MATLAB高级应用.ppt
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MATLAB高级应用.ppt
size为需要读取的数据个数
2020/4/7
MATLAB_高级应用
12
写格式化文件
fprintf命令：写入格式化数据 count=fprintf(fid,format,a) count为成功写入数据的个数； fid为文件指针，所指为二进制文件； a为矩阵数据，将a写到fid指向的文件； format为写入的格式；
2020/4/7
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17
文件定位
2. ftell命令：用来获取文件位置指针的当前位 置。pos=ftell(fid)
说明：pos指字节数，当前位置指针指 在此字节数之后。
3. frewind命令：用来将文件位置指针移到文 件的开头。
frewind(fid)
4. feof命令：用来测试位置指针是否在文件结 束位置，如果是则返回1，否则返回0。
MATLAB_高级应用
11
读格式化文件数据
fscanf命令 ：读格式化文件数据。
[a,count]=fscanf(fid,format,size) a返回读取的数据； count为成功读取的数据元素个数； fid为文件指针，所指为需要读取的格式
化文件；
format指定读取数据格式，以“%”开头 (与C语言类似)；
MATLAB高级应用
MATLAB应用接口 文件的输入输出 Notebook
2020/4/7
MATLAB_高级应用
1
MEX 文件
MEX即MATLAB可执行程序。 MEX文件是 由C或FORTRAN程序编译生成的, 用mex命令。 也可以由M文件经由C源代码生成，用mcc-x命令。
MEX 文 件 在 Windows 系 统 是 扩 展 名 为 DLL 的动态链接库，类似于MATLAB的内部函数，在 M文件中可以直接调用。
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饼图
展示部分与整体的关系，通过扇形面积或角度表 示占比。
三维图形
01
02
03
04
三维散点图
在三维空间中展示两个变量之 间的关系，通过点的位置展示
数据。
三维曲面图
通过曲面表示两个或多个变量 之间的关系，可以展示数据的
分布和趋势。
三维等高线图
表示三维空间中数据的分布和 变化，通过等高线的形状和密
集程度展示数据。
处理运行过程中出现的错误和 异常情况。
通过优化算法和代码结构，提 高程序的运行效率。
对代码进行重新组织，使其更 易于阅读和维护。
03
MATLAB可视化
绘图基础
散点图
描述两个变量之间的关系，通过点的分布展示数 据。
条形图
比较不同类别的数据大小，通过条形的长度或高 度进行比较。
折线图
展示时间序列数据或多个变量之间的关系，通过 线条的走势呈现数据变化。
控制系统仿真
使用MATLAB进行控制系统仿真 ，模拟系统动态性能。
控制系统优化
对控制系统进行优化设计，如权 重优化、多目标优化等。
THANK YOU
感谢聆听
对图像进行几何变换，如缩放、旋转、平移 等操作。
动画制作
帧动画
通过一系列静态图像的连续播放，形 成动态效果。
路径动画
让对象沿指定路径移动，形成动态效 果。
变形动画
让对象从一个形状逐渐变形为另一个 形状，形成动态效果。
交互式动画
允许用户通过交互操作控制动画的播 放、暂停、回放等操作。
04
MATLAB在科学计算中的应用
对函数进行数值积分和微分， 用于解决定积分和微分方程问 题。
数值优化
展示部分与整体的关系，通过扇形面积或角度表 示占比。
三维图形
01
02
03
04
三维散点图
在三维空间中展示两个变量之 间的关系，通过点的位置展示
数据。
三维曲面图
通过曲面表示两个或多个变量 之间的关系，可以展示数据的
分布和趋势。
三维等高线图
表示三维空间中数据的分布和 变化，通过等高线的形状和密
集程度展示数据。
处理运行过程中出现的错误和 异常情况。
通过优化算法和代码结构，提 高程序的运行效率。
对代码进行重新组织，使其更 易于阅读和维护。
03
MATLAB可视化
绘图基础
散点图
描述两个变量之间的关系，通过点的分布展示数 据。
条形图
比较不同类别的数据大小，通过条形的长度或高 度进行比较。
折线图
展示时间序列数据或多个变量之间的关系，通过 线条的走势呈现数据变化。
控制系统仿真
使用MATLAB进行控制系统仿真 ，模拟系统动态性能。
控制系统优化
对控制系统进行优化设计，如权 重优化、多目标优化等。
THANK YOU
感谢聆听
对图像进行几何变换，如缩放、旋转、平移 等操作。
动画制作
帧动画
通过一系列静态图像的连续播放，形 成动态效果。
路径动画
让对象沿指定路径移动，形成动态效 果。
变形动画
让对象从一个形状逐渐变形为另一个 形状，形成动态效果。
交互式动画
允许用户通过交互操作控制动画的播 放、暂停、回放等操作。
04
MATLAB在科学计算中的应用
对函数进行数值积分和微分， 用于解决定积分和微分方程问 题。
数值优化
MATLAB的学科应用ppt课件
G2 = zpk([0 -2],-10,1);
Cloop = feedback(G1, G2); %构造闭环系统的传递函数
step(Cloop);
%求系统的阶跃响应
hold on;
impulse(Cloop, 'r-.'); %求系统的冲激响应
legend('Step','Impulse','--','r-.');
表 12.3 函数名
tf ss zpk t fdat a ssdat a zpkdat a
MA TLAB 常用模型转换函数
函数功能
函数名
建立传递 函数模 型
series
建立状态 方程模 型
parallel
建立零极 点增益 模型
feedback
获取传递 函数模 型参数
set
获取状态 方程模 型参数
get
设在计划期内生产这3种产品的 产量为x1、x2、x3，用Z表示 利润，则有 Z = 40x1 + 30x2 + 50x3。在安 排3种产品的计划时，不得超过 设备A、B的可用工时，材料消 耗总量不得超过材料C、D的供 应量，生产的产量不能小于零。
企业的目标是要使利润达到最 大，这个问题的数学模型为
m ax Z 40 x1 30 x2 50 x3
• 此题也可使用优化工具的GUI来求解。
9
2．线性规划
研究线性约束条件下线性目标函数的极值问题的数学理论和方法，用线性规划求解的典型
问题有运输问题、生产计划问题、配套生产问题、下料和配料问题等。线性规划问题的标准形
式为
min f (x)
s.t． A x ≤ b
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矩阵的数学运算
总结词
详细描述
总结词
详细描述
掌握矩阵的数学运算，如求逆 、求行列式、求特征值等。
在MATLAB中，可以使用inv() 函数来求矩阵的逆，使用det() 函数来求矩阵的行列式，使用 eig()函数来求矩阵的特征值。 例如，A的逆可以表示为 inv(A)，A的行列式可以表示 为det(A)，A的特征值可以表 示为eig(A)。
• 总结词：了解特征值和特征向量的概念及其在矩阵分析中的作用。 • 详细描述：特征值和特征向量是矩阵分析中的重要概念。特征值是满足Ax=λx的标量λ和向量x，特征向量是与特征值对
应的非零向量。特征值和特征向量在许多实际问题中都有应用，如振动分析、控制系统等。
04
MATLAB图像处理
图像的读取与显示
变量定义
使用赋值语句定义变量，例如 `x = 5`。
矩阵操作
学习如何创建、访问和操作矩 阵，例如使用方括号 `[]`。
函数编写
学习如何创建自定义函数来执 行特定任务。
02
MATLAB编程
变量与数据类型
01
02
03
变量命名规则
MATLAB中的变量名以字 母开头，可以包含字母、 数字和下划线，但不应与 MATLAB保留字冲突。
了解矩阵的数学运算在实际问 题中的应用。
矩阵的数学运算在许多实际问 题中都有应用，如线性方程组 的求解、矩阵的分解、信号处 理等。通过掌握这些运算，可 以更好地理解和解决这些问题 。
矩阵的分解与特征值
• 总结词：了解矩阵的分解方法，如LU分解、QR分解等。
• 详细描述：在MATLAB中，可以使用lu()函数进行LU分解，使用qr()函数进行QR分解。这些分解方法可以将一个复杂的 矩阵分解为几个简单的部分，便于计算和分析。
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转置
可以使用`'`运算符对矩阵进行 转置。
矩阵高级运算
01
逆矩阵
可以使用`inv`函数求矩阵的逆矩阵 。
行列式
可以使用`det`函数求矩阵的行列式 。
03
02
特征值和特征向量
可以使用`eig`函数求矩阵的特征值 和特征向量。
秩
可以使用`rank`函数求矩阵的秩。
04
04
matlab绘图功能
绘图基本命令
控制设计
MATLAB提供了控制系统设计和分析 工具箱，可以方便地进行控制系统的 建模、分析和优化。
03
信号处理
MATLAB提供了丰富的信号处理工具 箱，可以进行信号的时域和频域分析 、滤波器设计等操作。
05
04
图像处理
MATLAB提供了图像处理工具箱，可 以进行图像的增强、分割、特征提取 等操作。
02
matlab程序调试技巧分享
01
调试模式
MATLAB提供了调试模式，可以 逐行执行代码，查看变量值，设 置断点等。
日志输出
02
03
错误处理
通过使用fprintf函数，可以在程 序运行过程中输出日志信息，帮 助定位问题。
MATLAB中的错误处理机制可以 帮助我们捕获和处理运行时错误 。
matlab程序优化方法探讨
显示结果
命令执行后，结果将在命令窗口中显示。
保存结果
可以使用`save`命令将结果保存到文件中。
matlab变量定义与赋值
定义变量
使用`varname = value`格式定义变 量，其中`varname`是变量名， `value`是变量的值。
赋值操作
使用`=`运算符将值赋给变量。例如 ，`a = 10`将值10赋给变量a。
可以使用`'`运算符对矩阵进行 转置。
矩阵高级运算
01
逆矩阵
可以使用`inv`函数求矩阵的逆矩阵 。
行列式
可以使用`det`函数求矩阵的行列式 。
03
02
特征值和特征向量
可以使用`eig`函数求矩阵的特征值 和特征向量。
秩
可以使用`rank`函数求矩阵的秩。
04
04
matlab绘图功能
绘图基本命令
控制设计
MATLAB提供了控制系统设计和分析 工具箱，可以方便地进行控制系统的 建模、分析和优化。
03
信号处理
MATLAB提供了丰富的信号处理工具 箱，可以进行信号的时域和频域分析 、滤波器设计等操作。
05
04
图像处理
MATLAB提供了图像处理工具箱，可 以进行图像的增强、分割、特征提取 等操作。
02
matlab程序调试技巧分享
01
调试模式
MATLAB提供了调试模式，可以 逐行执行代码，查看变量值，设 置断点等。
日志输出
02
03
错误处理
通过使用fprintf函数，可以在程 序运行过程中输出日志信息，帮 助定位问题。
MATLAB中的错误处理机制可以 帮助我们捕获和处理运行时错误 。
matlab程序优化方法探讨
显示结果
命令执行后，结果将在命令窗口中显示。
保存结果
可以使用`save`命令将结果保存到文件中。
matlab变量定义与赋值
定义变量
使用`varname = value`格式定义变 量，其中`varname`是变量名， `value`是变量的值。
赋值操作
使用`=`运算符将值赋给变量。例如 ，`a = 10`将值10赋给变量a。
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控制流语句
使用条件语句（如if-else）和 循环语句（如for）来控制程序 流程。
变量定义
使用赋值语句定义变量，例如 `a = 5`。
矩阵运算
使用矩阵进行数学运算，如加 法、减法、乘法和除法等。
函数编写
创建自定义函数来执行特定任 务。
02
MATLAB编程语言基础
变量与数据类型
变量命名规则
数据类型转换
编辑器是一个文本编辑器 ，用于编写和编辑 MATLAB脚本和函数。
工具箱窗口提供了一系列 用于特定任务的工具和功 能，如数据可视化、信号 处理等。
工作空间窗口显示当前工 作区中的变量，可以查看 和修改变量的值。
MATLAB基本操作
数据类型
MATLAB支持多种数据类型， 如数值型、字符型和逻辑型等 。
04
MATLAB数值计算
数值计算基础
01
02
03
数值类型
介绍MATLAB中的数值类 型，包括双精度、单精度 、复数等。
变量赋值
讲解如何给变量赋值，包 括标量、向量和矩阵。
运算符
介绍基本的算术运算符、 关系运算符和逻辑运算符 及其优先级。
数值计算函数
数学函数
列举常用的数学函数，如 三角函数、指数函数、对 数函数等。
矩阵的函数运算
总结词：MATLAB提供了许多内置函 数，可以对矩阵进行各种复杂的运算
。
详细描述
矩阵求逆：使用 `inv` 函数求矩阵的 逆。
特征值和特征向量：使用 `eig` 函数 计算矩阵的特征值和特征向量。
行列式值：使用 `det` 函数计算矩阵 的行列式值。
矩阵分解：使用 `factor` 和 `expm` 等函数对矩阵进行分解和计算指数。
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汇报人：可编辑
2023-12-24
目录
• MATLAB基础 • MATLAB编程 • MATLAB矩阵运算 • MATLAB数值计算 • MATLAB可视化 • MATLAB应用实例
01
CATALOGUE
MATLAB基础
MATLAB简介
MATLAB定义
MATLAB应用领域
菜单栏
包括文件、编辑、查看、主页 、应用程序等菜单项。
命令窗口
用于输入MATLAB命令并显示 结果。
MATLAB主界面
包括命令窗口、当前目录窗口 、工作空间窗口、历史命令窗 口等。
工具栏
包括常用工具栏和自定义工具 栏。
工作空间窗口
显示当前工作区中的变量。
MATLAB基本操作
变量定义
使用变量名和赋值符号（=）定义变 量。
详细描述
直接输入：在 MATLAB中，可以直 接通过输入矩阵的元 素来创建矩阵。例如 ，`A = [1, 2, 3; 4, 5, 6; 7, 8, 9]`。
使用函数创建： MATLAB提供了多种 函数来创建特殊类型 的矩阵，如`eye(n)`创 建n阶单位矩阵， `diag(v)`创建由向量v 的元素构成的对角矩 阵。
使用bar函数绘制柱状图 ，可以自定义柱子的宽
度、颜色和标签。
使用pie函数绘制饼图， 可以自定义饼块的比例
和颜色。
三维绘图
01
02
03
04
三维线图
使用plot3函数绘制三维线图 ，可以展示三维空间中的数据
点。
三维曲面图
使用surf函数绘制三维曲面图 ，可以展示三维空间中的曲面
。
三维等高线图
汇报人：可编辑
2023-12-24
目录
• MATLAB基础 • MATLAB编程 • MATLAB矩阵运算 • MATLAB数值计算 • MATLAB可视化 • MATLAB应用实例
01
CATALOGUE
MATLAB基础
MATLAB简介
MATLAB定义
MATLAB应用领域
菜单栏
包括文件、编辑、查看、主页 、应用程序等菜单项。
命令窗口
用于输入MATLAB命令并显示 结果。
MATLAB主界面
包括命令窗口、当前目录窗口 、工作空间窗口、历史命令窗 口等。
工具栏
包括常用工具栏和自定义工具 栏。
工作空间窗口
显示当前工作区中的变量。
MATLAB基本操作
变量定义
使用变量名和赋值符号（=）定义变 量。
详细描述
直接输入：在 MATLAB中，可以直 接通过输入矩阵的元 素来创建矩阵。例如 ，`A = [1, 2, 3; 4, 5, 6; 7, 8, 9]`。
使用函数创建： MATLAB提供了多种 函数来创建特殊类型 的矩阵，如`eye(n)`创 建n阶单位矩阵， `diag(v)`创建由向量v 的元素构成的对角矩 阵。
使用bar函数绘制柱状图 ，可以自定义柱子的宽
度、颜色和标签。
使用pie函数绘制饼图， 可以自定义饼块的比例
和颜色。
三维绘图
01
02
03
04
三维线图
使用plot3函数绘制三维线图 ，可以展示三维空间中的数据
点。
三维曲面图
使用surf函数绘制三维曲面图 ，可以展示三维空间中的曲面
。
三维等高线图
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图像基本操作
进行图像的裁剪、缩放、旋转等基本操作，以满 足图像处理的需求。
图像处理特效
应用滤波、边缘检测、色彩空间转换等图像处理 技术，提升图像质量或提取图像特征。
程序设计与优化
05
M文件编程基础
M文件概述
01
M文件是MATLAB中用于存储代码和数据的文本文件，具有.m
扩展名。
脚本文件与函数文件
稀疏矩阵压缩
通过压缩存储方式节省内存空间。
稀疏矩阵运算
支持基本的四则运算和矩阵函数。
稀疏矩阵应用
在数值计算、图像处理等领域有广泛应用。
数值计算与函数分
03
析
多项式运算及函数拟合
多项式表示与运算
介绍如何在MATLAB中创建多项 式、进行多项式四则运算以及多
项式求值。
函数拟合方法
详细阐述最小二乘法、梯度下降法 等函数拟合方法，并给出相应的 MATLAB实现代码。
使用plot3、mesh、surf等函数 绘制三维曲线、曲面图。
三维图形视角调整
通过view、rotate等函数调整三 维图形的观察角度，以便更好地
展示数据特征。
三维图形样式设置
设置颜色映射、透明度、光照效 果等，提升三维图形的视觉效果
。
特殊图形绘制技巧
极坐标与对数坐标绘图
使用polar、semilogx、semilogy等函数绘制极坐标图和对数坐 标图，适应不同类型的数据展示需求。
使用`dsolve`命令求解常微分方程，使用 `pdepe`等命令求解偏微分方程，分析物理 现象和工程问题。
MATLAB高级功能
07
与应用
MATLAB编译器使用指南
MATLAB编译器介绍
进行图像的裁剪、缩放、旋转等基本操作，以满 足图像处理的需求。
图像处理特效
应用滤波、边缘检测、色彩空间转换等图像处理 技术，提升图像质量或提取图像特征。
程序设计与优化
05
M文件编程基础
M文件概述
01
M文件是MATLAB中用于存储代码和数据的文本文件，具有.m
扩展名。
脚本文件与函数文件
稀疏矩阵压缩
通过压缩存储方式节省内存空间。
稀疏矩阵运算
支持基本的四则运算和矩阵函数。
稀疏矩阵应用
在数值计算、图像处理等领域有广泛应用。
数值计算与函数分
03
析
多项式运算及函数拟合
多项式表示与运算
介绍如何在MATLAB中创建多项 式、进行多项式四则运算以及多
项式求值。
函数拟合方法
详细阐述最小二乘法、梯度下降法 等函数拟合方法，并给出相应的 MATLAB实现代码。
使用plot3、mesh、surf等函数 绘制三维曲线、曲面图。
三维图形视角调整
通过view、rotate等函数调整三 维图形的观察角度，以便更好地
展示数据特征。
三维图形样式设置
设置颜色映射、透明度、光照效 果等，提升三维图形的视觉效果
。
特殊图形绘制技巧
极坐标与对数坐标绘图
使用polar、semilogx、semilogy等函数绘制极坐标图和对数坐 标图，适应不同类型的数据展示需求。
使用`dsolve`命令求解常微分方程，使用 `pdepe`等命令求解偏微分方程，分析物理 现象和工程问题。
MATLAB高级功能
07
与应用
MATLAB编译器使用指南
MATLAB编译器介绍
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2020/4/7
MATLAB_高级应用
6
创建EXE文件
mbuild命令把C文件生成EXE文件 mcc命令把M文件生cc-B sglcpp
2020/4/7
MATLAB_高级应用
7
文件的操作
打开文件 fopen 读写操作 关闭文件 fclose
2020/4/7
MATLAB_高级应用
9
文件打开模式
‘r’：只读文件 'r+'：读写文件 'w'：删除已存在文件内容或建立新文件，并
只写文件
'w+'：删除已存在文件内容或建立新文件， 并读写文件
'a'：以只写方式建立并打开一个新文件或打 开一个已存在的文件，只能在文件末尾添 加内容
‘a+’：以读写方式建立并打开一个新文件或 打开一个已存在的文件，在文件末尾添加 内容。
数据的精度，即数据类型；
skip为每读取一个数据后跳过的字节数。
2020/4/7
MATLAB_高级应用
15
写二进制数据
fwrite命令为写二进制数据。 count=fwrite(fid,a,precision,skip) count为成功写入数据的个数； fid为文件指针； a为矩阵数据； precision和skip参数含义与fread命令相 同。
MATLAB_高级应用
11
读格式化文件数据
fscanf命令 ：读格式化文件数据。
[a,count]=fscanf(fid,format,size) a返回读取的数据； count为成功读取的数据元素个数； fid为文件指针，所指为需要读取的格式
化文件；
format指定读取数据格式，以“%”开头 (与C语言类似)；
4
MEX 文件与EXE文件
MEX文件与EXE文件的区别 MEX文件只能在MATLAB环境中运行；当调
用MEX文件时会与MATLAB的解释器进行动 态链接。 而EXE文件是可以独立于MATLAB环境运行的。
2020/4/7
MATLAB_高级应用
5
由M函数文件创建C MEX文件
使用“mcc –x”命令 以上命令中的-x选项表示由M文件 转换为C源文件后，自动调用mex命 令把C源文件转换为MEX文件。
2020/4/7
MATLAB_高级应用
10
关闭文件
status=fclose(fid) %关闭文件指针所指的文件 status=fclose('all') %关闭所有打开的文件
说明：status为关闭文件指针所指文件 的状态，如果成功则返回0，如果失败则返 回-1；fid为所打开的文件指针。
2020/4/7
2020/4/7
MATLAB_高级应用
14
读二进制数据
fread命令为读二进制数据
[a,count]=fread(fid,size,precision,skip) a为矩阵数据； count为成功读取的数据元素个数； fid为文件指针； size需要读取的数据个数； precision为一个字符串，用来指定读取
2020/4/7
MATLAB_高级应用
16
文件定位
1. fseek命令：用来移动文件位置指针 status=fseek(fid,offset,origin) fid为文件指针； offset指定移动的字节数； status为返回值； origin指定移动位置指针的参考起点：
'bof' 或-1：文件的开头 'cof' 或0：文件的当前位置 'eof' 或1：文件的末尾。
size为需要读取的数据个数
2020/4/7
MATLAB_高级应用
12
写格式化文件
fprintf命令：写入格式化数据 count=fprintf(fid,format,a) count为成功写入数据的个数； fid为文件指针，所指为二进制文件； a为矩阵数据，将a写到fid指向的文件； format为写入的格式；
2020/4/7
MATLAB_高级应用
2
MEX文件的应用： (1) 对于已存在的C或FORTRAN子程序，可 以通过编译生成MEX文件，在MATLAB环 境中直接调用，而不必重新编写M文件。 (2) 由于MATLAB是解释性语言，运行如for 等循环体时，会出现速度十分缓慢的现象， 为了能提高速度，往往要使用MEX程序。
……
MATLAB中，如果有同名文件则调用顺序是 MEX、DLL、M文件。
2020/4/7
MATLAB_高级应用
3
MATLAB编译器功能
使M文件生成MEX文件 使M文件生成EXE文件 产生C MEX的S函数 产生C共享库（Windows中称为动态链 接库DLL）或C++静态库。
2020/4/7
MATLAB_高级应用
MATLAB高级应用
MATLAB应用接口 文件的输入输出 Notebook
2020/4/7
MATLAB_高级应用
1
MEX 文件
MEX即MATLAB可执行程序。 MEX文件是 由C或FORTRAN程序编译生成的, 用mex命令。 也可以由M文件经由C源代码生成，用mcc-x命令。
MEX 文 件 在 Windows 系 统 是 扩 展 名 为 DLL 的动态链接库，类似于MATLAB的内部函数，在 M文件中可以直接调用。
2020/4/7
MATLAB_高级应用
13
fgetl和fgets命令
fgetl 和 fgets 命 令 ： 读 取 文 件 的 下 一 行 ， 并 将 该行的ASCII字符转换成字符串。 tline=fgetl(fid) 读取文件的下一行，不包括换行符 tline=fgets(fid) 读取文件的下一行，包括换行符 tline=fgets(fid,nchar) 限制读取文件字符个数
2020/4/7
MATLAB_高级应用
8
打开文件
fid = fopen(filename,permission) 以指定格 式打开文件
[fid,message] = fopen(filename,permission) 返回打开文件的信息 fid为返回的文件指针(File Identifier) ； message用来显示打开文件的信息； filename为文件名，是字符串； permission为指定文件的打开模式。