第13章 MATLAB外部程序接口技术

第13章MATLAB外部程序接口技术13.1MATLAB与Office软件的混合使用13.2MATLAB数据接口13.3MATLAB与其他语言的接口13.1MATLAB与Office软件的混合使用为了在Word环境下调用MATLAB的计算功能，需要调用MATLAB的Notebook软件工具，它为Word提供M-Book.dot模板。利用该模板创建的Word文档通常称为M-Book文档。1．Notebook的安装与启动>>notebook-setup13.1.1在Word中使用MATLAB2．Notebook菜单项M-Book模板定义了Word与MATLAB进行通信的宏指令、文档样式和工具栏。3．单元的使用在MATLABNotebook中，凡是在Word与MATLAB之间进行传递的内容称为单元（cell），它是Notebook与MATLAB交互的基本单位。（1）输入输出单元定义输入单元的方法输入单元执行后产生蓝色的输出单元。（2）自动初始化单元（3）单元组4．计算区计算区（calczone）是一个由普通Word文本、输入单元和输出单元组成的连续区，用于描述某个具体的作业或问题。在计算区里，用户可以根据描述问题的需要，安排段落、标题、分栏，而不受计算区外的有关格式的约束。定义计算区的方法13.1.2在Excel中使用MATLAB通过SpreadsheetLink，可以在Excel工作区和MATLAB工作空间之间进行数据交换，也可以使用插件方式在Excel中调用MATLAB的算法。1．SpreadsheetLink的安装与启动2．SpreadsheetLink的操作（1）将Excel表格中的数据导出到MATLAB工作空间中（2）从MATLAB工作空间导入数据到Excel表格中（3）调用MATLAB函数进行运算13.2MATLAB数据接口MATLAB提供多种方法支持将磁盘文件和剪贴板中的数据导入到MATLAB的工作区，最简单的办法是使用数据导入向导（可通过在“主页”选项卡“变量”命令组中选择“导入数据”命令按钮或在命令行窗口执行uiimport命令来激活它），而在M文件中则可以使用MATLAB文件操作函数。13.2.1文件操作1．文件打开与关闭（1）fopen函数fid=fopen(filename,permission)r 以读方式打开一个文件。w

以写方式打开一个文件。a 打开一个文件，随后的操作可在该文件末尾添加数据r+ 以读和写方式打开一个文件fopen默认打开二进制文件，如果打开的是文本文件，则需在上述允许方式后加t，如rt、wt等。例如：F1=fopen('old.txt','rt')F2=fopen('new.dat','r+')（2）fclose函数fclose函数用于关闭已打开的文件，其调用格式为：status=fclose(fid)2．文件的读写（1）fscanf函数fscanf函数用于读取文本文件的内容，并按指定格式存入矩阵，其调用格式为：[A,count]=fscanf(fid,fmt,size)例如：x=fscanf(fid,'%5d',100);y=fscanf(fid,'%5d',[10,10]);（2）fprintf函数fprintf函数可以将数据按指定格式写入到文本文件中，其调用格式为：count=fprintf(fid,fmt,A)例13-1计算当x=[0.0，0.1，0.2，…，1.0]时，f(x)=ex的值，并将结果写入文件demo1.txt。程序如下：x=0:0.1:1;Y=[x;exp(x)];fid=fopen('demo1.txt','w');fprintf(fid,'%6.2f%12.8f\n',Y);fclose(fid);（3）fgetl与fgets函数除上述对文本文件进行读写操作的函数外，读取文本文件的函数还有fgetl和fgets，它们按行读取数据，其调用格式为：line=fgetl(fid)line=fgets(fid，nchar)例13-2读出例13-1生成的文件demo1.txt中的数据。fid=fopen('demo1.txt','r');while1line=fgetl(fid);ifline<0breakenddisp(line)endfclose(fid);（4）textscan函数如果一个文件中的数据全部由ASCII字符组成，且数据间有间隔符（如空格、逗号、分号、制表位），则文件称为有格式文件。有格式文件可以使用文本输入函数textscan读取数据，函数调用格式为：C=textscan(fid,fmt,N,param,value)例13-3假定文件textdemo.txt中有以下格式的数据：NameEnglishChineseMathmaticsWang 9998100Li 988970Zhang 809097Zhao 776587从该文件中将前3个数据读入到grades的程序段如下：fid=fopen('textdemo.txt','r');grades=textscan(fid,'%s%d%d%d',3,'headerlines',1);（5）fread函数该函数从文件中读入二进制数据，其调用格式为：[A,count]=fread(fid,size,precision,skip)例13-4假设文件alphabet.txt的内容是按顺序排列的26个大写英文字母，读取前5个字母的ASCII和这5个字符。程序如下：fid=fopen('alphabet.txt','r');c=fread(fid,5);frewind(fid);d=fread(fid,5,'*char');fclose(fid);（6）fwrite函数fwrite函数按照指定的数据类型将矩阵中的元素写入到文件中，其调用格式为：count=fwrite(fid,A,precision)例13-5建立一数据文件magic5.dat，用于存放5阶魔方阵。程序如下：fid=fopen('magic5.dat','w');cnt=fwrite(fid,magic(5),'int32');fclose(fid);3．数据文件定位（1）fseek函数该函数用于定位文件位置指针，其调用格式为：status=fseek(fid,offset,origin)例如：fseek(fid,0,-1) %指针指向文件头fseek(fid,-5,'eof') %指针指向文件尾前第5个字节（2）ftell函数该函数用来查询文件指针的当前位置，其调用格式为：position=ftell(fid)ftell函数的返回值为从文件头到指针当前位置的字节数。若返回值为-1，表示获取文件当前位置失败。例13-6下列程序执行后，变量four、position和three的值是多少？a=1:5;fid=fopen('fdat.bin','w');fwrite(fid,a,'int16');fclose(fid);fid=fopen('fdat.bin','r');status=fseek(fid,6,'bof');four=fread(fid,1,'int16');position=ftell(fid);status=fseek(fid,-4,'cof');three=fread(fid,1,'int16');status=fclose(fid);（3）feof函数该函数用来判断当前的文件位置指针是否到达文件尾部：status=feof(fid)当到达文件结束位置时，测试结果为1，否则返回0。（4）ferror函数用来查询最近一次输入或输出操作中的出错信息：message=ferror(fid)13.2.2MAT文件与应用1．MAT文件save命令可以将MATLAB系统内部数据保存为MAT文件，而load命令可以将磁盘上的MAT文件中的数据读入到MATLAB系统中。MATLAB提供的用于操作MAT文件的API函数封装于两个标准库文件中：libmat.lib和libmx.lib。前者用于对MAT文件的操作，后者用于对MAT文件中矩阵的操作2．C语言MAT函数用于在C程序中对MAT文件进行操作。3．MAT文件的基本操作在C程序中，通过指向MAT文件的指针对文件进行操作，定义指向MAT文件的指针的格式为：MATFile*mfp;（1）打开MAT文件mfp=matOpen(filename,mode)（2）读写MAT文件①

向MAT文件中写入一个矩阵。matPutVariable(mfp,name,mp)matPutArrayAsGlobal(mfp,mp)②

获取MAT文件中的变量列表。matGetDir(mfp,num)③

从MAT文件中读取一个矩阵。matGetVariable(mfp,name)（3）关闭MAT文件。matClose(mfp)4．mx函数在C程序中，使用MATLAB数据时还用到MATLAB提供的接口函数中的mx函数，以完成对mxArray对象的操作。MATLAB的矩阵运算是以mxArray结构体（C++中是mwArray类）为核心构建的。5．MAT文件操作举例例13-7创建对MAT文件进行操作的C程序。编译生成应用程序的两种方法。（1）利用MicrosoftVisualStudio2010集成环境（2）利用MATLAB编译器13.3MATLAB与其他语言的接口MEX（MATLABexecutable）动态链接函数接口是MATLAB调用其他语言程序的接口，通过mex命令将C、C++等语言编写的函数编译成动态链接程序，使之成为MATLAB的一个扩展函数。13.3.1MEX文件1．MEX函数MEX函数用于从MATLAB环境中获取必要的矩阵数据和相应信息。所有MEX函数均在MATLAB的子文件夹extern\include中的头文件mex.h得到声明。2．MEX文件的建立C语言的MEX文件的源程序由如下两个部分组成。（1）入口子程序（mexFunction）voidmexFunction(intnlhs,mxArray*plhs[],intnrhs,constmxArray*prhs[]){…}（2）计算子程序（computationalroutine）包含所有完成计算功能的程序代码，由入口子程序调用。例13-8编写求两个数的最小公倍数的C语言MEX文件。3．MEX文件的编译MEX文件的编译需要具备两个条件：一是要求已经安装MATLAB应用程序接口组件及其相应的工具，另一个是要求有合适的C语言编译器。MEX文件的编译使用mex命令，如果第一次使用，需要配置mex采用什么编译器。>>mex–setup编译上述MEX文件，在MATLAB命令行窗口下输入命令：>>mexc_mex.c13.3.2MATLAB引擎MATLAB引擎（engine）是用于和外部程序结合使用的一组函数和程序库，在C语言程序中利用MATLAB引擎来调用MATLAB中的函数。1．MATLAB引擎函数2．MATLAB引擎的使用首先需要将mxArray转换成MATLAB中可操作的形式。①将mxArray转换成MATLAB可理解的形式。一是用函数mxCreate来创建矩阵，然后用mxSetName