实战MATLAB之文件与数据接口技术

《实战MATLAB之文件与数据接口技术》(作者江泽林、刘维)系统介绍了在MATLAB环境下通过M语言、c／c++语言、动态链接库、COM组件等方法操作文件、串口、网络接口和采集卡等常见的文件与数据接口的技术和方法。主要内容包括：MATLAB程序设计基础，MAT文件的操作方法，MATLAB环境下文本文件操作，MATLAB环境下二进制数据文件操作，MATLAB环境下Excel和Word文件操作，MATLAB环境下内存映射文件操作，MATLAB中调用外部程序操作文件，MATLAB环境下串口操作，MATLAB环境下网络接口操作，以及使用MATLAB进行数据采集和输出等。
出版社网站的下载中心和MATLAB中文论坛中包含了书中所列的主要程序代码，便于读者学习和研究。
《实战MATLAB之文件与数据接口技术》可作为本科生、研究生学习MATLAB的参考书籍，同时对于使用MATLAB的科研人员和工程技术人员也具有较高的参考价值。

第1章 文件与数据接口基础
1．1 文件
1．2 数据接口
1．3 MATLAB文件和数据接口操作思路
1．4 MATLAB支持的数据文件格式
1．5 MATLAB支持的数据接口类型
第2章 MATLAB程序设计基础
第3章 MATLAB环境下操作MAT文件
第4章 MATLAB环境下操作文本文件
第5章 MATLAB环境下操作二进制数据文件
第6章 MATLAB环境下操作Excel和Word文件
第7章 MATLAB内存映射文件
第8章 MATLAB中调用外部程序操作文件
第9章 MATLAB环境下操作串口
第10章 MATLAB环境下操作网络接口
第11章 MATLAB数据采集和输出
附录
参考文献

第1章 文件与数据接口基础
MATLAB具有强大的数据处理和数据显示功能，数据是MATLAB操作的主要对象。在MATLAB程序中，如何获取数据是一个重要的问题。一般来说，获取数据的方式有两种：一种是通过文件获取数据；另一种是通过相关设备获取数据。通过文件获取数据的方式即读取各种格式的文件得到文件中存储的数据；通过设备获取数据的方式与通过文件的类似，但操作方法不同，比如通过串口、网口、采集设备等方式获取数据。为了叙述方便，在后续章节中，分别采用文件和数据接口来标志上述两种获取数据的方式。
本章首先介绍文件和数据接口的基本概念，其次给出MATLAB对文件和数据接口进行操作的基本思路，最后给出MATLAB支持的数据文件格式和数据接口类型。
1．1 文件
文件是一个逻辑概念，一个文件对应存储设备中的一系列数据块，这里的存储设备可以是硬盘、光盘、软盘、磁带等。一般情况下，操作系统采用统一的接口来操作不同存储设备中的文件。因此，除了存取速度之外，从文件中读取数据一般不需要考虑不同存储设备在硬件层面的差别。对利用MATLAB进行科学计算的工程师和科学家而言，文件的主要用途是存储数据。在操作文件时，最关键的问题有两个：一个是文件中数据的编码方式；另一个是文件中数据的组织结构。
计算机操作中存在一些基本的数据类型，例如8位无符号整型、16位无符号整型、单精度浮点型、双精度浮点型等。如果文件中的数据均以基本类型的形式存在，并且此基本类型用二进制表示，则将此类文件称为二进制文件。由于涉及的基本数据类型较多，而且每种数据类型的字节数不完全相同，因此从二进制文件中读取数据时必须了解文件的结构（至少计算机程序了解文件结构）。假定用户向文件中写入的数据（类型）依次为50（8位有符号整型）、3l000（工6位有符号整型）、123．456（32位单精度浮点型），则写入完成后，文件中对应的二进制数据如图l—l所示（采用十六进制表示）。其中第一个字节。x32表示第一个数据单元（即十进制数50），第二和第三个字节表示第二个数据单元（即十进制数3l000），剩余四个字节表示最后一个数据单元（即十进制数工23．456）。
除了二进制文件之外，另外一种文件类型即文本文件。文本文件中的数据也是以二进制形式存在，但只有一种数据类型即字符类型（单字节或双字节）。
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MATLAB是一款由美国MathW。rkS公司研发的商用数学软件。从1984年首次面向市场推出至今，MATLAB已经发展成为科学研究、高等教育、工程技术等领域最重要的数学软件之一。“数值计算”和“数据可视化”是MATLAB环境提供的最基本且应用最广泛的两类功能。无论是“数值计算”，还是“数据可视化”，数据都是重中之重。在实际工作中，很多MATLAB的使用者都有被“MATLAB环境下数据导入和导出问题”折磨的经历。合理地处理数据导入和导出问题，对提高MATLAB程序的开发效率和执行效率非常重要。
在MATLAB环境下，数据输入和输出一般通过两种方式进行，即文件和数据接口。文件操作的烦琐性在于如何应对纷繁复杂的数据格式。特别是在科学计算领域，数据格式的种类很多，文件结构复杂，在很多情况下都成为制约MATLAB程序效率的一大拦路虎。数据接口虽然大都是标准的，但M语言是解释性语言，在操作串口、网络接口等数据接口时需要利用MATLAB的工具箱或外部扩展。可以看出，MATLAB环境下的文件和数据接口操作具有很强的技巧性。然而，目前很难找到能系统介绍MATLAB环境下文件和数据接口操作的图书，互联网上相关内容繁多，但常常是针对某个具体问题而言的，缺乏系统性、概括性和全面性。高校学生、科研人员在刚开始使用MATLAB操作文件和数据接口时往往不能对症下药，不能迅速找到适合自己的技术和方法。
针对上述问题，笔者结合十多年在一MATLAB环境下软件开发的经捡撰写了这本书，以期系统、全面地介绍在MATLAB环境下对文件和数緩接口进行操作的技术和方法。使用MATLAB经常处理的科学数据，其文件格式复杂多变，既有标准的文件格式（如图像和多媒体文件），更有非标准的文件格式（如用户自己生成或存储的数据文件）。因此，对于MA7LAB使用者而言，关键是选择合适的方法来读／-5不同的文件格式。对于数据接口而言，多数情况下用户选择标准的数据接口，因此重点是通过MA丁LAB内置的工具箱和合理使用外部扩展（如MEX文件、动态链接库等）来对标准数据接口进行操作。
由于文件和数据接口是两类不同的读／-5数据的方式，因此全书按照先对各类文件读／-5进行介绍，再对各类数据接口操作进行介绍的思路进行编排。按照这种思路，全书可以划分为三个部分。
第一部分是基础知识部分，包含第工章和第2章。第工章介绍文件与数据接口的基本概念，给出MA7LAB操作文件和数据接口的基本思路。第2章是MA7LAB程序设计基础，介绍MA7LAB环境、M语言、常用的数据类型、面向对象的程序设计以及数据显示函数等。
第二部分是MA7LAB操作各类文件的方法，包含第3章至第8章。其中第3章介绍MA7LAB操作MAT文件的技术和方法。MA了文件是MA了LAB支持的标准二进制文件，该章给出多种导入、导出MA丁文件的方法，还给出在c／c+十程序中操作MA7文件的方法。第4章介绍MA丁LAB操作文本文件的方法，包括导入文本文件，将数据输出至文本文件，以及文本文件数据与MA7LAB阵列转换等内容。第5章介绍MA7LAB操作二进制文件的方法，包括二进制文件的低级操作函数，以及使用高级函数操作二进制多媒体文件。第6章介绍MA丁LAB操作EXCel文件和Word文件的方法，其中操作Excel文件的方法包括MAT—LAB函数、COM技术，以及MA7LAB提供的一款SpreadsheetLinkEX工具箱。操作Word文件则使用了COM组件技术。第7章介绍MA丁一LAB环境下内存映射文件的读／写，MA7LAB主要利用memmapfile对象来操作内存映射文件。第8章介绍MA丁LAB调用外部程序来操作文件的方法，主要包括三类：通过调用动态链接库、直接调用外部程序，以及调用ActiveX控件等。
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