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檔案讀寫

檔案讀寫. 方煒 台大生機系. 本章重點. MATLAB 內建許多有關檔案讀寫的函數 對二進制檔案或 ASCII 檔案都可以進行處理 開啟 關閉 儲存. 高階的檔案讀寫指令. 先列出常用讀寫檔案指令,稍後將介紹用法. 高階的檔案讀寫指令( cont). csvread. 使用 csvread 指令來讀取 條件: 資料檔案是由 逗號 分開 只有包含數值資料 Ex:csvread01.m. fprintf('data.csv 的內容： n'); type data.csv % 列出 data.csv 的內容

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  1. 檔案讀寫 方煒 台大生機系

  2. 本章重點 • MATLAB 內建許多有關檔案讀寫的函數 • 對二進制檔案或 ASCII 檔案都可以進行處理 • 開啟 • 關閉 • 儲存

  3. 高階的檔案讀寫指令 • 先列出常用讀寫檔案指令,稍後將介紹用法

  4. 高階的檔案讀寫指令(cont)

  5. csvread • 使用 csvread 指令來讀取 • 條件: • 資料檔案是由逗號分開 • 只有包含數值資料 • Ex:csvread01.m fprintf('data.csv 的內容：\n'); type data.csv % 列出 data.csv 的內容 A = csvread('data.csv') % 將 data.csv 的內容讀到矩陣 A

  6. result data.csv 的內容： 1, 2, 3 4, 5 6, 7, 8, 9 A = 1 2 3 0 4 5 0 0 6 7 8 9 • csvread 會傳回一個數值矩陣 • 其中缺席的資料將以 0 填入。

  7. dlmread • 如果數值資料的分界符號（Delimiters）不是逗點，就不能使用 csvread 指令，而要改用 dlmread 指令 • Ex:dlmread01.m fprintf('data.dlm 的內容：\n'); type data.dlm % 列出 data.dlm 的內容 A = dlmread('data.dlm', '\t') % 將 data.dlm 的內容讀到矩陣 A

  8. Result data.dlm 的內容： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A = 1 2 3 0 4 5 0 0 6 7 8 9 • 上例中data.dlm 的資料是以定位鍵（Tab）隔開，因此 dlmread 指令的第二個引數是 ‘\t’，以代表定位鍵

  9. textread • 如果檔案資料包含數值及字串，我們就必須改用 textread 指令 • Ex:textread01.m fprintf('data.txt 的內容：\n'); type data.txt % 列出 data.txt 的內容 [name, hobby, age] = textread('data.txt', '%s%s%d')

  10. result data.txt 的內容： Timmy OnlineGames 13 Annie Chatrooms 10 Roger Tennis 41 name = 'Timmy‘ 'Annie' 'Roger' hobby = 'OnlineGames' 'Chatrooms' 'Tennis' age = 13 10 41 • 在上述範例中，data.txt 包含三個欄位（或是三直行的資料） • textread 可在第二個引數指定資料型態 • 例如上例中 %s 代表字串，%d 代表整數 • 也同時將讀入的資料設定到不同的輸出引數 • 由於資料型態的不同，輸出引數也有不同的型態 • 以上述範例來說，name 和 hobby 都是字串異質陣列，而 age 則是數值陣列。

  11. 使用定位鍵來分隔欄位 • 上例中，我們利用空格來分隔欄位 • 如果欄位值本身也有空格 ? • 改用定位鍵來分隔欄位 • Ex:textread02.m fprintf('data2.txt 的內容：\n'); type data2.txt % 列出 data2.txt 的內容 [name, hobby, age] = textread('data2.txt', '%s%s%d', 'delimiter', '\t')

  12. result • 結果與前一例相同 • textread 指令中加上對分界字元（Delimiters）的定義，就可以讀出由定位鍵所分隔的資料檔案 • 若不指定時，預設為空白鍵

  13. 讀取文字檔 • textread 也可以讀取一個文字檔 • 同時把檔案內的每一列文字變成字串異質陣列裡面的每一個元素 • Ex:textread03.m Contents = textread('textread03.m','%s','delimiter','\n','whitespace',''); class(contents) % 印出 contents 的資料類別 contents{1} % 列出 contents 第一列 contents{2} % 列出 contents 第二列

  14. Result ans = cell ans = contents=textread('textread03.m','%s','delimiter','\n','whitespace',''); ans = class(contents) % 印出 contents 的資料類別 • 上例使用 textread 讀入 textread03.m（也就是此範例檔案），並顯示此檔案的第一列和第二列。 • textread 指令的用法還有很多，功能也很強大 • 在MATLAB下輸入「help textread」 • 可以得到完整的技術支援。

  15. Fileread • 若只是要將一個檔案的內容送到一個字串，可以使用 fileread 指令 • Ex:範例16-6：fileread01.m out = fileread(‘data2.txt’); class(out) size(out)

  16. Result ans = char ans = 1 64 • 上例中，fileread 指令會將檔案 data2.txt 的內容送到字串變數 out • class(out) 的值是 char ，顯示 out 的資料型態是字串 • size(out) 顯示字串 out 的長度是 64。

  17. 更繁複的檔案格式 • 一般情況下 • 盡量採取先前介紹的指令來進行讀寫。 • 資料格式比較繁複時 • 需要一列一列讀進來 • 再進行剖析（Parsing） • 相關指令將在以下介紹。

  18. 開啟檔案 • 無論讀寫 ASCII 或二進制檔案，都必需先用 fopen 函數來開啟檔案，語法如： • fid = fopen(filename, permission) • 其中 filename 表示欲讀寫的檔案名稱 • permission 則表示欲對檔案進行的處理方式，可以是下列任一字串： • ‘r’：只准讀取（reading）檔案 • ‘w’：只准寫入（writing）檔案 • ‘a’：只准加入（appending）檔案 • 'a+'：可讀取及加入檔案（reading and appending） • 省略第二個引數，permission 的預設值就是 ‘r’。

  19. 有關fopen • 在windows下，permission 字串必需能夠分辨binary或 ASCII 檔案。 • 例如:若要讀binary檔案，則 permission 字串必需是“rb” • fopen 另外支援很多 permission 字串，可輸入 「help fopen」 得到完整的資訊。 • fopen 函數傳回一個檔案辨識碼，通常是個非負的整數，我們可用此辨識碼來對此檔案進行各種讀寫的處理。

  20. Ex: fopen01.m • 上例可知當檔案不存在時，回傳的 fid 是 –1 • 同時 message 會包含相關的錯誤資訊。 [fid, message] = fopen('no_such_file', 'r'); fprintf('fid = %d\n', fid); fprintf('message = %s\n', message); fid = -1 message = Sorry. No help in figuring out the problem . . .

  21. Ex: fopen02.m • 若開啟成功，則傳回的 fid 是一個大於 2 的整數，而且傳回的 message 是一個空字串，例如： [fid, message] = fopen('fopen02.m', 'r'); fprintf('fid = %d\n', fid); fprintf('message = %s\n', message); fid = 3 message =

  22. Tips: • fopen 可傳回第二個引數來顯示錯誤訊息。 • 為了安全起見，最好在每次使用 fopen 時，都測試其傳回的 fid 是否為有效值。 • MATLAB 使用 fid=1 來代表「標準輸出（Standard Output） • fid=2 代表「標準錯誤輸出」（Standard Error） • 因此在使用這兩個 fid 的值時，可以不必使用 fopen 來開啟檔案。

  23. 關閉檔案 • 完成檔案的讀寫之後，可用 fclose 函數來關閉檔案，用法如下： • status = fclose(fid); • 若一切順利，fclose 傳回 0。 • 若無法順利關閉檔案，則 fclose 傳回 -1。 • 為避免因開啟檔案過多而造成系統資源浪費，一般在完成檔案的讀寫後，即應使用 fclose 來關閉檔案

  24. Tips: • 若要一次關閉所有開啟的檔案，可用 fclose('all') 或是 fclose all。 • 開啟及關閉檔案都是比較耗時的函數，因此盡量不要將他們置於迴圈之中，以提高程式執行效率。

  25. 讀取 ASCII 檔案 • fgetl 函數: • 可將 ASCII 檔案的內容中的某一列讀出 • 並將該列的 ASCII 內容以轉成字串傳回。 • Ex:fgetl01.m fid = fopen('mean.m', 'r'); while feof(fid)==0 % feof 測試檔案指標是否已到達結束位置 line = fgetl(fid); disp(line); end

  26. 讀取 ASCII 檔案(cont) • 執行上述程式後，MATLAB 會… • 先在目前目錄找尋 mean.m • 若找不到，再根據搜尋路徑，找出 mean.m 指令的位置然後再將其內容一列一列地列出。 • 輸入「which mean」可顯示檔案所在的路徑 • fgets 和 fgetl 均可由檔案讀取一列資料： • fgetl 會捨去換行字元 • fgets 函數則保留換行字元

  27. 應用:模擬unix的grep指令 • grep :用來找出包含某一特定字串的一列 function grep(filename, pattern) fid = fopen(filename, 'r'); line_number = 0; while feof(fid) == 0, line = fgetl(fid); matched = findstr(line, pattern); if ~isempty (matched) fprintf('%d: %s \n', line_number,line); end line_number = line_number + 1; end fclose(fid);

  28. result • 如欲列出 grep.m 中包含 'matched' 字串的每一列，可輸入如下： >> grep('grep.m', 'matched') matched = findstr(line, pattern); if ~isempty (matched)

  29. fscanf • 函數fscanf可對ascii檔案作更精確的讀取，用法如下： • matrix = fscanf(fid, format) • 其中 fid 是欲讀取之檔案的辨識碼 • format 是格式指定字串（Format Specifier） • 常用的格式指定字串有下列幾種： • %s：字串 • %d：10進位的整數 • %g：雙倍精準（Double-precision）的浮點數（Floating-point Numbers） • 其他各種格式指定字串可輸入 help fscanf 來得到詳細的說明

  30. Ex: fscanf01.m • 有一文字檔 test.txt 如下: myData = 1 4 9 16 25 36 49 64 81 100 1 4 9 16 25 36 49 64 81 100 • 欲使用 fscanf 指令讀取其內容，可輸入如下： • fid = fopen('test.txt', 'r'); • myData = fscanf(fid, '%g'); • fclose(fid); • myData % 顯示 myData

  31. Ex: sscanf • sscanf 函數和 fscanf 的功能很類似 • sscanf 函數從字串（strings）中讀取資料 • ex：sscanf.m str = num2str([pi, sqrt(2), log10(3)]) %建立一字串str retrieved = sscanf(str, ‘%g’) %擷取str中的double str = 3.1416 1.4142 0.47712 retrieved = 3.1416 1.4142 0.4771

  32. 寫入 ASCII 檔案 • fprintf 函數可將資料依格式指定字串來寫入 ASCII 檔案，其使用語法如下： • fprintf(fid, format, y) • 其中 fid 是欲寫入之檔案的辨識碼 • format 是格式指定字串，用以指定資料寫至檔案的格式 • y 是 MATLAB 的資料變數 • 常用的格式指定字串有下列幾種： • %e：科學記號，即將數值表示成 a×10b 的形式 • %f：固定欄寬（含整數與小數部份）的表示法 • %g：自動選取 %e 或 %f • 其他各種格式指定字串可輸入 help fprintf 來得到詳細的線上說明。

  33. Ex: fprintf01.m • 將平方根表寫入檔案 x = 1:10; y = [x; sqrt(x)]; fid = fopen('squareRootTable.txt', 'w'); fprintf(fid, 'Table of square root:\r\n'); fprintf(fid, '%2.0f => %10.6f\r\n', y); fclose(fid); dos('start squareRootTable.txt'); % 開啟 squareRootTable.txt

  34. Result • 在上例中… • %2.0f 印出的總欄寬為 2，且不帶小數 • %10.6f 印出的總欄寬為 10，包含 6位的小數 • typesquareRootTable.txt 來看結果

  35. sprintf • sprintf 函數和 fprintf 函數的功能很類似 • sprintf 將資料以字串形式傳回 • Ex: >> str = sprintf('log(%f) = %e\n', 2, log(2)) str = log(2.000000) = 6.931472e-001

  36. 暫存目錄 • 在某些應用上，可能需要用到暫存目錄及暫存檔案。 • 欲取用系統的暫存目錄，可用 tempdir如下： >> directory = tempdir • Result: directory = C:\DOCUME~1\jang\LOCALS~1\Temp\

  37. 暫存檔案 • 欲開啟一暫存檔案，可用 tempname，如下： >> filename = tempname • Result: filename = C:\DOCUME~1\jang\LOCALS~1\Temp\tp273132

  38. Tips • 不同系統下tempdir 和 tempname會依作業系統的環境變數而產生不同的回傳字串 • 例如在 Windows 98 作業系統下 • tempdir 傳回的字串可能是 • ’C:\windows\temp\’ • tempname 傳回的字串可能是 • ’C:\WINDOWS\TEMP\tp512124’。

  39. 應用:產生暫存的 HTML 檔案 • 以下利用 tempname 產生一個暫存的 HTML 檔案，然後再將此檔案顯示在瀏覽器。 • Ex: writeHTML.m filename = [tempname, '.html']; fid = fopen(filename, 'w'); fprintf(fid, '<html><body>\n'); fprintf(fid, 'This is a test homepage written by MATLAB!\n'); fprintf(fid, '</body></html>'); fclose(fid); dos(['start ', filename]); % 啟動和 .html 相連結的應用程式

  40. Result • 上例產生之網頁如下： • 讓MATLAB 的計算結果可用列表（Table）或多媒體檔案（如影像、聲音、動畫等）來呈現時，由網頁來顯示這些結果是不錯的選擇。

  41. 網路檔案的讀取 • MATLAB 也可以直接讀取網路上的檔案 • 通常採用 URL（Universal Resource Locator）的方式來指定這些網路上的檔案： • 一般網頁： • http://www.mathworks.com • FTP • ftp://ftp.mathworks.com/pub/pentium/Moler_1.txt • 本機硬碟檔案： • file:///C:\winnt\matlab.ini

  42. urlread • 上例中使用 urlread 指令來讀取筆者在台大生機系的首頁 • 同時disp(); 將結果指定到字串變數 contents • Ex: urlread01.m contents = urlread('http://ecaaser3.ecaa.ntu.edu.tw/cea/cea1.htm'); disp(contents);

  43. urlwrite • urlwrite可以直接在讀取網頁後，就儲存到本機硬碟中 • Ex:urlread02.m tempFile = [tempname, '.html']; % 指定暫存檔案 urlwrite('http://www.google.com.tw', tempFile); % 將網頁內容寫到檔案 dos(['start ', tempFile]); % 開啟此檔案

  44. Urlwrite(cont) • 在上例中，我們將 www.google.com.tw 的網頁內容寫到一個暫存檔案 • 然後再使用瀏覽器開啟此檔案。 • 另一個和網路相關的功能 –sendmail • 可用來寄發電子郵件 • 雖然這個功能和檔案讀寫沒有直接關係，但也在此一併說明。

  45. sendmail • Sendmail 指令的用法： • sendmail(TO, SUBJECT, MESSAGE, ATTACHMENTS) • TO：收件者 • 若是只有一位收件者，可用字串表示 • 若是有多位收件者，可以使用字串異質陣列來表示。 • SUBJECT：主題，以字串表示。 • MESSAGE：電子郵件的內容，以字串表示。 • ATTACHMENTS：附加檔案，用異質陣列來表示。

  46. Ex: sendmail01.m • 請將 to 的內容改為你自己本身的電子郵件，並試著執行一次，以確認此程式碼的正確性。 to = {'email1@aaa.bbb.ccc', 'email2@aaa.bbb.ccc'}; subject = 'Test email from a MATLAB program'; message = 'This is a test email sent via sendmail.'; attachment = {'c:\windows\matlab.ini'}; sendmail(to, subject, message, attachment);

  47. Tips • MATLAB 6.5 的sendmail 不支援中文。 • MATLAB 7.0 對 sendmail 新增了一些新功能 • 請輸入 help sendmail 來獲取最新的線上支援。 • 若要在郵件內容加入換列，可以使用 ASCII 碼「10」 • 例如：message=[’Sir:’, 10, ‘This is a test’]。

  48. 讀取二進制資料 • 用fread 函數可從檔案中讀取二進制資料 • fread會將每一個位元組看成一個整數，並將結果以一矩陣傳回。 • 例如，檔案 test2.txt 的內容如下： This is a test!

  49. Ex: fread01.m • Result: This is a test! • char 可將 myData 的整數轉成 ASCII 字元 • 取 myData 的轉制是為了使印出的效果易於閱讀 fid = fopen('test2.txt', 'r'); myData = fread(fid); char(myData') % 驗證所讀入的資料是否正確 fclose(fid);

  50. Ex: fread02.m • fread 函數可用第二個輸入引數來控制傳回矩陣的大小 fid = fopen('test2.txt', 'r'); myData = fread(fid, 4) % 只讀 4 個位元組 fclose(fid); myData = 84 104 105 115

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