matlab与频谱分析.doc

一. 基本知识：1. 二进制文件与文本文件的区别：将文件看作是由一个一个字节(byte) 组成的， 那么文本文件中的每个字节的最高位都是0，也就是说文本文件使用了一个字节中的七位来表示所有的信息，而二进制文件则是将字节中的所有位都用上了。这就是两者的区别；接着，第二个问题就是文件按照文本方式或者二进制方式打开，两者会有什么不同呢？其实不管是二进制文件也好，还是文本文件也好，都是一连串的0和1，但是打开方式不同，对于这些0和1的处理也就不同。如果按照文本方式打开，在打开的时候会进行translate，将每个字节转换成ASCII码，而以按照二进制方式打开的话，则不会进行任何的translate；最后就是文本文件和二进制文件在编辑的时候，使用的方式也是不同的。譬如，你在记事本中进行文本编辑的时候，你进行编辑的最小单位是字节(byte)；而对二进制文件进行编辑的话，最小单位则是位(bit)，当然我们都不会直接通过手工的方式对二进制文件进行编辑了。从文件编码的方式来看，文件可分为ASCII码文件和二进制码文件两种：ASCII文件也称为文本文件，这种文件在磁盘中存放时每个字符对应一个字节，用于存放对应的ASCII码。例如，数5678的存储形式为： ASCII码：00110101 00110110 00110111 00111000 十进制码： 56 7 8 共占用4个字节。ASCII码文件可在屏幕上按字符显示，例如源程序文件就是ASCII文件，用DOS命令TYPE可显示文件的内容。由于是按字符显示，因此能读懂文件内容。二进制文件是按二进制的编码方式来存放文件的。例如，数5678的存储形式为：00010110 00101110 只占二个字节。二进制文件虽然也可在屏幕上显示，但其内容无法读懂。C系统在处理这些文件时，并不区分类型，都看成是字符流，按字节进行处理。输入输出字符流的开始和结束只由程序控制而不受物理符号(如回车符)的控制。因此也把这种文件称作“流式文件”。2. 文本模式(textmode)和二进制模式(binarymode)有什么区别? 流可以分为两种类型：文本流和二进制流。文本流是解释性的，最长可达255个字符，其中回车/换行将被转换为换行符“n”，（如果以文本方式打开一个文件，那么在读字符的时候，系统会把所有的rn序列转成n，在写入时把n转成rn ）。二进制流是非解释性的，一次处理一个字符，并且不转换字符。注： n一般会操作系统被翻译成行的结束，即LF(Line-Feed) r会被翻译成回车，即CR(Cariage-Return) 对于文本文件的新行，在UNIX上，一般用n(LF)来表示，Mac上用r(CR)来表示， Windows上是用nr(CR-LF)来表示。 通常，文本流用来读写标准的文本文件，或者将字符输出到屏幕或打印机，或者接受键盘的输入；而二进制流用来读写二进制文件(例如图形或字处理文档)，或者读取鼠标输入，或者读写调制解调器。如果用文本方式打开二进制文件，会把“0D 0A”自动变换成“n”来存在内存中。写入的时候反向处理。而二进制方式打开的话，就不会有这个过程。但是，Unicode/UTF/UCS格式的文件，必须用二进制方式打开和读写。-上述基础其实大可以略过，简言之，对用户来说：在 matlab 中存储成为二进制还是文本文件取决于fopen的方式，如果用wt，则存储为文本文件，这样用记事本打开就可以正常显示了；如果用w则存储为二进制文件，这样用记事本打开会出现小黑方块，要正常显示的话，可以用写字板或UltraEdit等工具打开。二. Matlab的I/O文件操作使用技巧和总结:1. Matlab 支持的I/O文件（对应“取/存”操作）类型：（所有文件I/O程序不需要特殊的工具箱）DescriptionThis table shows the file formats that the MATLAB software is capable of reading. File FormatExtensionFile ContentRead CommandReturnsText MATSaved MATLAB workspaceloadVariables in fileCSVComma-separated numberscsvreadDouble arrayDATFormatted textimportdataDouble arrayDLMDelimited textdlmreadDouble arrayTABTab-separated textdlmreadDouble arrayScientific DataCDFData in Common Data FormatcdfreadCell array of CDF recordsFITSFlexible Image Transport System datafitsreadPrimary or extension table dataHDF4Data in Hierarchical Data Format, version 4hdfreadHDF 4 or HDF-EOS 2 data setHDF5Data in Hierarchical Data Format, version 5hdf5readHDF5 or HDF-EOS 5 data setSpreadsheetXLSMicrosoft Excel worksheetxlsreadDouble or cell arrayWK1Lotus 123 worksheetwk1readDouble or cell arrayImageBMPBMP imageimreadTrue color or indexed imageCURCursor imageimreadIndexed imageGIFGIF imageimreadIndexed imageHDF4HDF4 imageimreadTrue color, grayscale, or indexed image(s)ICOIcon imageimreadIndexed imageJPEGJPEG imageimreadTrue color or grayscale imagePBMPBM imageimreadGrayscale imagePCXPCX imageimreadIndexed imagePGMPGM imageimreadGrayscale imagePNGPNG imageimreadTrue color, grayscale, or indexed imagePPMPPM imageimreadTrue color imageRASSUN raster imageimreadTrue color or indexedTIFFTIFF imageimreadTrue color, grayscale, or indexed image(s)XWDXWD imageimreadIndexed imageVideo (all platforms)AVIAVI movieavireadMATLAB movieVideo (Windowsand Mac platforms)AVIAVI moviemmreaderTrue color image(s)MPGMPEG 1mmreaderTrue color image(s)MPEGMPEG 1 and MPEG 2 videosmmreaderTrue color image(s)Video (Windows platform only)ASFWindows Media videommreaderTrue color image(s)ASXWindows Media videommreaderTrue color image(s)WMVWindows Media videommreaderTrue color image(s)Video (Mac platform only)3GP3GPP mobile videommreaderTrue color image(s)3G23GPP2 mobile videommreaderTrue color image(s)DVDigital video streammmreaderTrue color image(s)MP4MPEG-4 videommreaderTrue color image(s)M4VMPEG-4 videommreaderTrue color image(s)MOVQuicktime moviemmreaderTrue color image(s)Audio fileAUNeXT/SUN soundaureadSound data and sample rateSNDNeXT/SUN soundaureadSound data and sample rateWAVMicrosoft WAVE soundwavreadSound data and sample rate/support/tech-notes/1100/1102.html（注：从上表可以看到，matlab不支持doc格式的文档存取（因为doc文档包含很多格式控制符），请改用txt或者dat格式）2. Matlab 的I/O文件指南：/support/tech-notes/1600/1602.html以下是部分对应的中文译文：-转-本技术支持指南主要处理：ASCII, binary, and MAT files.要得到MATLAB中可用来读写各种文件格式的完全函数列表，可以键入以下命令：help iofunMATLAB中有两种文件I/O程序：high level and low level.High level routines:包括现成的函数，可以用来读写特殊格式的数据，并且只需要少量的编程。Low level routines:可以更加灵活的完成相对特殊的任务，需要较多的额外编程。High level routines 包括现成的函数，可以用来读写特殊格式的数据，并且只需要少量的编程。举个例子，如果你有一个包含数值和字母的文本文件（text file）想导入MATLAB，你可以调用一些low level routines自己写一个函数，或者是简单的用TEXTREAD函数。使用high level routines的关键是：文件必须是相似的（homogeneous），换句话说，文件必须有一致的格式。下面的段落描述一些high level file I/O routines并给出一些例子帮助理解概念。LOAD/SAVE主要的high level file I/O routines 是LOAD和SAVE函数。LOAD可以读MAT-file data或者用空格间隔的格式相似的ASCII data. SAVE可以将MATLAB变量写入MAT-file格式或者空格间隔的ASCII data。大多数情况下，语法相当简单。下面的例子用到数值由空格间隔的ASCII filesample_file.txt：1 5 4 16 85 43 2 6 86 8 4 32 190 7 8 7 65 9 81 2 3Example:用 LOAD and SAVE 读写数据Copy to clipboard-CODE:% Load the file to the matrix, M :M = load(sample_file.txt)% Add 5 to M :M = M +5% Save M to a .mat file called sample_file_plus5.mat:save sample_file_plus5 M% Save M to an ASCII .txt file called sample_file_plus5.txt :save sample_file_plus5.txt M -asciiUIGETFILE/UIPUTFILEUIGETFILE/UIPUTFILE是基于图形用户界面（GUI）的。会弹出对话框，列出当前目录的文件和目录，提示你选择一个文件。UIGETFILE让你选择一个文件来写（类似Windows 另存为选项？）。用UIGETFILE，可以选择已存在的文件改写，也可以输入新的文件名。两个函数的返回值是所选文件名和路径。Example:用 UIGETFILE 从当前目录选择一个 M-fileCopy to clipboard-CODE:% This command lists all the M-files in the current directory and% returns the name and path of the selected filefname,pname = uigetfile(*.m,Sample Dialog Box)注意: UIGETFILE 一次只能选择一个文件。UIIMPORT/IMPORTDATAUIIMPORT是一个功能强大，易于使用的基于GUI的high level routine，用于读complex data files。文件也必须是homogeneous。IMPORTDATA形成UIIMPORT的功能，不打开GUI。可以将IMPORTDATA用于函数或者脚本中，因为在函数或者脚本中基于GUI的文件导入机制并不理想。下面的例子用到包含几行文件头和文本、数值数据的文件sample_file2.txt：This is a file header.This is file is an example.col1 col2 col3 col4A 1 4 612.000B 1 4 613.000C 1 4 614.000D 1 4 615.000Example: Using IMPORTDATA to read in a file with headers, text, and numeric dataCopy to clipboard-CODE:% This reads in the file sample_file2.txt and creates a% structure D that contains both data and text data.% Note the IMPORTDATA command specifies a white space% as the delimiter of the file, but IMPORTDATA can usually% detect this on its ownD = importdata(sample_file2.txt,)% 原文有误？D = importdata(sample_file2.txt)可以通过访问结构D的数据和文本域，来看结构D中的真实值，例如输入：data = D.datatext = D.textdata可以用UIIMPORT读同一个文件并得到同样的结构.注意: 对于 ASCII data, 你必须检验导入向导正确的识别了列分隔符。TEXTREAD/STRREADTEXTREAD是一个强大的动态high level routine，设计用来读ASCII格式的文本和/或数值数据文件。STRREAD除是从字符串而不是文件读以外，类似于TEXTREAD。两个函数可以用许多参数来改变其具体的工作方式，他们返回读入指定输出的数据。他们有效的提供给你一个“两全其美”的方法，因为他们可以用一个命令读入混合的ASCII和数值数据（high level routines的做法），并且你可以改变他们以匹配你特定的应用（如同low level routines做到的）。例子：Copy to clipboard-CODE:Example 1: Using TEXTREAD to read in an entire file into a cell array% This command reads in the file fft.m into the cell array, filefile = textread(fft.m,%s,delimiter,n,whitespace,);Copy to clipboard-CODE:Example 2: Using STRREAD to read the words in a line% This command uses the cell array created in Example 1 to% read in each word of line 28 in file to a cell array, wordswords = strread(file28,%s,delimiter,)Copy to clipboard-CODE:Example 3: Using TEXTREAD to read in text and numeric data from a file with headers% This command skips the 2 header lines at the top of the file% and reads in each column to the 4 specified outputsc1 c2 c3 c4 = textread(sample_file2.txt,%s %s %s %s,headerlines,2)Copy to clipboard-CODE:Example 4: Using TEXTREAD to read in specific rows of text and numeric data from a file% This command reads in rows B and C of the file. The headerlines% property is used to move down to the desired starting row and the% read operation is performed 2 timesc1 c2 c3 c4 = textread(sample_file2.txt,.%s %s %s %s,2,headerlines,4)Copy to clipboard-CODE:Exampleoperatorc2 c3 c4 = textread(sample_file2.txt,%*s %d %d %f,headerlines,3)DLMREAD/DLMWRITE/CSVREADDLMREAD和DLMWRITE函数能够读写分隔的ASCII data，而不是用low level routines。他们比low level routines容易使用，Low level routines用几行代码实现的功能可以用DLMREAD/DLMWRITE简化成一行。CSVREAD用来读分隔符是逗号的文件，是DLMREAD的特殊情况。当读空格和Tab分隔的电子数据表文件时，DLMREAD特别有用。以sample_file.txt为例：Copy to clipboard-CODE:Example 1: Using DLMREAD to read in a file with headers, text, and numeric data% This reads in the file sample_file2.txt and creates a matrix, D,% with the numeric data this command specifies a white space as the% delimiter of the fileD = dlmread(sample_file.txt,)Copy to clipboard-CODE:Example 2: Using DLMREAD to extract the first 3 columns of the last 3 rows% This reads in the first 3 columns of the last 3 rows of% the data file sample_file.txtinto the matrix, D_partial.% 读文件 sample_file.txt 前3列后3行，到矩阵D_partial.D_partial = dlmread(sample_file.txt,2 0 4 2)Copy to clipboard-CODE:Example 3: Using DLMWRITE to write a comma delimited file% This creates a file called partialD.txt that consists of% the first 3 columns of the last 3 rows of data where each% element is separated by a commadlmwrite(partialD.txt,D_partial,)注意: 保证DLMREAD and DLMWRITE指定范围的指标从0开始，而不是从1开始。WK1READ/WK1WRITEWK1READ用来读Lotus123 电子数据表文件的数据；WK1WRITE用来写矩阵到Lotus123 电子数据表文件。XLSREADXLSREAD用来读Excel的数值和文本数据。-三. 具体例子分析：Matlab网站用两个例子非常详尽地介绍了各个命令的基本用法，实际中，面对手头上的数据，如何选用合适的命令呢？以下结合几个示例给出一些总结，大家举一反三就可以了：1. 纯数据（列数相同）：源文件：Copy to clipboard-CODE:0 3866.162 2198.938 141.1401 3741.139 2208.475 141.2522 3866.200 2198.936 141.1563 3678.048 2199.191 141.2304 3685.453 2213.726 141.2615 3728.769 2212.433 141.2776 3738.785 2214.381 141.2567 3728.759 2214.261 141.2288 3748.886 2214.299 141.2439 3748.935 2212.417 141.25310 3733.612 2226.653 141.23611 3733.583 2229.248 141.22312 3729.229 2229.118 141.186解答：对于这个txt文件，由于各行列数相同，故简单地使用load,importdata均可。2.字段名（中、英文字段均可）+数据：源文件：Copy to clipboard-CODE:CH0 CH1 CH2 CH30.000123 0.000325 0.000378 0.0005980.000986 0.000256 0.000245 0.000698解答：由于是记录的形式，因此各行列数必相同（缺少部分列时请自行在文件中补上 Inf 或 NaN），故直接使用 importdata 便可。3.注释（含有独立的数字串）+数据（列数相同）：问题：这个文件有4列,但前6行是文字说明,4列数字是从第8行开始的.现在我想把这个文件的前2列和文字说明提出来组成一个新的dat文件源文件：Copy to clipboard-CODE:Group 212.02.2006 LimeiSamplesCH1CH2CH30.0001230.000325 0.000378 0.0005980.0009860.000256 0.000245 0.000698目标文件：Copy to clipboard-CODE:Group 2 12.02.2006 LimeiSamples of datas: 50000CH0 CH10.000123 0.0003250.000986 0.000256解答：由于注释中含有独立的数字串，且注释部分没有明显的格式，这时候用importdata, load等高级命令直接读取会失败，用 textread, dlmwrite 等格式化命令也不太合适，因此只能使用低级命令进行读取。（当然了，可以跳过注释部分直接用高级命令读取数据，即：a b c d = textread(filename,%f %f %f %f,headerlines,4); ）。一个简单的、非通用的包含注释的读取方法如下：-转 and 改(by eight)-Copy to clipboard-CODE:clc;clear;fid = fopen(exp.txt, r);fid_n=fopen(ex.dat,w);while feof(fid) tline=fgetl(fid); if isempty(tline) if double(tline(1)=48 & double(tline(1)=48&double(tline(i)=57) flag=0; break; end end if flag=1 % 如果是数字行，把此行数据写入文件 fprintf(fidtmp,%sn,tline); endendendfclose(fidin);fclose(fidtmp);data=textread(tmpfile);delete(tmpfile);-另外，如果要求不高，也可以使用 textread 函数跳过注释部分进行读取，不过前提是需要事先知道文件内容的结构（即哪行是数据、哪行是注释）6.各列数据的分离：源文件：Copy to clipboard-CODE: 0 +47038.7 1.0509:26:07C 2 +46477.7 1.0309:28:38C 4 +44865.7 1.0409:28:48C 6 +41786.4 1.0309:28:56C 8 +39896.0 0.9709:29:03C 10 +37518.4 0.9309:29:15C 12 +35858.5 0.9209:29:30C 14 +46105.0 1.0309:30:21C 16 +46168.6 6.8909:30:30C 18 +48672.3 4.3309:30:40C 20 +49565.7 0.4909:30:48C 22 +49580.7 0.5309:30:55C 24 +49602.3 0.8409:31:03C 26 +49582.5 1.5109:31:11C 28 +49577.0 1.3909:31:19C 30 +49589.3 0.6109:31:27C 32 +49578.3 1.0609:31:29C 34 +49512.5 1.7709:31:38C解答：直接用 a,b,c,d,e,f=textread(yourfilename,%d %c %f %f %s %c); 便可四. 注意事项：1. 请在 matlab 中保持当前路径在该数据文件对应的目录下进行存取，否则，存取时请给出该数据文件的具体路径。2. 存取时，请给出该数据文件的全称（包括后缀名，读取mat文件时可省略）3. load data.txt和A=load(data.txt)的区别请参阅精华贴：原创写给学习 matlab 的新手们4. 请根据读写需要来打开文件，即根据你的需要来指定 fopen 的 permission 属性为读或写。如果只用 a 进行写入，就不能用 fread 读取。此时应该写完关闭文件，然后用 r 打开读取，或者直接用 a+ 进行同时读写操作。否则，会产生莫名其妙的问题！以下代码是一个错误的例子：Copy to clipboard-CODE:filename=e.dat;fid=fopen(filename,a);if fid pathlist.txt举例：dir d:list.txt然后在 matlab 中使用：filename = textread(sFileFullName,%s);把所有文件名读取到list细胞矩阵中，最后对filenamei便可得到各文件名。(2) 然后是读取文件名的数据并存储：假设每个文件对应的数据是m*n的，则：Copy to