Matlab基础及其应用教程课件12.pptx

1、第12章MATLAB应用接口【本章学习目标】掌握MATLAB与Excel的混合使用方法。掌握MATLAB数据接口的使用方法。了解MATLAB编译器的使用方法。了解MATLAB与其他语言的应用接口。12.1 MATLAB与Excel的接口Spreadsheet Link插件是MATLAB提供的Excel与MATLAB的接口，通过Spreadsheet Link，可以在Excel工作区和MATLAB工作区之间进行数据交换1Spreadsheet Link的安装与启动Spreadsheet Link的安装是在MATLAB安装过程中，随其他组件一起安装的。安装完成后，还需要在Excel中进行一些设置。

2、“加载宏”对话框的“可用加载项”列表中多了一个“Spreadsheet Link 3.3.2 for use with MATLAB and Excel”选项12.1.1 在Excel中导出/导入数据12.1 MATLAB与Excel的接口1Spreadsheet Link的安装与启动在Excel窗口的“开始”选项卡的工具栏右端多了一个MATLAB命令按钮，该命令按钮下拉列表包含的命令如表12.1.1 在Excel中导出/导入数据12.1 MATLAB与Excel的接口2Spreadsheet Link的主要功能和操作（1）将Excel表格中的数据导出到MATLAB工作空间中在Excel中选中

3、需要的数据，在“开始”选项卡的MATLAB命令组的下拉列表中选择“Send data to MATLAB”命令。（2）从MATLAB工作空间导入数据到Excel表格中在Excel中选中要导入数据的起始单元格，在“开始”选项卡的MATLAB命令组的下拉列表中选择“Get data from MATLAB”命令。12.1.1 在Excel中导出/导入数据12.1 MATLAB与Excel的接口在“开始”选项卡的MATLAB命令组的下拉列表中选“MATLAB Function Wizard”命令在“Select a category”栏内选择函数的类别，在“Select a function”栏选择

4、函数，在“Select a function signature”栏选择一种调用方法在“Function Arguments”对话框中设置函数的输入、输出参数。12.1.2 在Excel中调用MATLAB函数12.1 MATLAB与Excel的接口1导入工具从Excel文件、分隔文本文件和等宽的文本文件中导入数据。在MATLAB桌面的主页选项卡中单击“变量”命令组中的“导入数据”按钮，或在命令行窗口输入命令：uiimport(数据文件名)12.1.3 在MATLAB中导入/导出数据12.1 MATLAB与Excel的接口2读写读写ExcelExcel文件的文件的MATLABMATLAB函数函数

5、（1）xlsread函数用于读取Excel文件，调用格式为：filename指定要读取的文件；选项sheet指定要读取的工作表，默认读取Excel文件的第一个工作表；选项xlRange指定要读取的区域12.1.3 在MATLAB中导入/导出数据num,txt,raw,custom=xlsread(filename,sheet,xlRange,processFcn)12.1 MATLAB与Excel的接口2读写读写ExcelExcel文件的文件的MATLABMATLAB函数函数（2）xlswrite函数用于将数据写入Excel文件，调用格式为：filename指定要写入数据的文件，A是存储数据的

6、MATLAB变量；选项sheet指定要写的工作表，默认写入Excel文件的第一个工作表；选项xlRange指定要写的区域12.1.3 在MATLAB中导入/导出数据status,message=xlswrite(filename,A,sheet,xlRange)12.2 文件操作MATLAB提供了一系列访问自由格式文件的函数1文件打开与关闭（1）fopen函数用于打开文件以供读写，调用格式为fid=fopen(filename,permission)filename指定待操作的文件名，文件名可带路径，默认文件位于当前文件夹；permission用于指定对文件的访问方式，默认为r。fid为文件识

7、别号。例如:12.2.1 文件输入/输出操作%以文本模式打开文件old.txt，允许进行读操作F1=fopen(old.txt,rt)%在以二进制模式打开可供读写的文件new.datF2=fopen(new.dat,w+)12.2 文件操作1文件打开与关闭（1）fopen函数12.2.1 文件输入/输出操作文件打开后，默认以二进制模式读写数据，若要以文本模式读写文件，则需在参数值后加t，如rt、wt等12.2 文件操作2文本文件的读写（1）fprintf函数将数据按指定格式写入到文本文件中。调用格式为count=fprintf(fid,fmt,A1,.,An)fid为文件识别号，默认为1，即输

8、出到屏幕。fmt用以控制输出数据的格式。A1,.,An为存储数据的MATLAB变量。count返回成功写入文件的字节数。12.2.1 文件输入/输出操作12.2 文件操作2文本文件的读写（1）fprintf函数12.2.1 文件输入/输出操作数据格式描述符12.2 文件操作r=1:0.1:2;A=pi*r.*r;Y=r;A;fid=fopen(file1.txt,wt);fprintf(fid,%6.2f%12.8fn,Y);fclose(fid);n表示换行符，r 表示回车符t 表示水平制表符v 表示垂直制表符。12.2 文件操作2文本文件的读写（2）fscanf函数用于读取文本文件，并按指

9、定格式存入MATLAB变量。调用格式为A,count=fscanf(fid,fmt,size)fid为文件识别号，fmt用于控制读取的数据格式，size指定读取多少数据。size的可取值如下。Inf：表示一致读取到文件尾，默认值是Inf。n：表示最多读取n个数据。m,nA用于存放读取的数据，count返回成功读取的字符个数。12.2.1 文件输入/输出操作12.2 文件操作【例12.2】将整数1200写入文件file2.txt，每行放置5个数据，数据之间用空格分隔。然后重新打开文件，用不同格式读取数据。u=1:200;fid=fopen(file2.txt,wt);fprintf(fid,%d

10、%d%d%d%dn,u);fclose(fid);fid=fopen(file2.txt,rt);%从当前位置读取100个整数，存入列向量xx=fscanf(fid,%d,10);%从当前位置读取100个整数，存入1010矩阵yy=fscanf(fid,%d,10,10);%从当前位置读取4个数据，存储为一个字符串A=fscanf(fid,%s,4);%从当前位置读取后面的所有数据，生成一个2行的矩阵C=fscanf(fid,%g%g,2 inf);12.2 文件操作2文本文件的读写（3）fgetl与fgets函数用于按行读取数据。调用格式为：tline=fgetl(fid)tline=fge

11、ts(fid，nchar)fgetl函数读入数据时去掉了文件中的换行符fgets函数读入数据时保留了文件中的换行符。fgets函数的选项nchar指定最多读取的字符个数。tline是一个字符向量，存储读取的数据，若文件为空或读到文件尾，则tline返回-1。12.2.1 文件输入/输出操作12.2 文件操作【例12.312.3】读出并显示例12.1生成的文件file1.txt中的数据。fid=fopen(file1.txt,rt);tline=fgetl(fid);%读取第1行数据while tline=-1%判断是否读到文件尾 disp(tline);tline=fgetl(fid);end

12、 fclose(fid);12.2 文件操作2文本文件的读写（4）textscan函数用于读取多种类型数据重复排列、但非规范格式的文件。调用格式为C=textscan(fid,fmt,N,param,value)fid为文件识别号，fmt用以控制读取的数据格式。选项N指定重复使用该格式的次数。选项param与value成对使用，param指定操作属性，value是属性值。12.2.1 文件输入/输出操作12.2 文件操作【例12.4】假定文件file4.txt中有以下格式的数据fid=fopen(file4.txt,rt);grades=textscan(fid,%s%d%d%d,3,head

13、erlines,1);12.2 文件操作3二进制文件的读写二进制文件中的数据为二进制编码，例如图片文件、视频文件，数据在读写时采用二进制模式，不需要转换类型，因此对于大量数据的读写，二进制文件比文本文件更小，读写效率更高。（1）fread函数用于读取二进制文件中的数据。调用格式为A,count=fread(fid,size,precision,skip)fid为文件识别号；选项size用于指定读入数据的元素数量，默认读取整个文件内容；选项precision指定读写数据的精度；选项skip称为循环因子，若skip值不为1，则按skip指定的比例周期性地跳过一些数据，默认为0。A用于存放读取的数据

14、，count返回所读取的数据个数。12.2.1 文件输入/输出操作12.2 文件操作【例12.512.5】假设文件alphabet.txt的内容是按顺序排列的26个小写英文字母，读取并显示前5个字母的ASCII码和这5个字符。%以二进制模式读取数据fid=fopen(alphabet.txt,r);c1=fread(fid,5);display(c1)fclose(fid);%以文本模式读取数据fid=fopen(alphabet.txt,rt);c2=fgets(fid,5);display(c2)fclose(fid);12.2 文件操作3二进制文件的读写（2）fwrite函数用于将数据用

15、二进制模式写入文件。调用格式为count=fwrite(fid,A,precision,skip)fid为文件识别号，A是存储了数据的变量；选项precision用于控制数据输出的精度，默认按列顺序以8位无符号整数的形式写入文件；选项skip控制每次执行写入操作跳过的字节数，默认为0。count返回成功写入文件的数据个数。12.2.1 文件输入/输出操作12.2 文件操作【例12.612.6】建立一数据文件magic5.dat，用于存放5阶魔方阵。fid=fopen(magic5.dat,w);cnt=fwrite(fid,magic(5),int32);fclose(fid);下列程序则可实

16、现对数据文件magic5.dat的读操作。fid=fopen(magic5.dat,r);B,cnt=fread(fid,5,inf,int32)fclose(fid);12.2 文件操作4 4其他文件操作其他文件操作（1）fseek函数用于定位文件位置指针，调用格式为status=fseek(fid,offset,origin)fid为文件识别号；offset表示位置指针相对移动的字节数，若为正整数表示向文件尾方向移动，若为负整数表示向文件头方向移动；origin表示位置指针移动的参照位置，可取值有3种：cof 或0表示文件指针的当前位置，bof 或1表示文件的开始位置，eof或1表示文件的

17、结束位置。若操作成功，status返回值为0，否则返回值为1。12.2.1 文件输入/输出操作fseek(fid,0,-1)%指针移动到文件头 fseek(fid,-5,eof)%指针移动到文件尾倒数第5个字节 12.2 文件操作4 4其他文件操作其他文件操作（2）frewind函数用来将文件位置指针移至文件首，调用格式为：frewind(fid)（3）ftell函数用来查询文件位置指针的当前位置，调用格式为position=ftell(fid)position返回位置指针的当前位置。若查询成功，返回从文件头到指针当前位置的字节数；若查询不成功，返回1。12.2.1 文件输入/输出操作12.2

18、 文件操作4 4其他文件操作其他文件操作（4）feof函数用来判断当前的文件位置指针是否到达文件尾，调用格式为 status=feof(fid)当到达文件尾时，结果为1，否则返回0。（5）ferror函数用来查询最近一次输入或输出操作中的出错信息，调用格式为：message,errnum=ferror(fid,clear)clear用于清除文件的错误指示符。message返回最近的输入/输出操作的错误消息；errnum用于返回错误代号，若errnum为0表示最近的操作成功。12.2.1 文件输入/输出操作12.2 文件操作1 1MATMAT文件文件MAT文件是MATLAB存储数据的标准格式，在

19、MAT文件中不仅保存变量的值，而且保存了变量的名称、大小、数据类型等信息。MAT文件的数据单元分为标志和数据两个部分，标志包含数据类型、数据大小等信息。save命令将工作区的数据保存为MAT文件load命令读取MAT文件中的数据并加载到工作区。12.2.2 MAT文件12.2 文件操作2.MAT2.MAT文件的基本操作文件的基本操作在C+程序中，通过指向MAT文件的指针对文件进行操作。定义指向MAT文件的指针的格式为：MATFile*mfp；MATFile指定指针类型，mfp为指针变量。MATFile类型是在头文件mat.h中定义的，因此，C+程序首部要使用命令：#include mat.h1

20、2.2.2 MAT文件12.2 文件操作2.MAT2.MAT文件的基本操作文件的基本操作在其他语言程序中，通过调用MAT函数对MAT文件进行操作。文件操作分成3步：（1）打开MAT文件。matOpen函数用于打开MAT文件，调用格式如下。mfp=matOpen(filename,mode)mode常用值如下，默认为r。r：以只读方式打开文件。“u”：以更新方式打开文件，可读可写。w：以写方式打开一个文件。12.2.2 MAT文件12.2 文件操作2.MAT2.MAT文件的基本操作文件的基本操作（2）读写MAT文件 将数据写入MAT文件的函数matPutVariable函数用于将数据写入MAT文

21、件，调用格式为：matPutVariable(mfp,name,mp)mfp是指向MAT文件的指针，name指定将数据写入文件中所使用的变量名，mp是mxArray类型指针，指向内存中待写入文件的数据块。12.2.2 MAT文件12.2 文件操作2.MAT2.MAT文件的基本操作文件的基本操作（2）读写MAT文件 从MAT文件读取数据的函数matGetVariable函数用于从MAT文件读取指定变量，调用格式为：matGetVariable(mfp,name)mfp是指向MAT文件的指针，name是mxArray类型变量。如果读操作成功，返回一个mxArray类型值，不成功，则返回NULL。1

22、2.2.2 MAT文件12.2 文件操作2.MAT2.MAT文件的基本操作文件的基本操作（2）读写MAT文件 获取MAT文件变量列表的函数matGetDir函数用于获取MAT文件的变量列表，调用格式为：matGetDir(mfp,n)mfp是指向MAT文件的指针，n是整型指针，用于存储MAT文件中所包含的mxArrary类型变量的个数。操作成功，返回一个字符数组，其每个元素存储MAT文件中的一个mxArray变量名；12.2.2 MAT文件12.2 文件操作2.MAT2.MAT文件的基本操作文件的基本操作（3）关闭MAT文件matClose函数关闭MAT文件，释放其所占用的内存资源。调用格式为

23、：matClose(mfp)；mfp是指向MAT文件的指针12.2.2 MAT文件12.2 文件操作3.mx3.mx函数函数在C+程序中，使用mxArray类型的数据需要调用mx函数进行处理。12.2.2 MAT文件C+程序中常用mx函数12.2 文件操作4.4.读写读写MATMAT文件的方法文件的方法【例12.7】编写C+程序，创建一个MAT文件mattest.mat，并写入三种类型的数据。12.2.2 MAT文件12.2 文件操作5.5.编译编译读写读写MATMAT文件的文件的C+C+程序程序（1）使用MATLAB编译器编译在MATLAB桌面的命令行窗口执行以下命令：mex-v-clien

24、t engine MatDemo.cpp这时，在MATLAB当前文件夹下生成了应用程序文件MatDemo.exe。（2）用其他编译器编译如果用其他编译器编译读写MAT文件的C+源程序，需要先对含该源程序的项目的属性进行设置。12.2.2 MAT文件12.2 文件操作6.6.运行应用程序运行应用程序（1）设置运行环境。（2）运行应用程序（3）加载MAT文件12.2.2 MAT文件12.3 MATLAB编译器MCRMCR（MATLAB Compiler Runtime)MATLAB Compiler Runtime)是是MATLABMATLAB提供的编译工具提供的编译工具。【例12.8】设工作文件

25、夹下有alone.m文件，内容如下：n=3;theta=0:90;x=n*cos(theta)+cos(n*theta);y=n*sin(theta)-sin(n*theta);plot(x,y)用MATLAB编译器将alone.m文件生成一个独立的应用程序。12.3.1 生成独立应用程序12.3 MATLAB编译器（1）建立工程。从“APP”选项卡的“APP”功能组中选“Application Compiler”，或在MATLAB命令面板中输入以下命令。applicationCompiler12.3.1 生成独立应用程序12.3 MATLAB编译器（2）打包工程。单击编译器工具栏右端的“Pa

26、ckage”按钮打包成功后，在当前文件夹下会创建项目文件夹，项目文件夹下有以下内容：文件夹for_redistribution：存储安装程序。文件夹for_redistribution_files_only：存储发布成功的应用程序、图标、说明文档等文件。文件夹for_testing：存储用于测试的应用程序文件。文件PackagingLog.html：记录编译过程的相关信息。12.3.1 生成独立应用程序12.3 MATLAB编译器（3）安装应用。运行工程文件夹的子文件夹for_redistribution下的安装程序（MyAppInstaller_mcr.exe或MyAppInstaller_

27、web.exe）安装应用。（4）运行应用程序。12.3.1 生成独立应用程序12.3 MATLAB编译器1 1生成生成.NET.NET组件组件MATLAB Builder NE用于将 MATLAB程序生成.NET 或COM组件，随后可以在.NET程序中调用。【例12.9】在当前文件夹下有函数文件mymagic.m，文件的内容如下：function y=mymagic(x)y=magic(x);将mymagic.m编译生成.NET组件，并发布到.NET应用中。12.3.2 生成组件和共享库12.3 MATLAB编译器1 1生成生成.NET.NET组件组件（1）用MATLAB Builder NE

28、生成.NET组件 创建MATLAB Builder NE类的.NET Assembly工程。修改工程参数。打包工程。安装应用。12.3.2 生成组件和共享库12.3 MATLAB编译器1 1生成生成.NET.NET组件组件（2）在.NET应用中使用.NET组件 建立Visual Studio项目。添加对组件mymagic.dll的引用。添加对MATLAB系统库文件MWArray.dll的引用。向工程中添加一个窗体，在窗体中放置一个文本框TextBox1、一个标签Label1和一个命令按钮Button1。编辑代码12.3.2 生成组件和共享库12.3 MATLAB编译器2 2生成生成ExcelE

29、xcel插件插件【例12.10】将例12.9的函数文件mymagic.m生成Excel插件，并在Excel中使用。（1）编译预处理。（2）建立一个MATLAB Library Compiler类的Excel Add-in工程。在TYPE列表里选中“Excel Add-in”项。（3）打包工程。（4）安装应用，注册组件。（5）在Excel加载组件。12.3.2 生成组件和共享库12.4 MATLAB与其他语言程序的应用接口MEX是MATLAB中用于调用其它语言编写的程序的接口。1 1MEXMEX函数函数MEX库函数用于MEX程序与MATLAB环境交换数据和从MATLAB工作空间获取相应信息。12

30、.4.1 MEX文件12.4 MATLAB与其他语言程序的应用接口2 2MEXMEX文件源程序的建立文件源程序的建立（1）入口子程序定义被MATLAB调用的外部子程序的入口地址、MATLAB系统和子程序传递的参数等。入口子程序的定义格式如下：void mexFunction(int nlhs,mxArray*plhs,int nrhs,const mxArray*prhs)nlhs定义输出结果的个数，plhs指向用于返回输出结果的变量，nrhs定义输入参数的个数，prhs指向存储输入参数的变量。prhs 和 plhs 都是指向mxArray 对象的指针。12.4.1 MEX文件12.4 MAT

31、LAB与其他语言程序的应用接口2 2MEXMEX文件源程序的建立文件源程序的建立（1）入口子程序（2）计算子程序（Computational Routine）由入口子程序调用。计算子程序的定义格式和其他C/C+子程序的定义格式相同。头文件mex.h中包含了所有的MEX函数声明，因此在文件首加入宏命令：#include mex.h12.4.1 MEX文件12.4 MATLAB与其他语言程序的应用接口【例12.1112.11】用C+编写求两个数的最小公倍数的MEX文件源程序，并编译生成MEX文件。调用该MEX文件，求两个整数的最小公倍数。12.4 MATLAB与其他语言程序的应用接口3 3MEXM

32、EX文件源程序的编译文件源程序的编译编译mex文件源程序有两种方法：利用其他编译工具，如Microsoft Visual Studio；利用MATLAB提供的编译器。例如，编译例12.11的MEX源程序，在命令行窗口输入 mex cmex.cpp编译成功，将在当前文件夹下生成与源程序同名的MEX文件cmex.mexw64。12.4.1 MEX文件12.4 MATLAB与其他语言程序的应用接口3 3MEXMEX文件源程序的编译文件源程序的编译调用MEX文件的方法和调用M函数的方法相同。例如，在MATLAB命令行窗口输入以下命令测试上述MEX文件：z=cmex(6,9)z=1812.4.1 MEX

33、文件12.4 MATLAB与其他语言程序的应用接口在其他语言编写的程序中利用MATLAB引擎来调用MATLAB函数。1 1MATLABMATLAB引擎引擎函数函数头文件engine.h包含了所有C/C+引擎函数的定义，因此在文件首须加入宏命令：#include engine.h在C+程序中，通过指向MATLAB引擎对象的指针操作MATLAB引擎对象。定义指向MATLAB引擎对象指针的格式为：engine*mepEngine是MATLAB引擎类型，mep为指针变量。12.4.2 MATLAB引擎12.4 MATLAB与其他语言程序的应用接口1 1MATLABMATLAB引擎引擎函数函数12.4.

34、2 MATLAB引擎在C/C+程序中使用MATLAB 引擎，还要用到mx-函数，以实现对mxArray对象的操作。12.4 MATLAB与其他语言程序的应用接口2 2MATLABMATLAB引擎的使用引擎的使用（1）建立mxArray类型的变量mxCreateDoubleMatrix函数建立mxArray类型的变量，原型如下：mxArray*mxCreateDoubleMatrix(mwSize m,mwSize n,mxComplexity ComplexFlag);m、n指定矩阵的大小，ComplexFlag指定成员值是否为复数，当ComplexFlag为mxREAL 时，成员值是实数。（

35、2）给mxArray类型的变量赋值调用memcpy函数将自定义的数据复制到mxArray类型的变量中，原型如下：void*memcpy(void*destinationPtr,const void*sourcePtr,size_t num);destinationPtr、sourcePtr分别为指向目标矩阵、源矩阵的指针，num指定复制的数据个数。12.4.2 MATLAB引擎12.4 MATLAB与其他语言程序的应用接口2 2MATLABMATLAB引擎的使用引擎的使用（1）建立mxArray类型的变量（2）给mxArray类型的变量赋值（3）将变量放入MATLAB引擎所启动的工作区中调用以

36、engPut开头的函数将变量放入MATLAB引擎所启动的工作区。调用engEvalString函数来实现执行MATLAB的命令。12.4.2 MATLAB引擎12.4 MATLAB与其他语言程序的应用接口【例12.12】用C+编写一个程序，该程序按极坐标方程=a+b计算数据点坐标，然后调用MATLAB的绘图函数绘制出曲线。12.4.2 MATLAB引擎12.4 MATLAB与其他语言程序的应用接口3 3编译编译MATLABMATLAB计算引擎程序计算引擎程序使用mex命令对源程序文件进行编译，生成可执行程序文件。例如，编译例12.12的计算引擎程序，在命令行窗口输入以下命令：mex-client engine cppeng.cpp编译成功，在当前文件夹下生成一个与源程序文件同名的可执行文件cppeng.exe。在MATLAB中测试该程序：!cppeng12.4.2 MATLAB引擎