminxxmax，yminyymax内的 图形。ezplot(f,min,max)：绘制函数 f(x,y)=0在区域mi
5、nxmax、minymax内的图形。ezplot(x,y)：绘制参数方程组x=x(t)，y=y(t)在默认区域0t2*pi内的图形。ezplot(x,y,tmin,tmax)：绘制参数方 程组x=x(t)，y=y(t)在区域 tminttmax内的图形。ezplot(.,figure_handle)：在句柄为 figure_handle的窗口中绘制图形。ezplot(axes_handle,.)：在句柄为 axes_handle的坐标系上绘制图形。h=ezplot(.)：返回图形的句柄。需要说明的是，上述函数中的自变量名称不局限于x和y。5.2 三 维 绘 图 5.2.1 函数plot3()5
6、.2.2 函数mesh()5.2.3 函数surf()5.2.4 改进的三维绘图函数最常用的三维绘图：三维曲线图，对应的MATLAB函数为 plot3()网格图和，对应的MATLAB函数为mesh()曲面图，对应的MATLAB函数为和surf()5.2.1 函数plot3()函数plot3()具体使用方法如下：其中X1、Y1、Z1为向量或矩阵，LineSpec定义曲线线型、颜色等，PropertyName为线对象的属性名，PropertyValue为相应属性的值，h是用于存放曲线簇中每一个线对象的句柄变量。当X1、Y1、Z1为长度相同的向量时，函 数plot3()将绘得一条分别以向量X1、Y1
7、、Z1为x，y，z轴坐标值的空间曲线；当X1、Y1、Z1均为mn的矩阵时，函数 plot3()将绘得m条空间曲线，其中，第I 条空间曲线分别以X1、Y1、Z1矩阵的第I 列分量为x，y，z轴坐标值的空间曲线。5.2.2 函数mesh()函数mesh()可以绘出在某一区间内的完整曲面，其具体使用方法如下：其中：C用于定义颜色；X和Y必须均为向量 若X和Y的长度分别为m和n，则Z必须为mn的矩阵，在这种情况下，网格线的顶点为（X(j),Y(i),Z(i,j)）；若参数中没有提供X，Y，则将(i,j)作为Z(i,j)的X，Y轴坐标值。5.2.3 函数surf()与函数mesh()不同，函数mesh(
8、)绘制得到的是网格图，而函数surf()绘制得到的是着色的三维曲面，其具体使用方法如下：其中，各参数的含义与函数mesh()命令中的相同。前面介绍了3个基本的三维绘图函数，下面介绍一些常用的图形处理功能。5.3.4 子图和图形保持1命令hold 2函数subplot()在绘图过程中，经常会碰到下面两种情况：在已绘制的图上填加新曲线；将几个子图绘制在一个图形上。MATLAB提供命令hold和函数subplot()解决上述问题。1命令hold 该命令常用的使用方法如下：2函数subplot()该函数的作用是将一个图形分隔成若干子区域，在指定子区域显示指定子图，使用方法如下。5.3.5 图形的打印和
9、输出 MATLAB提供了几种方式输出当前的图形。通过图形窗口的【Edit】菜单下的 【Copy Figure】命令，拷贝的选项可以 通过【Copy Options】进行设置。使用内置打印引擎或系统的打印服务。5.4 图 形 窗 口 1创建与控制2菜单操作 3工具栏1创建与控制 创建图形窗口的函数是figure()，使用方法如下：同时可以通过下面两个函数查阅和设置图形窗口的属性和参数。5.5 MAT文件应用 下面重点介绍数据的保存和调用。MAT文件是MATLAB数据存储的默认文件格式，文件扩展名是.mat。可借助命令save和load实现MATLAB对数据的读写，使用方法如下：5.6 文件I/O
10、 5.6.1 打开和关闭文件 5.6.2 存取二进制文件 5.6.3 存取文本文件 5.6.4 文件内的位置控制 MATLAB提供对二进制文件或ASCII文件进行方便的打开、关闭和存储等操作。5.6.1 打开和关闭文件1打开文件2关闭文件1打开文件 根据操作系统的要求，在程序中要使用或者创建一个磁盘文件时，必须向操作系统发出打开文件的命令，使用完毕后，还必须关闭这个文件。在MATLAB中，使用C语言中的同名函数fopen()来完成打开文件的功能，其具体使用方法如下：其中，filename是要打开的文件名称，permission表示对文件的处理方式，包括如下的设置参数。r：只读文件。w：只写文件
11、，覆盖文件原有内容（如 果文件名不存在，则生成新文件）。a：增补文件，在文件尾增加数据（如果 文件名不存在，则生成新文件）。r+：读写文件（不生成文件）。w+：创建一个新文件或者删除已 有文件内容，并可进行读写操作。a+：读取和增补文件（如果文件名 不存在，则生成新文件）。2关闭文件 所有打开的文件必须关闭，否则会造成系统资源浪费，其具体使用方法如下：可通过检查status的值来确认文件是否关闭，如果关闭成功，则返回0；否则返回1。上述代码是关闭文件标识为fid的文件，如果要关闭所有打开的文件，则只需执行下面的代码：需要说明的是，打开和关闭文件的操作都比较费时，尽量不要将它们置于循环体中。5.
12、6.2 存取二进制文件1读取文件2写入文件 1读取文件 函数fread()可以从文件中读取二进制数据。它将读出每一个（特殊）字符对应的ASCII码，并以矩阵的形式返回，同时将文件指针放在读取的内容后，使用方法如下：其中，fid是某打开文件对应的文件标识，size控制返回矩阵的大小和形式，它的有效输入如下所示。n：读取前n个字符，并写入一个列向量中。inf：读至文件末尾。m,n：读取数据到mn的矩阵中，按列排 序。precision包括两部分：一是数据类型和精度定义，比如int、float等；二是一次读取的位数。常用的精度如下表所示，并且与C语言中的类似形式进行对比。还有一些类型是与平台有关的，
13、平台不同可能位数不同，如下表所示。2写入文件 函数fwrite()的作用是将矩阵元素按指定的二进制格式写入某个打开的文件，并返回成功写入的数据个数，使用方法如下：其中：fid是从某打开文件对应的文件标识；a是待写入的矩阵；precision设定了结果的精度。5.6.3 存取文本文件1读取文件2写入文件1读取文件 采用函数fgetl()和函数fgets()读出文本文件中的某行内容时，使用方法如下：两个函数区别：fgetl会舍弃换行符；而fgets则保留换行符。当确定文件的ASCII码格式时，可用函数fscanf()进行更精确的读取，使用方法如下：其中：fid为打开文件对应的文件标识；format
14、为指定的字符串格式；a为返回矩阵；count为可选项，表示成功读取的数据个 数；size为可选项，可限制从文件读取的数据 数目。format用于指定读入数据的类型，常用的格式如下。%s：按字符串进行转换。%d：按十进制数据进行转换。%f：按浮点数进行转换。2写入文件 函数fprintf()将数据转换成指定字符串格式，并写入文本文件中，使用方法如下：其中：fid是要写入已打开文件的标识；format是指定字符串格式；y是要写入的数据；count是成功写入的字节数。fid值可以代表标准输出的1和代表标准出错的2，如果fid字段省略，则默认值为1，即输出到屏幕上。常用的格式类型说明符如下。%e：科学
15、计数形式，即数值表示成a10b形 式。%f：固定小数点位置的数据形式。%g：在上述两种格式中自动选取较短的格式。5.6.4 文件内的位置控制 读写数据时默认从磁盘文件头开始，并顺序向后，直至文件末尾。操作系统通过一个文件指针，来指示当前的读写位置。控制文件内位置指针的函数表（1）函数feof()函数feof()用于测试指针是否在文件结束位置，使用方法如下：如果指针位于标识为fid的已打开文件的末尾，则返回1，否则返回0。（2）函数fseek()函数fseek()用于设定指针位置，使用方法如下：其中：fid是已打开文件的标识；offset是偏移量，以字节为单位；origin是基准点；status为0表示操作成功，-1表示操作失 败；如 果 要 了 解 更 多 信 息 可 以 调 用 函 ferror()。（3）函数ftell()函数ftell()用于返回现在的位置指针，其具体使用方法如下：position是距离文件起始位置的字节数，如果值为-1则说明操作失败。（4）函数frewind()函数frewind()用于将指针返回到文件开始，使用方法如下：