MATLAB03:数据类型与文件读写

学习一门技术最好的方式就是阅读官方文档,可以查看MATLAB官方文档

数据类型

MATLAB中主要的数据类型如下:

下面依次介绍各种主要的数据类型,MATLAB官方文档介绍了所有数据类型.

数值类型(numeric)

在MATLAB中,数值类型的变量被默认为double类型的,可以使用类型转换将其转换为其他数值类型.

n = 3;
class(n)	% 得到 double

n = int8(3);
class(n)	% 得到 int8

MATLAB支持的数值类型见下表:

数值类型	描述
double	双精度浮点数
single	单精度浮点数
int8	8位带符号整数
int16	16位带符号整数
int32	32位带符号整数
int64	64位带符号整数
uint8	8位无符号整数
uint16	16位无符号整数
uint32	32位无符号整数
uint64	64位无符号整数

字符串类型(char)

• 在MATLAB中,字符串类型由一对单引号'包裹一段文字来定义.标准ASCII字符可以被转换为对应的ASCII码.

  s1 = 'h';
  uint16(s1)	% 得到 104
  

• 字符串在内存中是以字符矩阵的形式存储的,可以对其进行矩阵的索引以及赋值操作:

  str1 = 'hello';
  str2 = 'world';
  
  str3 = [str1 str2];
  size(str3)		% 得到 [1 10]
  
  str4 = [str1; str2];
  size(str4)		% 得到 [2 5]
  

  str = 'aardvark';
  'a' == str				% 得到 [1 1 0 0 0 1 0 0]
  str(str == 'a') = 'Z'	% 得到 'ZZrdvZrk'
  

结构体(structure)

在MATLAB中,结构体是一个存储{键: 值}的数据结构,类似于Python语言中的字典.

结构体的基本使用

• 与大多数编程语言类似,MATLAB使用.来访问结构体中的字段:

  

  student.name = 'John Doe';
  student.id = '[email protected]';
  student.number = 301073268;
  student.grade = [100, 75, 73; ...
                   95, 91, 85.5; ...
                   100, 98, 72];
  student
  

• 对结构体列表使用下标表达式可以扩充或缩减结构体列表.

  

  student(2).name = 'Ann Lane';
  student(2).id = '[email protected]';
  student(2).number = 301078853;
  student(2).grade = [95 100 90; 95 82 97; 100 85 100];
  student
  
  student(1) = []		% 删除student列表第一项
  

• 结构体可以级联,即结构体中字段的取值也可以是结构体:

  

  A = struct('data', [3 4 7; 8 0 1], ...
  	'nest', struct('testnum', 'Test 1', ...
          'xdata', [4 2 8], ...
          'ydata', [7 1 6]));
  A(2).data = [9 3 2; 7 6 5];
  A(2).nest.testnum = 'Test 2';
  A(2).nest.xdata = [3 4 2];
  A(2).nest.ydata = [5 0 9];
  
  A
  

结构体的常用函数

函数	作用
struct	创建结构体
struct2cell	将结构体转换为元胞数组
cell2struct	将元胞数组转换为结构体
isstruct	判断某变量是否是结构体
structfun	对结构体的每个字段都应用某函数
fieldnames	获取结构体的所有字段名
isfield	判断结构体是否包含某字段
getfield	获取结构体某字段的值
setfield	为结构体中的某字段赋值
rmfield	删除结构体中的某字段
orderfields	为结构体字段排序

元胞数组(cell)

在MATLAB中,元胞数组是一个可以容纳不同类型元素的数据结构,类似于Python语言中的列表.

元胞数组的基本使用

• 我们可以使用{}像定义矩阵一样定义元胞数组:

  

  A = { [1 4 3; 0 5 8; 7 2 9]		'Anne Smith' ;...
  3+7i		-pi:pi:pi}
  

  A(1,1)={[1 4 3; 0 5 8; 7 2 9]};
  A(1,2)={'Anne Smith'};
  A(2,1)={3+7i};
  A(2,2)={-pi:pi:pi};
  A
  

  A{1,1}=[1 4 3; 0 5 8; 7 2 9];
  A{1,2}='Anne Smith';
  A{2,1}=3+7i;
  A{2,2}=-pi:pi:pi;
  A
  

  上面三种方式是等价的,其中第二种方式使用单元索引赋值,而第三种方式使用内容索引赋值.

• 有两种方式访问元胞数组中的数据,分别是: 单元索引()和内容索引{}.

  因为元胞数组的子集仍为元胞数组,在索引器内容的使用,我们有必要指明我们要访问的的是一个子元胞数组还是元胞数组对应区域中的内容.

  • 使用单元索引(),我们得到的是一个子元胞数组.
  • 使用内容索引{},我们得到的是元胞数组对应区域中的内容.

  关于单元索引和内容索引的区别,请参考官方文档

元胞数组的常用函数

函数	作用
cell	创建一个元胞数组
iscell	判断某变量是否为元胞数组
cell2mat	将元胞数组转为矩阵
cell2struct	将元胞数组转为结构体
mat2cell	将数组转换为指定大小元胞数组
num2cell	将数组转换为相同大小的元胞数组
struct2cell	将结构体转换为元胞数组
celldisp	递归显示元胞数组中的内容
cellplot	以图像形式绘制元胞数组的结构
cellfun	对元胞数组的每个元胞应用某函数

其中mat2cell函数可以在转换的时候指定元胞数组各元胞的尺寸.

a = magic(3)

b = num2cell(a)
% 得到
% [8] [1] [6]
% [3] [5] [7]
% [4] [9] [2]

c = mat2cell(a, [1 2], [2, 1])
% 得到
% [1x2 double] [6]
% [2x2 double] [2x1 double]

高维元胞数组

一个三维的元胞数组可以有行(row),列(column),层(layer)三个维度.在对元胞数组进行索引时,优先级从高到低的顺序分别是: 行→列→层.

使用cat函数可以在指定维度上对元胞数组进行拼接.

判断变量数据类型的函数

下列函数可以对变量类型进行判断:

函数	作用
isinteger	判断输入参数是否为整型数数组
islogical	判断输入参数是否为逻辑量数组
isnumeric	判断输入参数是否为数值数组
isreal	判断输入参数是否为实数数组
ischar	判断输入参数是否为字符数组
iscell	判断输入参数是否为元胞数组
isfloat	判断输入数组是否为浮点数组
ishandle	判断输入数组是否有效的图形句柄
isempty	判断输入数组是否为空
isprime	确定哪些数组元素为质数
isnan	确定哪些数组元素为NaN
isinf	确定哪些数组元素为Inf
isequal	判断数组是否相等

文件读写

MATLAB支持的文件类型如下:

文件内容	扩展名	读取文件的函数	写入文件的函数
MATLAB数据	*.mat	load	save
Excel表格	*.xls,*.xlsx	xlsread	xlswrite
空格分隔的数字	*.txt	load	save

读写MATLAB格式的数据

MATLAB工作区内的数据可以以*.mat格式保存在文件中.使用save函数将数据存入文件,使用load函数从文件中读取数据.

• save函数的语法如下:
  • save(filename,variables)将变量variables以二进制形式存入文件中.
  • save(filename,variables,'-ascii')将变量variables以文本形式存入文件中.
• load函数的语法如下:
  • load(filename)从二进制形式文件中读取数据.
  • load(filename,'-ascii')从文本形式文件中读取数据.

其中参数filename和variables都是字符串格式,若不指定variables参数,则将当前工作区内所有变量存入文件中.

复杂的数据格式,如struct和cell,不支持以二进制格式存储.

读写Excel表格

使用xlsread和xlswrite函数可以读写Excel数据,语法如下:

• 读取Excel文件的语法:[num,txt,raw] = xlsread(filename,sheet,xlRange)

  

  Score = xlsread('04Score.xlsx')
  Score = xlsread('04Score.xlsx', 'B2:D4')
  [Score Header] = xlsread('04Score.xlsx')
  

• 写入Excel的语法:xlswrite(filename,A,sheet,xlRange)

  M = mean(Score);
  xlswrite('04Score.xlsx', M, 1, 'E2:E4');
  xlswrite('04Score.xlsx', {'Mean'}, 1, 'E1');