Работа с файлами в среде matlab

Создание программ часто предполагает сохранение результатов расчетов в файлы для их дальнейшего анализа, обработки и хранения. В связи с этим в среде MATLAB реализованы различные функции по работе с файлами, содержащие данные в разных форматах.

Для загрузки данных из файла,расположенного на локальном диске в рабочую средуMATLAB, используются следующие операторы: load, fread и fscanf. Для сохранения данных из рабочей среды MATLAB в файл на локальном диске предусмотрено использование следующих операторов: save, fwrite, fprintf.

В самом простом случае для сохранения и последующей загрузки каких-либо данных в среде MATLAB предусмотрены следующие функции, соответственно: save и load, имеющие следующий синтаксис:

save<имя файла><имена переменных>

load<имя файла><имена переменных>

Функция save позволяет сохранять произвольные переменные, используемые в программе в файл, который будет по умолчанию располагаться в рабочем каталоге (обычно поддиректория work) и иметь расширение mat. Соответственно функция load позволяет загрузить из указанного mat-файла ранее сохраненные переменные.

Недостатком функций save и load является то, что они работают с определенными форматами файлов (обычно mat-файлы) и не позволяют загружать или сохранять данные в других форматах. Между тем бывает необходимость загружать информацию, например, из бинарных файлов, созданных другими программными продуктами для дальнейшей обработки результатов в среде MATLAB. С этой целью в среде MATLAB предусмотрены следующие функции

fwrite(<идентификатор файла>, <переменная>, <тип данных>)

<переменная>=fread(<идентификатор файла>, <размер>, <точность>)

где: <идентификатор файла> – это указатель на файл, с которым предполагается работать. Для того, чтобы получить идентификатор файла, используется функция fopen, имеющая следующий синтаксис:

<идентификатор файла>=fopen(<имя файла>,<режим работы>)

где: параметр < режим работы> может принимать значения, приведенные в таблице 1.

В том случае, если функция fopen() по каким-либо причинам не может корректно открыть файл, то она возвращает значение –1. После выполнения всех файловых операций файл должен быть закрыт с помощью функции fclose следующей структуры:

fclose(<идентификатор файла>)

С помощью команды fclose(all) можно закрыть сразу все открытые файлы, кроме стандартных системных файлов.

Пример использования функций работы с файлами:

A=[1 2 3 4 5];

fid=fopen('my_file.dat', 'wb'); % открытие файла на запись

fwrite(fid, A, 'double'); % запись матрицы А в файл

fclose(fid); % закрытие файла
B=fread(fid, 5, 'double'); % чтение 5 значений в формате double
disp(B); % отображение на экране
fclose(fid); % закрытие файла

В результате выполнения данных операций в рабочем каталоге MATLABбудет создан файл my_file.dat размером 40 байт, в котором будут содержаться 5 значений типа double, записанных в виде последовательности байт (по 8 байт на каждое значение). Функция fread() считывает последовательно сохраненные байты и автоматически преобразовывает их к типу double, т.е. каждые 8 байт интерпретируются как одно значение типа double.

В приведенном примере в явном виде указывалось число элементов для считывания из файла. Однако, часто общее количество элементов бывает неизвестным, либо изменяется в процессе работы программы. В этом случае необходимо считывать данные из файла до тех пор, пока не будет достигнут его конец. В MATLAB существует функция для проверки достижения конца файла,которая возвращает 1 при достижении конца файла и 0 в других случаях и имеет следующий синтаксис:

feof(<идентификатор файла>)

 

Таблица 1 - Режимы работы с файлами в среде MATLAB при использовании функции fopen

Значение параметра <режим работы>	Описание параметра
'r'	чтение
'w'	запись (стирает предыдущее содержимое файла)
'a'	добавление (создает файл, если его нет)
'r+'	чтение и запись (не создает файл, если его нет)
'w+'	чтение и запись (очищает прежнее содержимое или создает файл, если его нет)
'a+'	чтение и добавление (создает файл, если его нет)
'b'	дополнительный параметр, означающий работу с бинарными файлами, например, ‘wb’, ‘rb’ ‘rb+’, ‘ab’

Описанные ранее функции работы с файлами позволяют записывать и считывать информацию по байтам, которые затем требуется правильно интерпретировать для преобразования их в числа или строки. В то же время выходными результатами многих программ являются текстовые файлы, в которых явным образом записаны те или иные числа или текст. Прочитать такой файл побайтно, а затем интерпретировать полученные данные довольно трудоемкая задача, поэтому для этих целей были специально разработаны функции форматированного чтения или записи информации: fscanf и fprintf, соответственно.

Функция чтения fscanf имеет следующий синтаксис:

[value, count]=fscanf(fid, format, size)

где: value – результат считывания данных из файла; count – число прочитанных (записанных) данных; fid – указатель на файл; format – формат чтения (записи) данных; size – максимальное число считываемых данных

Функция записи fprintf имеет следующий синтаксис:

count=fprintf(fid, format, a,b,...)

где: a, b,… – переменные для записи в файл.

 

Таблица 2- Список основных спецификаторов параметра format для функций fscanf() и fprintf()

Спецификатор	Описание
%d	целочисленные значения
%f	вещественные значения
%s	строковые данные
%c	символьные данные
%u	беззнаковые целые значения

В форматной строке могут бытьтакже использованы различные управляющие символы:

\r – возврат каретки;

\t – горизонтальная табуляция;

\n – переход на новую строку

С помощью функции fprintf() можно осуществлять запись разнородных данных в файл в требуемом формате, в том числе и строковых переменных, что позволяет размещать в файле различные текстовые надписи.