MATLAB学习笔记三：Variables:string structure cell，Data access

1. MATLAB 数据（变量）

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1.1 类型

1.2 变量（数据）类型的转换

% 函数列表：
double( )
single( )
int8( ) int16( ) int32( ) int64( )
uint8( ) uint16( ) uint32( ) uint64( )

EX:

>> A=20
A =
    20
>> B=int8(A)
B =
    20
>> whos
  Name      Size            Bytes  Class     Attributes

  A         1x1                 8  double              
  B         1x1                 1  int8                
  ans       1x3                24  double              

1.3 字符或字符串 < char or string>

1.3.1 字符

• 字符在 ASCII 中用 0 到 255 之间的数字代码表示

>> s1 = 'h'
whos
uint16(s1)

s1 =
h
  Name      Size            Bytes  Class    Attributes
  s1        1x1                 2  char               
ans =
    104

• ASCII对照表：
  　　　　
  　　　　

1.3.2 字符串

>> s1 = 'Example';
s2 = 'String';
>> s3 = [s1 s2]

s3 =
ExampleString
>> s4 = [s1; s2]

错误使用 vertcat       % 此处s1与s2字母数量不一致，故报错
串联的矩阵的维度不一致。

• 逻辑运算和赋值

>> str = 'aardvark';
'a' == str

ans =
     1     1     0     0     0     1     0     0
>> str(str == 'a') = 'Z'

str =
ZZrdvZrk

1.3.3 练习

• 编写一个反转任何给定字符串的脚本
  　　　　　　　　　　　　　　　　　　s1 = ‘I like the letter E’
  $$\Downarrow$$
  　　　　　　　　　　　　　　　　　　s2 = ‘E rettel eht ekil I’

• 参考本篇博文

1.4 Structure

• 一种存储异构数据的方法；
• 结构包含称为字段的数组；

1.4.1 EX:

>> student.name = 'John Doe';
student.id = 'jdo2@sfu.ca';
student.number = 301073268;
student.grade = [100, 75, 73; ...
                95, 91, 85.5; ...
                100, 98, 72];
student

student = 

      name: 'John Doe'
        id: 'jdo2@sfu.ca'
    number: 301073268
     grade: [3x3 double]

• 向结构添加信息

student(2).name = 'Ann Lane';
student(2).id = 'aln4@sfu.ca';
student(2).number = 301078853;
student(2).grade = [95 100 90; 95 82 97; 100 85 100];

1.4.2 结构函数

函数名	功能
cell2struct
fieldnames
getfield
isfield
isstruct
orderfields
rmfield
setfield
struct
struct2cell
structfun

1.4.3 嵌套结构

>> 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.nest

ans = 
    testnum: 'Test 1'
      xdata: [4 2 8]
      ydata: [7 1 6]

ans = 
    testnum: 'Test 2'
      xdata: [3 4 2]
      ydata: [5 0 9]

1.5 元胞数组 Cell Array

1.5.1 元胞数组

• 与矩阵类似，但每个条目包含不同类型的数据；
• 使用{}来声明；

>> 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 = 
          [3x3 double]    'Anne Smith'
    [3.0000 + 7.0000i]    [1x3 double]

或者：

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;

1.5.2 访问元胞数组

• 大括号{}用于访问元胞数组的“内容”

>> A{1,1}

ans =
     1     4     3
     0     5     8
     7     2     9
>> A{1,1}(1,1)

ans =
     1
>>A{1,1}(2,2)

ans =
     5

1.5.3 元胞数组函数

函数	功能
cell
cell2mat
cell2struct
celldisp
cellfun
cellplot
cellstr
iscell
mat2cell
num2cell
struct2cell

EX：num2cell() and mat2cell()

>> a = magic(3)
b = num2cell(a)
c = mat2cell(a, [1 1 1], 3)
a =
     8     1     6
     3     5     7
     4     9     2
b = 
    [8]    [1]    [6]
    [3]    [5]    [7]
    [4]    [9]    [2]
c = 
    [1x3 double]
    [1x3 double]
    [1x3 double]

1.6 多维数组 Multi-dimensional Array

1.6.1 方法一：

>>A{1,1,1} = [1 2;4 5];
A{1,2,1} = 'Name';
A{2,1,1} = 2-4i;
A{2,1,1} = 7;
A{1,1,2} = 'Name2';
A{1,2,2} = 3;
A{2,1,2} = 0:1:3;
A{2,2,2} = [4 5]';

1.6.2 方法二：cat()

• 数组连接：
  

• 多维数组：

A{1,1} = [1 2;4 5];
A{1,2} = 'Name';
A{2,1} = 2-4i;
A{2,2} = 7;
B{1,1} = 'Name2';
B{1,2} = 3;
B{2,1} = 0:1:3;
B{2,2} = [4 5]';
C = cat(3, A, B)

1.6.3 reshape()

>> A = {'James Bond', [1 2;3 4;5 6]; pi, magic(5)}
C = reshape(A,1,4)

A = 
    'James Bond'    [3x2 double]
    [    3.1416]    [5x5 double]
C = 
    'James Bond'    [3.1416]    [3x2 double]    [5x5 double]

1.7 检查变量和变量状态

函数	功能
isinteger
islogical
isnan
isnumeric
isprime
isreal
iscell
ischar
isempty
isequal
isfloat
isglobal
isinf

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2. 数据存取 Data Access

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2.1 文件存取

2.1.1 save() 和 load()

• 保存workspace中所有的数据到.mat文件中；

clear; a = magic(4);
save mydata1.mat
save mydata2.mat -ascii  % 使mydata1.mat文件在其他程序中打开不乱码；

• 加载存储在文件中的数据；

load('mydata1.mat')
load('mydata2.mat','-ascii')

2.1.2 读取Excel文件：xlsread()

score = xlsread('04score.xlsx')
score = xlsread('04score.xlsx', 'B2:D4')  % 读取注明单元格的内容；

2.1.3 写入Excel文件：xlswrite()

M = mean(score')';  % mean()函数是column 运算，而score中每个学生的成绩是row，故先转置 ' ,求得平均数，在转置回来；
xlswrite('04score.xlsx', M, 1, 'E2:E4');  % xlswrite('filename', 'variable', 'sheet(页)', 'location')；
xlswrite('04score.xlsx', {'Mean'}, 1, 'E1');  % 写进表头{'Mean'}；

• 求标准差

std(A,a)  % a=0时为无偏估计，分母为n-1；a=1时为有偏估计，分母为n。默认形式：std(A,0,1)；
 
std(A,a,b)  % 增加的形参b是维数，若A是二维矩阵，则b=1表示按列分，b=2表示按行分；若为三维以上，b=i就是增多的一维维数；

>> N = std(Score, 1, 2)

N =

    0.8165
    0.8165
    0.8165

>> N = std(Score, 1, 1)

N =

    2.6247    2.4495    2.6247

% 将N及表头写入Excel表格中；
>> xlswrite('04score.xlsx', N, 1, 'F2:F4')；
>> xlswrite('04score.xlsx', {'std'}, 1, 'F1')；

2.1.4 在Excel中获得文本

>> [Score Header] = xlsread('04score.xlsx')

Score =

    1.0000    2.0000    3.0000    2.0000    0.8165
    6.0000    5.0000    4.0000    5.0000    0.8165
    7.0000    8.0000    9.0000    8.0000    0.8165


Header = 

    ''       'text1'    'text2'    'text3'    'Mean'    'std'
    'a'      ''         ''         ''         ''        ''   
    'ab'     ''         ''         ''         ''        ''   
    'abc'    ''         ''         ''         ''        ''   

2.2 低阶文件输入/输出

• 以字节或字符级别读写文件；
• 具有fid；
• 文件中的位置由可以移动的指针pointer指定；

2.2.1 功能函数

函数	功能
fopen
fclose
fscanf	读数据
fprintf	写数据
feof

fid = fopen('[filename]', '[permission]');
status = fclose(fid);

• permission包括'r' 'r+' 'w' 'w+' 'a' 'a+'

2.2.2 举例：将正弦值写入文件

x = 0:pi/10:pi;
y = sin(x);
fid = fopen('sinx.txt','w');
for i=1:11
    fprintf(fid,'%5.3f %8.4f\n', x(i), y(i));
end
fclose(fid);
type sinx.txt

2.2.3 通过格式化I/O进行读写

• Read：A = fscanf(fid, format, size);
• Write：fprintf(fid, format, x, y, ...);
• A：读取的数据；format：格式说明符；size：读取的数据量；x, y, ...：写入的数据；
• 格式说明符：%-12.5e；-12.5表示宽度和精度；

说明符	描述
%c
%d
%e
%f
%g
%o
%s
%u
%x

2.2.4 从文件中读取

• 检查是否是文件的结尾：feof(fid)

fid = fopen('04asciiData.txt','r'); i = 1;
while ~feof(fid)
  name(i,:) = fscanf(fid,'%5c',1);
  year(i) = fscanf(fid,'%d',1);
  no1(i) = fscanf(fid,'%d',1);
  no2(i) = fscanf(fid,'%d',1);
  no3(i) = fscanf(fid,'%g',1);
  no4(i) = fscanf(fid,'%g\n');
  i=i+1;
end
fclose(fid);