助力國賽 | 第1彈 數據的讀入與寫入

助力國賽 | 第1彈 數據的讀入與寫入

來自專欄 MATLAB學習21 人贊了文章

前言

全國大學生數學建模（CUMCM）已經成為了大學生參賽規模最大的科技競賽盛事，而MATLAB作為當前最優秀的數學軟體之一，在數學建模中的使用是十分的廣泛的。在距離2018國賽還有一個多月之前，小編決定寫MATLAB在數學建模中的應用這樣一個系列為各位參賽朋友助力，內容還是很豐富的。

不過在此之前，先要簡單的說明幾點。其一，由於MATLAB基本操作系列還沒有更完（主要是小編比較「懶」），按這個系列來的朋友可能還不知道MATLAB的基本操作與語法等，但這都是無關緊要的事情因為MATLAB真的很容易上手，那就默認各位MATLAB的基本操作都會了。其二，小編準備把這個系列的重點放在一些智能演算法上，畢竟在都使用常規方法的比賽大軍中，如果能合理使用一些智能演算法來求解問題是會讓人眼前一亮的，但我們還是先從常規的處理數據的方法介紹起。其三，最好修過高數、線性代數和概率論與數理統計相關課程，如果你還學過數值計算和運籌學等課程，那就太好了，因為我們會重點介紹裡面函數的使用，至於裡面包含的數學原理會提及到但不會詳細說明。

最好祝各位，身體健康，建模愉快。

• 計劃安排
• Excel與MATLAB的數據交互
• 記事本與MATLAB的數據交互

計劃安排

先說一下，個人對數學建模的理解，首先這是一個比賽，最後提交的是一篇論文，所以負責寫作的同學任重而道遠，建議使用LaTeX，Word用過的人都知道那就不吐槽了。當然寫作是需要東西的，稍微胡扯點是可以的，但通篇胡扯就有點說不過去了，更何況這是科技論文，所以負責編程和建模的同學就得努力了。編程和建模是分不開的，也是不能分開的，你說你建了一個十分漂亮的模型像花一樣，但解不出來，在我看來一點價值都沒有，你說你各種演算法了如於心，一上來就是什麼BP啊，遺傳啊，支持向量機啊，但一看到題就不知道怎麼辦了，那就不知道這是「真懂」啊還是「自己懂」啊。這是一個系統的工程，是需要相互幫助的，互相配合的。合作中有分工，分工中有合作，這樣子多好啊，何必有要去破壞呢？

扯遠了，話歸正題。計劃是先從常規的方法入手，這主要包括數據的擬合和插值問題、規劃問題（這是一個很重要的模型，要好好去研究研究）還包括部分的數據可視化操作，再之進入灰色預測，然後會迎來我們的重頭戲——智能演算法。智能演算法主要包括，人工神經網路、遺傳演算法、粒子群演算法和模擬退火演算法。然後會介紹其他比較有用方法，這主要包括小波分析和計算機模擬。大概安排就是這樣，如果有所變動，以後再說。

本文主要介紹，如何在MATLAB上進行數據的讀入與讀出，因為這是我們進行數據分析的第一步。數據處理是數學建模的基礎，我們是通過分析數據來得出結論和獲得信息的。從數學建模的角度來看，將數據反映出來的信息轉化成數學表達式是建模的基礎，通常對數據處理做的其實就是趨勢分析或者將其轉化為函數表達式。在這些方面由於MATLAB包多，處理起來就十分的方面了。

Excel與MATLAB的數據交互

Excel表格是比較常用的數據儲存軟體，在數模中提供的數據往往就是Excel格式的，如何將其讀入MATLAB中往往就成了數據分析的第一步。其實可以通過，一個一個的輸入或者複製粘貼，但這樣往往耗時較多且無法保證數據的準確傳播，誰沒有手「斗」一下的時候呢？接下來將會介紹如何在Excel中獲取MATLAB中的數據，或者在MATLAB中獲取Excel的數據。

MATLAB中的Excel Link工具是一個實現與Excel進行交互的插件。通過Excel Link工具，用戶可以在Excel工作區和MATLAB工作區之間進行數據交換，也可以在Excel中調用MATLAB的函數。

安裝

Excel Link的安裝是在MATLAB安裝過程中，隨其它組件一起安裝。安裝完成後，還需要在Excel中進行一些設置和才能使用。

設置

選 Excel 「文件」菜單的 「選項」菜單項，打開「Excel選項」對話框。

在「Excel選項」對話框中，選左邊欄的「載入項」， 然後單擊右邊面板下部的「轉到」按鈕，彈出 「載入宏」對話框。

在「載入宏」對話框中，單擊「瀏覽」按鈕，打開文件「瀏覽」對話框。

在文件「瀏覽」對話框，選MATLAB的安裝文件夾的子文件夾toolboxexlink。在文件夾exlink中選excllink.xlam文件，單擊「確定」按鈕返回。

「載入宏」對話框的「可用載入宏」列表中多了一個「Spreadsheet Link 3.2.5 for use with MATLAB and Excel」選項。選中該項，返回Excel窗口。

MATLAB命令組

載入Spreadsheet Link 後，在Excel窗口「開始」選項卡中多了一個MATLAB命令組。命令組中包含的一組命令項，分別用於實現啟動MATLAB、導入和導出數據、調用MATLAB函數等。

將Excel表格中的數據導出到MATLAB工作空間

文件「data0.xlsx」，將其中的A~D列的數據導出MATLAB工作區，存入變數data0。

namestypesxyanswerSallyType13.145YesTomType12.520NoJoyType30.511NoLilyType22.180Uncertain

操作步驟:

①在Excel中選中5列，單擊 「開始」選項卡工具欄「MATLAB」按鈕，從下拉列表中選「Send data to MATLAB」 命令。

②在彈出的對話框中填入變數名data0，單擊「確定」按鈕完成導出操作。

因為選中的各列數據類型不同，所以data0為cell數組。

然後就可以進行下一步操作了。

從MATLAB工作空間導入數據到Excel表格中

在Excel表單選中要導入數據的起始單元格，單擊 「MATLAB」按鈕，從下拉列表中選「Get data from MATLAB」 命令，在彈出的對話框中輸入MATLAB變數名，單擊「確定」按鈕完成導入操作。

在Excel中調用MATLAB函數進行運算

例如：調用MATLAB的magic函數在Excel中生成6階魔方矩陣。

（1）選擇函數

（2）設置參數

從MATLAB中導入圖片到Excel

需要先在MATLAB繪製出圖片，然後選擇相應命令。

當然上面的方法很方便進行MATLAB和Excel的數據交互，但是我們有時候需要在MATLAB代碼中讀取Excel上的數據，就需要用到另外一個函數了。

MATLAB讀取Excel上的數據

1.使用函數xlsread讀取單個文件

(1)num=xlsread(filename)

filename是單引號括起來的帶路徑的文件名，函數直接讀取filename所指文件的sheet1中的數據區域存儲到雙精度矩陣num中；其中，數據區域的選取規則是：對表格前幾個含有非數值的行（列）直接忽略，不算入數據區域；另外如果在數據區域中含有非數值的單元，將其處理為nan。

(2)num = xlsread(filename, -1)

輸入後matlab將會打開相應的exel文件，用滑鼠選擇需要導入的數據區域，可以切換到想要的sheet。

(3)num = xlsread(filename, sheet)

其中sheet用來指定讀入excel文件的第幾個sheet，此時的sheet取值大於1的整數。

(4)num = xlsread(filename,sheet, range)

其中range指定一個矩形的區域，用單引號括起來；例如：D2:H4代表以D2和H4為對角定點的矩形域;

注意當excel中有合併單元格時，任何一個合併前的單元格的名字（比如D1）都會指代整個合併後的單元格，而將整個單元格讀入，所以為了避免麻煩，盡量避免在需要讀入的表格中合併單元格。

由於比較簡單，在此就不再演示了。

記事本與MATLAB的數據交互

在MATLAB中可以讀取存入記事本中的數據，也可以將MATLAB中的數據保存在記事本中，以便後續操作。

MATLAB讀取記事本中的數據

當記事本中全是數據時，可以使用load函數,其調用格式如下：

load(filename)

其中filename是被單引號包括的文件的名字和擴展名，運行此函數後會把記事本中的數據按矩陣的形式導入到名為filename的變數中。

但是當記事本中的數據結構變得複雜時，既有數據類型又有字元類型時，就不能使用load函數了，可以考慮使用『textread』函數，調用方式如下：

[A,B,C] = textread(filename,format,N)

其中，A,B,C，...為每一列數據將要保存的變數名；format為讀取格式；N為讀取次數。

常見的讀取格式有：

format由%加上格式符組成，常見的數值格式控制符如下：

• %d：整數。
• %f：小數形式的實數。
• %e：科學計數法形式的實數。
• %c：字元。
• %s：字元串。

在%之後還可以加上數據寬度,例如%3d，%10.3f。

看如下一個例子：

數據類型如下：

MATLAB讀取該test.txt文件:

>> [name,type,x,y,answer] = textread(test.txt,%s Type %n %f %n %s,2) name = 2×1 cell 數組 Sally Tom type = 1 1x = 3.1000 2.5000y = 45 20answer = 2×1 cell 數組 Yes No

在該程序中最後一個參數2表示讀取兩行數據。

在MATLAB中，還有一個函數fscanf可以讀取記事本中的文件，功能十分的強大，如果感興趣可以進行百度或者Help幫助。

將MATLAB數據寫入記事本中

如何寫入數據？用save函數，調用格式如下：

save file obj1 obj2.....

將個變數obj1,obj2.....存入文件file中（是.mat格式）。如果我們想保存為.txt格式，可以考慮使用函數『fprintf』。看如下一個例子：

fid = fopen(tp.txt,wt); fprintf(fid,This is the database of class 1.
); name = Sally;types = 1;x = 3.1; y = 45;answer = Yes; fprintf(fid,%s Type %u %f %u %s
,name,types,x,y,answer); name = Tom;types = 1;x = 2.5; y = 20;answer = No; fprintf(fid,%s Type %u %f %u %s
,name,types,x,y,answer); name = Joy;types = 3;x = 0.51; y = 1;answer = No; fprintf(fid,%s Type %u %f %u %s
,name,types,x,y,answer); name = Lily;types = 2;x = 2.1; y = 80;answer = Uncertain;fprintf(fid,%s Type %u %f %u %s
,name,types,x,y,answer);fclose(fid);

運行結果如下：

在程序中第一句是打開一個文件，返回一個指標fid，第二句就是在文件中寫入一句話，然後後面就是不斷追加，如此而已，還是十分簡單的。

編輯不易，歡迎推廣

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