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1、第第8章章 高级编程技术高级编程技术1本章目标l掌握MATLAB文件处理方法l理解MATLAB应用程序接口的原理l了解结构和元胞这两种复杂数据类型l了解面向对象编程的基本概念2主要内容l8.1文件文件l8.2 应用程序接口应用程序接口38.1文件l文件可分为两类：文件可分为两类：l文本文件 l由字符和与字符的显示格式有关的控制符构成l常见扩展名：“TXT”、“BAT”、“HTM”l二进制文件 l 二进制文件为非文本文件l常见扩展名：“COM”、“EXE”、“BMP”、“WAV”4MATLAB中基本的低级文件I/O指令：l1打开和关闭文件打开和关闭文件lfopen、fclosel2格式读写格式读
2、写lfprintf、fscanf、fgetl、fgetsl3非格式读写非格式读写lfread、fwritel4文件定位和状态文件定位和状态lfeof、fseek、ftell、ferror、frewind58.1.1文件的打开与关闭文件的打开与关闭l1fopen函数函数lfidfopen(filename，permission)lfid,message=fopen(filename,permssion)lfilename,permission,machineformat=fopen(fid)lfid=fopen(all)l2fclose函数函数lstatus=fclose(fid)l statu
3、s=fclose(all)例：打开一个名为std.dat的数据文件并进行读操作，命令为：fidfopen(my.txt,r)68.1.2格式化数据的读写格式化数据的读写lfprintf函数函数l count=fprintf(fid,format,A.)lfscanf函数函数lA,count=fscanf(fid,format,size)7例8-1l计算当计算当x=0 1时时f(x)=ex的值，并将结果写入到的值，并将结果写入到文件文件my.txt中。中。l程序程序 x=0:0.1:1;y=x;exp(x);%y有两行数据有两行数据fid=fopen(my.txt,w);fprintf(fid,
4、%6.2f%12.8fn,y);fclose(fid);8例8-2l从上例中生成的文件从上例中生成的文件my.txt中读取数据，并将结中读取数据，并将结果输出到屏幕。果输出到屏幕。l程序程序 fid=fopen(my.txt,r);a,count=fscanf(fid,%f%f,2 inf);fprintf(1,%f%fn,a);fclose(fid);l输出输出 同例同例8-1文件中的数据格式。文件中的数据格式。98.1.3 文件定位和文件状态文件定位和文件状态l1feof函数：检测文件是否已经结束函数：检测文件是否已经结束lstatus=feof(fid)l2ferror函数：用于查询文件
5、的输入、输出错误信息函数：用于查询文件的输入、输出错误信息lmsg=ferror(fid)l3frewind函数：使位置指针重新返回文件的开头函数：使位置指针重新返回文件的开头lfrewind(fid)l4fseek函数：设置文件的位置指针函数：设置文件的位置指针lstatus=fseek(fid,offset,origin)l5ftell函数：用于查询当前文件指针的位置函数：用于查询当前文件指针的位置lposition=ftell(fid);10例8-3 输出文件的大小。程序程序 fid=fopen(my.txt,r);fseek(fid,0,eof);x=ftell(fid);fprint
6、f(1,File Size=%dn,x);frewind(fid);x=ftell(fid);fprintf(1,File Position=%dn,x);fclose(fid);输出输出 File Size=231File Position=0118.1.4按行读取数据l1fgetl函数：按行从文件中读取数据，但不读函数：按行从文件中读取数据，但不读取换行符。取换行符。lline=fgetl(fid)l2fgets函数：用于从文件中读取行、保留换行函数：用于从文件中读取行、保留换行符并把行作为字符串返回。符并把行作为字符串返回。l（1）line=fgets(fid)l（2）line=fget
7、s(fid,nchar)12例8-4编写一个程序，用于读取例编写一个程序，用于读取例8-1生成的数据。生成的数据。程序程序 fid=fopen(my.txt,r);while feof(fid)%在文件没有结束时按行读取数据在文件没有结束时按行读取数据 s=fgets(fid);fprintf(1,%s,s);endfclose(fid);输出输出 同例同例8-1文件中的数据格式。文件中的数据格式。138.1.5二进制数据文件的读写二进制数据文件的读写lfwrite函数：用于向一个文件写入二进制数据函数：用于向一个文件写入二进制数据lcount=fwrite(fid,A,precision)。
8、lfread函数：用于从文件中读二进制数据函数：用于从文件中读二进制数据lA,count=fread(fid,size,precision)l注意：使用函数注意：使用函数fread()和和fwrite()读写文件时读写文件时,必须以二必须以二进制方式打开文件进制方式打开文件14例8-5将将5行行5列列“魔方阵魔方阵”存入二进制文件中。存入二进制文件中。程序程序fid=fopen(my.dat,w);a=magic(5);fwrite(fid,a,long);fclose(fid);15例8-6从二进制文件中读取从二进制文件中读取“魔方阵魔方阵”。程序程序fid=fopen(my.dat,r);
9、A,count=fread(fid,5,inf,long);fclose(fid);A168.1.6 图像、声音文件的读写图像、声音文件的读写l1imread函数：从文件中读入图像函数：从文件中读入图像lA=imread(filename,fmt)lA,map=imread(filename,fmt)l2image函数：显示图像函数：显示图像limage(A)l3imwrite函数：将图像写入文件函数：将图像写入文件limwrite(A,filename,fmt)limwrite(A,map,filename,fmt)17例例8-7显示一幅真彩显示一幅真彩(RGB)图像。图像。程序程序x,ma
10、p=imread(C:MATLAB7toolboxmatlabdemosstreet1.jpg);image(x);18例例8-8 将图像写入文件程序程序x,map=imread(C:MATLAB7toolboxmatlabdemosstreet1.jpg);imwrite(x,my.bmp);%将图像保存为真彩色将图像保存为真彩色的的bmpx,map=imread(my.bmp);image(x);198.1.6图像、声音文件的读写图像、声音文件的读写l4imfinfo函数：查询图像文件信息函数：查询图像文件信息linnfo imflnfo(filename)l5wavread函数：用于读取
11、扩展名为函数：用于读取扩展名为“.wav”的声音文的声音文件件 ly=wavread(file)ly,fs,nbits=wavread(file)l6wavwrite函数：用于将数据写入到扩展名为函数：用于将数据写入到扩展名为“wav”的声音文件中的声音文件中lwavwrite(y,fs,nbits,wavefile)l7wavplay函数：利用函数：利用windows音频输出设备播放声音音频输出设备播放声音lwavplay(y,fs)20例8-9读取一个音频数据文件，以不同频率播放，并显读取一个音频数据文件，以不同频率播放，并显示声音波形。示声音波形。程序：程序：y=wavread(C:MA
12、TLAB7toolboxsimulinksimdemossimgeneraltoilet.wav)plot(y);wavplay(y);wavplay(y,11025);wavplay(y,44100);218.2 应用程序接口 lMATLAB的外部接口应用包括如下内容：的外部接口应用包括如下内容：l（1）在MATLAB中调用已有的C/C+语言代码；l（2）在C/C+语言中调用MATLAB的算法；l（3）利用COM标准进行客户/服务器模式开发；l例如在Visual Basic程序或者Microsoft Excel中调用MATLAB的算法l（4）在C/C+语言中读写MAT数据文件。228.2.1
13、 MEX文件文件例例8-10 简单简单MEX文件示例文件示例mexHelloWorld.c。程序：程序：#include mex.hvoid mexFunction(int nlhs,mxArray*plhs,int nrhs,const mxArray*prhs)mexPrintf(Hello Matlab World!);238.2.2 MATLAB计算引擎计算引擎lMATLAB的计算引擎应用就是利用的计算引擎应用就是利用MATLAB提供的一组接口函数，在用户开发的提供的一组接口函数，在用户开发的C/C+语语言应用程序中，通过某种通信机制后台调用言应用程序中，通过某种通信机制后台调用MAT
14、LAB应用程序以完成复杂的系统任务。应用程序以完成复杂的系统任务。24例例8-11设设计计一一程程序序，在在C/C+语语言言中中调调用用mesh函函数数来来绘制高斯矩阵的曲面。绘制高斯矩阵的曲面。解题步骤：解题步骤：25例8-11 程序：#include#include engine.hvoid main()Engine*ep;int status=0;/打开计算引擎打开计算引擎ep=engOpen(NULL);if(ep=(Engine*)NULL)printf(错误：无法打开错误：无法打开MATLAB计算引擎计算引擎n);exit(-1);/执行执行MATLAB指令指令engEvalStr
15、ing(ep,mesh(peaks););getchar();/关闭关闭MATLAB计算引擎计算引擎status=engClose(ep);if(status!=0)printf(无法正常关闭无法正常关闭MATLAB计算引擎计算引擎n);exit(-1);268.2.3基于基于COM组件的接口编程组件的接口编程该方法的主要特点有：该方法的主要特点有：（1）应用程序完全脱离）应用程序完全脱离MATLAB工作环境；工作环境；（2）MATLAB数学库和工具箱中包括的各种各样的数学库和工具箱中包括的各种各样的函数，所以降低了编写算法难度；函数，所以降低了编写算法难度；（3）由于将算法程序做成了）由于将
16、算法程序做成了COM组件的形式，组件的形式，所以实现了算法的保密。所以实现了算法的保密。278.2.4在在C/C+语言中读写语言中读写MAT数据文件数据文件支持支持C/C+语言读写语言读写MAT文件的函数库有下面几个：文件的函数库有下面几个：l1打开数据文件打开数据文件matOpenlMATFile*matOpen(const char*filename,const char*mode)l2关闭数据文件关闭数据文件matCloselint matClose(MATFile*mfp)l3获取变量获取变量matGetVariablelmxArray*matGetVariable(MATFile*m
17、fp,const char*name)l4写入数据写入数据matPutVariablelint matPutVariable(MATFile*mfp,const char*name,const mxArray*mp)28扩展阅读l8.3 结构数组结构数组l8.4 元胞数组元胞数组l8.5 面向对象程序设计面向对象程序设计29应用举例应用举例例例8-12 在在C/C+语言中调用语言中调用MATLAB计算魔方阵，计算魔方阵，并将结果显示到屏幕。并将结果显示到屏幕。30程序代码程序代码1#include engine.h#include void main()Engine*ep;double*p;m
18、xArray*equation;int i=0,j=0;int status=0;/打开计算引擎打开计算引擎ep=engOpen(NULL);if(ep=(Engine*)NULL)printf(错误：无法打开错误：无法打开MATLAB计算引擎计算引擎n);exit(-1);31程序代码程序代码2/执行执行MATLAB指令指令engEvalString(ep,A=magic(5););equation=engGetVariable(ep,A);p=mxGetPr(equation);printf(nMATLAB 中计算中计算magic(5)n);for(i=0;i5;i+)for(j=0;j5
19、;j+)printf(%8.0lf,*(p+i+j*5);printf(n);/关闭关闭MATLAB计算引擎计算引擎status=engClose(ep);if(status!=0)printf(无法正常关闭无法正常关闭MATLAB计算引擎计算引擎n);exit(-1);32例例8-1333程序代码程序代码1#include#include#include engine.hvoid main()Engine*ep;int status=0;ep=engOpen(NULL);/执行执行MATLAB指令指令double A=2,3,4,-1,1,-1,3,-5,1,B=5,5,9;double*p
20、a,*pb,*pc;mxArray*x,*y,*z;34程序代码程序代码2x=mxCreateDoubleMatrix(3,3,mxREAL);y=mxCreateDoubleMatrix(3,1,mxREAL);pa=mxGetPr(x);pb=mxGetPr(y);memcpy(pa,A,9*sizeof(double);memcpy(pb,B,3*sizeof(double);engPutVariable(ep,A,x);engPutVariable(ep,B,y);engEvalString(ep,C=AB;);z=engGetVariable(ep,C);pc=mxGetPr(z);printf(nAX=B的结果为：的结果为：n);for(int i=0;i3;i+)printf(%8.0lfn,*(pc+i);status=engClose(ep);35l学好计算机的唯一途径是学好计算机的唯一途径是 l你的编程能力与你在计算机上投入的时间成你的编程能力与你在计算机上投入的时间成 结 束 语36