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第5 章 chapter5 
MATLAB科学计算
本章学习目标
● 了解低级输入/输出函数的使用方法; 
● 了解常用最优化问题处理的基本函数和方法; 
● 掌握多项式运算、线性和非线性方程组的求解方法; 
● 掌握格式化数据文件输入/输出函数的使用方法; 
● 熟练掌握数值、符号微积分函数的使用方法; 
● 熟练掌握常用插值和拟合函数的操作方法。
在解决实际和科研工作问题中,用户往往会遇到各种各样的数学计算,如多项式处
理、方程组求解、微积分、插值与拟合等,这些计算常常难以通过手工运算获得精确的结
果,必须借助计算机编制相应的程序来实现。此外,在进行数据处理前,用户也需通过一
定的方法将数据读入MATLAB,并对数据分布有基本的了解。MATLAB为解决此类问
题提供了一个很好的计算平台,同时提供了相当丰富的数学运算,使得用户可以更加专
注于对实际数学问题的求解。
5.1　数据读写
在实际工作中,经常需要将外部数据和文件读入到MALTAB中,或将运算结果写
入磁盘文件中。根据文件性质,可将其分为格式化数据(如TXT、XLS、CSV 等)和低级
文件(如二进制文件)。下面将分别介绍各类常用文件的数据读写函数。
5.1.1 文本文件
MATLAB中可用于读取文本文件数据的函数包括textread和textscan函数,其中
textread函数接收参数为文件名(或文件路径),且返回结果需要根据数据中列的数量指
定相应数量的接收变量;而textscan函数则必须用fopen函数打开,即接收的参数为文件
句柄,结果则返回到一个指定的单元数组中。下面将分别介绍。

2 12 ◆M ATLAB 程序设计与综合应用
1.textread函数
MATLAB提供了textread函数用于读取文本文件中的数据,调用格式如下。 
[A,B,C,...]=textread(filename,format) 
以指定的format将数据从文件filename读入到A、B、C等变量中,直到整个文件读
取完毕。将filename和format输入指定为字符向量或字符串标量。textread对于读取
已知格式的文本文件非常有用,也可处理固定格式文件和任意格式文件。 
textread 
可对输入中的字符组进行匹配和转换。每个输入字段都定义为一组连续延伸的非
空白字符,这些字符延伸到下一个空白字符或分隔符,或者到达最大字段宽度时停止。
重复的分隔符为有效字符,而重复的空白字符视为一个字符。 
[A,B,C,...]=textread(filename,format,N) 
读取数据,重用格式设定符format中指定的格式N 次,其中N 是大于零的整数。如
果N 小于零,textread将读取整个文件。 
[...]=textread(...,param,value,...) 
使用param/value对组自定义textread。 
format 输入
指定为字符向量或字符串向量,用于确定返回参数的数量和类型。返回参数的数量
是format的内容所指示的项目数。format支持部分转换设定符和C语言fscanf例程约
定。format中的空白字符将被忽略。
textread函数的format参数选项如表5-1所示,param 参数选项如表5-2所示。
表5-1 textread函数中format参数选项
格 式操 作输 出
字面值
忽略匹配的字符。例如,在Dept后跟一个数字(用作部门编
号)的文件中,要跳过Dept并仅读取该数字,需在格式设定
符format中使用Dept 
无
%d 读取有符号整数值双精度数组
%u 读取整数值双精度数组
%f 读取浮点值双精度数组
%s 读取以空白或分隔符分隔的文本字符向量元胞数组
%q 读取带双引号的文本,并忽略引号字符向量元胞数组
%c 读取包括空白在内的字符字符数组
%[...] 读取包含方括号中指定的字符的最长字符组字符向量元胞数组

第◆5 章　MATLAB 科学计算2 13 
续表
格 式操 作输 出
%[^...] 读取包含非方括号中指定字符的最长非空字符组字符向量元胞数组
%*... 忽略*指定的匹配字符无输出
%w... 读取w指定的字段宽度。%f格式支持%w.pf,其中w是字段
宽度,p是精度
表5-2 textread函数中param 参数选项
参 数数 值作 用
bufsize 正整数指定最大字符创长度(字节),默认4095 
commentstyle MATLAB 忽略%后的字符
commentstyle c 忽略#后的字符
commentstyle C++ 忽略//后的字符
delimiter 1个或多个字符元素间的分隔符
emptyvalue 空值空值替代符,默认为0 
endofline 单个字符或\r\n 行结束符
expchars 指数字符默认为e或E 
headerlines 正整数忽略文件开始的行数
whitespace 
‘’ 空格
\b 退格
\n 换行
\r 回车
\t Tab键 
【例5-1】 用textread函数读取数据。
(1)用格式控制符读取所有字段。%Chapter5_1.dat的第一行如下: 
Sally Level1 12.34 45 Yes 
>> [names, types, x, y, answer]=textread('Chapter5_1.dat',… 
'%s %s %f %d %s', 1) 
names= 
'Sally' 
types= 
'Level1' 
x= 
12.3400 
y=

2 14 ◆M ATLAB 程序设计与综合应用 
45 
answer= 
'Yes' 
(2)用格式控制符读取数据,但忽略数值。 
>> [names, types, y, answer]=textread('Chapter5_1.dat',… 
'%9c %6s %*f %2d %3s', 1) 
names= 
Sally 
types= 
'Level1' 
y= 
45 
answer= 
'Yes' 
(3)用格式控制符读取数据,但忽略匹配字符。 
>> [names, typenum, x, y, answer]=textread('Chapter5_1.dat',… 
'%s Level%d %f %d %s', 1) 
names= 
'Sally' 
typenum= 
1 
x= 
12.3400 
y= 
45 
answer= 
'Yes' 
(4)用格式控制符读取数据,但指定值给空值,Chapter5_2.txt文件内的数据如下: 
1,2,3,4,,6 
7,8,9,,11,12 
>> data=textread('Chapter5_2.txt', '', 'delimiter', ',', 'emptyvalue', NaN); 
data= 
1 2 3 4 NaN 6 
7 8 9 NaN 11 12 
2.textscan函数
MATLAB提供的textscan函数也可用于从文本文件或字符串中读取数据,调用格
式如下。 
C=textscan(fileID,formatSpec)

第◆5 章　MATLAB 科学计算2 15 
将已打开的文本文件中的数据读取到元胞数组C。该文本文件由文件标识符fileID 
指示。使用fopen可打开文件并获取fileID 值。完成文件读取后,请调用fclose(fileID) 
来关闭文件。 
textscan 
尝试将文件中的数据与formatSpec中的转换设定符匹配。textscan函数在整个文
件中按formatSpec重复扫描数据,直至formatSpec找不到匹配的数据时才停止。 
C=textscan(fileID,formatSpec,N) 
按formatSpec读取文件数据N 次,其中N 是一个正整数。要在N 个周期后从文件
读取其他数据,请使用原fileID再次调用textscan进行扫描。如果通过调用具有相同文
件标识符(fileID)的textscan恢复文件的文本扫描,则textscan将在上次终止读取的点
处自动恢复读取。 
C=textscan(chr,formatSpec) 
将字符向量chr中的文本读取到元胞数组C 中。从字符向量读取文本时,对
textscan的每一次重复调用都会从开头位置重新开始扫描。要从上次位置重新开始扫
描,需要指定position输出参数。 
textscan 
尝试将字符向量chr中的数据与formatSpec中指定的格式匹配。 
C=textscan(chr,formatSpec,N) 
按formatSpecN 次,其中N 是一个正整数。 
C=textscan(___,Name,Value) 
使用一个或多个Name,Value对组参数以及上述语法中的任何输入参数来指定
选项。 
[C,position]=textscan(___) 
在扫描结束时返回文件或字符向量中的位置作为第二个输出参数。对于文件,该值
等同于调用textscan后再运行ftell(fileID)所返回的值。对于字符向量,position指示
textscan读取了多少个字符。
【例5-2】 用textscan函数读取文本文件数据。
(1)从字符变量中读取字符串。 
>> str='0.41 8.24 3.57 6.24 9.27'; 
>> C=textscan(str,'%f'); 
>> celldisp(C) 
C{1}= 
0.4100

2 16 ◆M ATLAB 程序设计与综合应用 
8.2400 
3.5700 
6.2400 
9.2700 
(2)读取字符,并确定保留小数位数。 
%%3.1f 表示读取的字符宽度为3 位,小数点后保留1 位;%*1d 表示跳过其他位数
>> C=textscan(str,'%3.1f %*1d'); 
>> celldisp(C) 
C{1}= 
0.4000 
8.2000 
3.5000 
6.2000 
9.2000 
(3)读取不同数值类型,数据Chapter5_3.txt内容如下: 
09/12/2005 Level1 12.34 45 1.23e10 inf Nan Yes 5.1+3i 
10/12/2005 Level2 23.54 60 9e19 -inf 0.001 No 2.2-.5i 
11/12/2005 Level3 34.90 12 2e5 10 100 No 3.1+.1i 
>> fileID=fopen('Chapter5_3.txt'); 
>> C=textscan(fileID,'%s %s %f32 %d8 %u %f %f %s %f'); 
>> fclose(fileID); 
>> cellplot(C); %图5-1 
图5-1 textscan函数读取数据后用cellplot显示结果
(4)读取数据Chapter5_3.txt中不同数值类型,但忽略Level字符。 
>> fileID=fopen('Chapter5_3.txt'); 
>> C=textscan(fileID,'%s Level%d %f32 %d8 %u %f %f %s %f'); 
>> fclose(fileID); C{2} 
ans= 
1 
2 
3 
(5)仅读取数据Chapter5_3.txt中部分字符而忽略其余内容(整行)。 
>> fileID=fopen('Chapter5_3.txt'); 
>> dates=textscan(fileID,'%s %*[^\n]');

第◆5 章　MATLAB 科学计算2 17 
>> fclose(fileID); dates{1} 
ans= 
'09/12/2005' 
'10/12/2005' 
'11/12/2005' 
(6)指定数据Chapter5_4.txt中分隔符和空值替代值,内容如下: 
1, 2, 3, 4, , 6 
7, 8, 9, , 11, 12 
>> fileID=fopen('Chapter5_4.txt'); 
>> C=textscan(fileID,'%f %f %f %f %u8 %f',… 
'Delimiter',',','EmptyValue',-Inf); 
>> fclose(fileID); 
>> column4=C{4}, column5=C{5} 
column4= 
4 
-Inf 
column5= 
0 
11 
(7)读取数据Chapter5_5.txt中用户自定义空值,并忽略注释行,内容如下: 
abc, 2, NA, 3, 4 
// Comment Here 
def, na, 5, 6, 7 
>> fileID=fopen('Chapter5_5.txt'); 
>> C=textscan(fileID,'%s %n %n %n %n','Delimiter',',',… 
'TreatAsEmpty',{'NA','na'},'CommentStyle','//'); 
>> fclose(fileID); celldisp(C) 
C{1}{1}= 
abc 
C{1}{2}= 
def 
C{2}= 
2 
NaN 
C{3}= 
NaN 
5 
C{4}= 
3 
6

2 18 ◆M ATLAB 程序设计与综合应用 
C{5}= 
4 
7 
(8)将数据Chapter5_6.txt中多个分隔符处理为1个,内容如下: 
1,2,3,,4 
5,6,7,,8 
>> fileID=fopen('Chapter5_6.txt'); 
>> C=textscan(fileID,'%f %f %f %f','Delimiter',',',… 
'MultipleDelimsAsOne',1); 
>> fclose(fileID); celldisp(C) 
C{1}= 
1 
5 
C{2}= 
2 
6 
C{3}= 
3 
7 
C{4}= 
4 
8 
(9)读取数据Chapter5_7.txt中字符,但忽略引号,内容如下: 
"Smith, J.","M",38,71.1 
"Bates, G.","F",43,69.3 
"Curie, M.","F",38,64.1 
"Murray, G.","F",40,133.0 
"Brown, K.","M",49,64.9 
% %q 读取被双引号括起来的字符,%*q 忽略被引号括起来的字符;%*d 忽略整数
>> fileID=fopen('Chapter5_7.txt','r'); 
>> C=textscan(fileID,'%q %*q %*d %f','Delimiter',','); 
>> fclose(fileID); celldisp(C) 
C{1}{1}= 
Smith, J. 
C{1}{2}= 
Bates, G. 
C{1}{3}= 
Curie, M. 
C{1}{4}= 
Murray, G.

第◆5 章　MATLAB 科学计算2 19 
C{1}{5}= 
Brown, K. 
C{2}= 
71.1000 
69.3000 
64.1000 
133.0000 
64.9000 
(10)读取Chapter5_8.txt中数值数据,内容如下: 
Student_ID | Test1 | Test2 | Test3 
1 91.5 89.2 77.3 
2 88.0 67.8 91.0 
3 76.3 78.1 92.5 
4 96.4 81.2 84.6 
% 读取字段名
>> fileID=fopen('Chapter5_7.txt'); 
>> formatSpec='%s'; 
>> N=4; 
>> C_text=textscan(fileID,formatSpec,N,'Delimiter','|'); 
% 读取数值,但结果为4 个单独的列
>> C_data0=textscan(fileID,'%d %f %f %f') 
% 读取数值,按数据类型分类存储
% C_data1=textscan(fileID,'%d %f %f %f','CollectOutput',1) 
% 关闭文件
>> fclose(fileID); 
C_data0= 
[4x1 int32] [4x1 double] [4x1 double] [4x1 double] 
5.1.2 Excel 文件
微软的Excel文件是用户日常工作中经常用到的数据存储、编辑和管理工具。为此, 
MATLAB提供了xlsread和xlswrite函数分别用于Excel表格数据的读写,分别介绍
如下。
1.xlsread函数
xlsread函数可将Excel表格中的数据导入到MATLAB工作空间,调用格式如下。 
num=xlsread(filename) 
读取名为filename的MicrosoftExcel电子表格工作表中的第一个工作表,并在一个

2 20 ◆M ATLAB 程序设计与综合应用
矩阵中返回数值数据。 
num=xlsread(filename,sheet) 
读取指定的工作表。 
num=xlsread(filename,xlRange) 
从工作簿的第一个工作表的指定范围内读取数据。使用Excel范围语法,例如
A1:C3。 
num=xlsread(filename,sheet,xlRange) 
读取指定的工作表和范围。 
num=xlsread(filename,sheet,xlRange,'basic') 
在basic导入模式下读取电子表格中的数据。如果计算机未安装Windows版
Excel,或者正在使用MATLABOnlineTM ,xlsread会自动在basic导入模式下运行,该模
式支持XLS、XLSX、XLSM、XLTX和XLTM 文件。如果不指定所有参数,请使用空字
符向量作为占位符,例如,num=xlsread(filename,'','','basic')。 
[num,txt,raw]=xlsread(___) 
还使用先前语法中的任何输入参数,在元胞数组txt中返回文本字段,在元胞数组
raw中返回数值数据和文本数据。 
___=xlsread(filename,-1) 
打开一个Excel窗口以便按交互方式来选择数据。选择工作表,将鼠标光标拖放到
所需范围上,然后单击“确定”按钮。只有安装了MicrosoftExcel软件的Windows计算
机才支持此语法。 
[num,txt,raw,custom]=xlsread(filename,sheet,xlRange,'',processFcn) 
其中processFcn是函数句柄。读取电子表格,对数据调用processFcn,并在数组
num 中以数值数据的形式返回最终结果。xlsread函数在元胞数组txt中返回文本字段、
在元胞数组raw中返回数值和文本数据,并在数组custom 中返回processFcn的第二个
输出。xlsread 函数不会更改电子表格中存储的数据。只有安装了Excel软件的
Windows计算机才支持此语法。
2.xlswrite函数
xlswrite函数可将MATLAB工作空间内的数据写入Excel表格中,调用格式如下。 
xlswrite(filename,A) 
将矩阵A 写入MicrosoftExcel电子表格工作簿filename中的第一个工作表,从单
元格A1开始写入。