记录一些简单的matlab用法

matlab中mask与原图像叠加 

-eg. 原图为RGB图像，由matlab读入之后，经处理得到而知图像，其与原图像的叠加可以这样写：im(mask) = 0; 可方便理解。

一、Matlab导入文件

首先从MATLAB工作目录下找到该文件

1、load

（1）load: 如果matlab.mat存在，则导入matlab.mat中的所有变量，如果不存在则返回error。

（2）load filename: 将filename中的全部变量导入到工作区中

（3）load filename XYZ：将filename中的变量X,Y,Z导入到工作区中，如果是MAT文件，在指定变量时可用通配符“*”

2、whos -file matlab.mat

3、importdata

与load函数不同，将文件中的数据已结构体方式写入

（1）importdata('filename')

（2）A=importdata('filename')

4、open

Matlab使用open打开各种格式的文件，自动根据扩展名选择相应的编辑器。

open('filename'): 以结构体的方式打开在工作区中，与importdata('filename')类似；而load('filename')将文件中的变量导入工作区中，如果要访问其中的内容，需要以不同的格式进行。

5、从xls中读取数据

data1=xlsread('c:\users\file1.xls')

无论07版的xlsx还是03版的xls都用xlsread读。

我用的是第三种M = importdata('aaa.mat', ' ', 1);

二、matlab 数据保存

你可以用save等，个人觉得dlmwrite(filename, M, '-append')最好用，具体用法可以help dlmwrite，将矩阵数据追加到文件的末尾。如果你不指定''-append'，dlmwrite覆盖文件中的任何现有数据。

也可以保存到指定路径imnamessplitedtochar=['C:\data_csv\',imnamestochar1,'\',imnamessplited]

三、matlab 字符串处理函数

% 字符串处理 

a='  a';b='b  b';c='cccc';m='' 

% 获取字符串长度 
length(a)     

% 连接两个字符串,每个字符串最右边的空格被裁切 

d=strcat(a,c)  

length(d) 

% 连接多行字符串,每行长度可不等，自动把非最长字符串最右边补空格 

% 使与最长字符串相等，会忽略空字符串 

e=strvcat(a,b,m) 

size(e) 

% char连接，空字符串会被空格填满 

f=char(a,b,m) 

size(f)

% strcmp    比较两个字符串是否完全相等，是，返回真，否则，返回假 

% strncmp    比较两个字符串前n个字符是否相等，是，返回真，否则，返回假 

% strcmpi    比较两个字符串是否完全相等，忽略字母大小写 

% strncmpi   比较两个字符串前n个字符是否相等，忽略字母大小写

% isletter  检测字符串中每个字符时否属于英文字母 

% isspace    检测字符串中每个字符是否属于格式字符（空格，回车，制表，换行符等） 

% isstrprop  检测字符每一个字符是否属于指定的范围 

a='d sdsdsd 15#'; 

b=isletter(a) 

c=isspace(a)

% 字符串替换和查找   

% strrep 进行字符串替换，区分大小写 

%   strrep(str1,str2,str3) 

%      它把str1中所有的str2字串用str3来替换

% strfind(str,patten) 查找str中是否有pattern，返回出现位置，没有出现返回空数组 

% findstr(str1,str2)   查找str1和str2中，较短字符串在较长字符串中出现的位置，没有出现返回空数组 

% strmatch(patten,str) 检查patten是否和str最左侧部分一致 

% strtok(str,char)     返回str中由char指定的字符串前的部分和之后的部分， 

mm='youqwelcome'; 

[mm1,mm2]=strtok(mm,'q')

% blanks(n)            创建有n个空格组成的字符串 

% deblank(str)          裁切字符串的尾部空格 

% strtrim(str)          裁切字符串的开头和尾部的空格，制表，回车符

% lower(str)           将字符串中的字母转换成小写 

% upper(str)            将字符串中的字母转换成大写  

% sort(str)              按照字符的ASCII值对字符串排序

% num2str         将数字转换为数字字符串 

% str2num          将数字字符串转换为数字 

% mat2str          将数组转换成字符串 

% int2str          把数值数组转换为整数数字组成的字符数组

------------------------------

CELL数组中的字符串比较：

c=cell(2,1); 

c(1,1)=cellstr('xxx'); 

c(2,1)=cellstr('yyyyyyy'); 

strcmp(c{1,1},c{2,1});

四、Matlab 实现字符串分割（split）

可以借助正则表达式函数regexp的split模式。

一般语法：

S = regexp(str, char, 'split')

其中str是待分割的字符串，char是作为分隔符的字符（可以使用正则表达式），一般使用正则表达式。

分割出的结果存在S中。

 

例：去除首尾的多余空格：
str = strtrim(str)（找的原文档上用的deblank（）函数，这个函数只去除字符串尾部的空格，害我出现bug找了好半天）

例1：设这几个字符串是以制表符分隔的，可以这样来做：

S = regexp(str, '\t', 'split')

例2：设这些字符串是以一个或多个空格分隔的，可以用正则表达式来描述：
S = regexp(str, '\s+', 'split') （本人用的这个）

（其中+表示匹配多个空格，正则表达式中加号相当于{1，}，表示匹配的长度为1个或者更多个空格）

这样，S(1)=’Hello’，S(2)=’Nocturne’，S(3)=’Studio’。



注意，上面得到的结果S是一个cell型变量，它的每个元素比如S(1)仍然是cell型的，只能用来display，不能直接用来进行字符串操作（比如获取其中的某个字符），所以我们在使用需要执行一次：

s1 = char(S(1))


这样的s1才是一个真正的字符串，可以进行后续的操作。

五、Matlab 实现字符串合并

1、>> c = strcat(a,b)

2、也可以直接Y=['',bb,'']，bb是变量的话要用char(bb)转化一下

 

记录一些Matlab函数用法



1 matlab需要用sudo命令启动

有时安装matlab后需要使用root权限才能启动，可下面命令改回来：

sudo chown username -R ~/.matlab

2 保存workspace中的变量

workspace 中的变量可以直接保存: 

save(‘path’,’variable’);
使用时: 

a = load(‘path’);
3 绘图

使用 hold on，绘制多条曲线 
for i = 1:length() 

hold on 

plot(variable-1,variable-2,'LineWidth',3,'MarkerSize',3); 

end
plot（x, y）; % 以x为自变量，y为因变量的函数曲线；
subplot（m, n, p）； % 将多个图画到一个面板上；m是排成m行，n是排成n列，p是具体figure到哪个位置；
bar(x); % 绘制二维竖直直方图
bar3(x); % 绘制三维竖直直方图
barh(x); % 绘制二维水平直方图
bar3h(x); % 绘制三维水平直方图
eg.  

lv = sum(img, 2); %行相加 

bar(lv); % 画直方图
绘制多边形区域 
roipoly函数用来制定图像的感兴趣多边形区域；
BW = roipoly(I, c, r)； %I是输入矩阵，返回二值图像中，包含由向量c和r指定的多边形区域，其中c，r对应的是横纵坐标信息
4 绘制直方图

使用bar函数
bar(linspace(1,70,70), cls_element_t); %linspace将x轴分成70份，间距为1； cls_element_t是长度为70的一维向量，每个值为y轴的高度
print(gcf,'-r300','-djpeg','solo_cls_result.jpeg'); %将直方图保存为jpg

使用histogram函数
histogram(X, M); %X是一维向量，M是将x轴划为几份，注意这里的y轴是每个值的频数
histogram(X,'Normalization','pdf');%x轴的意义相同，y轴是每个值的频率

5 函数传递可变参数

把函数参数列表的最后一个参数写成varargin,在函数内部就能以访问cell数组的方式来获取可变参数的信息 
function a('','',varargin)
6 取整函数

fix朝零方向取整，如fix(-1.3)=-1; fix(1.3)=1;
floor，就是地板，取比它小的整数，即朝负无穷方向取整，如floor(-1.3)=-2; floor(1.3)=1;
ceil，是天花板，取比它大的最小整数，即朝正无穷方向取整，如ceil(-1.3)=-1; ceil(1.3)=2;
round四舍五入到最近的整数，如round(-1.3)=-1;round(1.3)=1;
7 图像处理uint8与double的转换

a = double(a); matlab 读入图像后，一般需要将其转换为double类型
a = uint8(a); matlab 存储图像时，一般需要将其转换为uint8类型
8 结构元素操作

strel函数用于操作膨胀腐蚀及开闭运算等的结构元素对象
SE = strel(shape,parameters)； % shape 为’disk’，’line’等形状;parameters一般控制SE的大小
9 找出矩阵X的所有非零元素

index = find(X); %% 将这些元素的线性索引值（按列）返回到向量index中
index = find(X, k) %% 返回第一个非零元素k的索引值
10 画线

line([a c e]’, [b d f]’); %%画一条从[a,b] 到[c,d],从[c,d] 到[e,f]的直线,以此类推
eg. line([x1 x1 x2 x2 x1]’, [y1 y2 y2 y1 y1]’, ‘color’, c, ‘linewidth’, 3);
a,b,c,d并不一定是一个数，也可以是数组；
配合drawnow使用；
11 调整图框

gca

获取当前图形窗口中当前坐标轴的句柄值；
set(gca,’position’,[])；设置坐标轴距离画板（图形窗口figure）边距；
set(gca,’position’,[0.1,0.1,0.9,0.9] );分别为axes在figure中的左边界，下边界，宽度，高度，最小为0，最大为1（左边界，下边界为0，上边界，右边界为1）；
gcf
获取当前图形窗口的句柄值；
set(gcf,’unit’,’normalized’,’position’,[]);设置图形窗口的形状；
set(gcf,’unit’,’normalized’,’position’,[0.2,0.2,0.64,0.32]);使图形窗口在屏幕上的显示位置是以（0.2，0.2）为原点，长0.64，宽0.32；同gca一样，仍然是左边界，下边界为0。
其中，gcf的position也可以不是normalized。
12 求和

sum(a); %% 对矩阵a按列求和
sum(sum(a)); %%将矩阵按列求和后，再按列求和，亦即矩阵所有元素相加  
13 矩阵操作

any %% 矩阵是否有非零元素
all %% 矩阵是否全部都是非零元素
B = all(A); %% 如果A是一个矩阵，则返回一个行向量，用于检测每一列是否全为非零元素，如果某一列中有一个元素为零，则返回0，如果某一列中全为非零元素，则返回1，由此构成一个行向量。
B = all(A, 1); %% 返回一个行向量，可以认为all(A, 1)等价于all(A)
B = all(A, 2); %% 返回一个列向量，用于检测每一行是否全为非零元素，如果某一行中有一个元素为零，则返回0，如果某一行中全为非零元素，则返回1，由此构成一个列向量。
assert(all(all(abs(K1-K2)<1e-12))); %用来判断两个矩阵是否相等
a = a(end:-1:1); % 数组倒序
a = [4 3 2 1]; 

a(4) = [];%% 使用下标进行删除 

>> a = [4 3 2];
a = [4 3 2]; 

b = [2 3 4]; 

c = [a b];%% 直接将两个矩阵concat起来 

>> c = [4 3 2 2 3 4];
k1=[1,2;3,4]; 

K=zeros(4); 

K([1 3],[2 4]) = k1; % [1 3]指的是行，[2 4]指的是列 

K =

0     1     0     2 

 0     0     0     0 

 0     3     0     4 

 0     0     0     0
14 结构体操作

points(1).x=1; 

points(1).y=1; 

points(2).x=3; 

points(2).y=4;  

index = find([points.x]’==3); %查找某个结构体元素的索引号
u = struct(); 

u(1).message = 1; 

u(2).message = 2； 

u(1) = []; 

u(2) = []； %结构体删除
15 向量运算

array(array>1)=0; %%把大于1的元素变为0
array(and(array>1,array<3))=0; %%把大于1小于3的元素变成0
16 取代断点

dbstop if error； %% 如果运行出现错误，matlab会自动停在出错的那行，并且保存所有相关变量。再也不用设断点了
17 堆叠矩阵

B = repmat(A,m,n); 
eg. 

B=repmat( [1 2;3 4],2,3) 

B = 

 1     2     1     2     1     2

 3     4     3     4     3     4

 1     2     1     2     1     2

 3     4     3     4     3     4

18 矩阵相关

img = img(:); %将矩阵变为一维向量
X = cat(3, A, B, C); %构造三维矩阵，A，B，C都是二维矩阵
X(:, :, 1) = A; %构造三维矩阵 

X(:, :, 2) = B; %A，B，C都是二维矩阵 

X(:, :, 3) = C;
X = zeros(row, col); %目前暂时只找到这一种构建指定大小矩阵的方式
19 忽略某些返回参数

[~, idx] = max(a); %%忽略最大值，只返回最大值的索引
20 代码运行耗时显示

tic;  

some_code_to_run();  

toc；
21 转化为列向量

b = a(:)；
22 检测某目标（如变量）是否存在

b = exist(a);  %%若 a 存在，则 b = 1； 否则 b = 0；
b = exist( ‘name’, ‘kind’); %% kind 表示 name 的类型，可以取的值为：builtin（内建类型），class（类），dir（文件夹），file（文件或文件夹），var（变量）
23 函数句柄

f = @(x)acos(x); 
f 是函数句柄
@是定义句柄运算符
（x）是输入自变量
调用方式为f(x)，相当于下面的函数文件

function y = f(x)
y = acos(x)

意义在于能够提高运行速度，因为普通函数的运行需要在所有路径中搜索，所以常用函数用句柄方式调用能够减少运行时间
24 向量化编程

a = {1:10, [2; 4; 6], []}; 
averages = cellfun(@mean, C)；
averages = 

5.5000  4.0000  NaN
b = {[1 2 3] [4 5 6]}； 
[nrows, ncols] = cellfun(@size, C)；
nrows = 

1     3     0 

ncols = 

10     1     0
自定义函数 
days = {‘Monday’, ‘Tuesday’, ‘Wednesday’, ‘Thursday’, ‘Friday’};
abbrev = cellfun(@(x) x(1:3), days, ‘UniformOutput’, false)；
第一项为函数句柄和函数定义；中间为输入；末尾UniformOutput指定不同输入元素对应的输出是否能够合并，false指不能合并，这样每个输出就分别是一个cell，整个输出是非标量型的。
注：{‘matlab’,’中国’}是标量元胞数组；{{‘matlab’},{‘中国’}}则是非标量元胞数组。
可以自定义嵌套函数
25 尺寸

[rows, cols] = size（mat）; %返回的是行数和列数,所以得到的分别是“高”和“宽”，老搞混 -，- 
在获取rgb图片的size时，需要将维度也获取，否则宽度就会等于宽度和维度的乘积
26 剪裁

imcrop(img, [x_min y_min width height]); % 左上角点坐标，宽度和高度
27 随机数生成

randi（iMax）； % 在开区间（0，iMax）生成均匀分布的伪随机整数；
randi（iMax，m，n）； %在开区间（0，iMax）生成m*n型随机矩阵；
r = randi([iMin,iMax],m,n)在开区间（iMin，iMax）生成m*n型随机矩阵；
还有randn和rand等函数。
28 三目运算

matlab中没有三目运算;
可以通过逻辑实现;
要实现 D = (A>0)?B:C 可以通过D = （A>0）*B+(A<0)*C 实现;
与之有异曲同工之妙的是，一个常用来抠图的做法：设置好mask，然后点乘(.*)，如此一来，想要的地方保留，不想要的地方就被乘为0了。
29 坐标|索引互转

ind=sub2ind(size（A), I, J); %size(A)表示要转换的矩阵的行列数，I是要转换矩阵的行标，J是要转换矩阵的列标。ind即为索引;
[I,J] = ind2sub(size(A), find(A>5)); %ind2sub函数可以用来把特定条件下的矩阵元素的index转换成对应的下标。
30 根据像素值将矩阵展示为彩色图

imagesc(A)； %将矩阵A中的元素数值按大小转化为不同颜色，并在坐标轴对应位置处以这种颜色染色；
imagesc(x,y,A)； %x,y决定坐标范围，分别是两个二维向量，即x=[x1 x2],y=[y1 y2],matlab会在[x1,x2][y1,,y2]的范围内染色。如果x或y超过两维，则坐标范围为[x(1),x(end)][y(1),y(end)]；
colormap 可用于热度图的生成。
31 矩阵合并

C = cat(dim, A, B)； %按dim来联结A和B两个数组；
C = cat(dim, A1, A2, A3, …)； %按dim联结所有输入的数组；
a=cat(3,A,B) 左括号后的3表示构造出的矩阵维数，在新的矩阵中第1、2维就是A和B这两个矩阵的行数和列数，第3维是A和B这两个矩阵的矩阵个数，即为2；
cat(2, A, B)； % 相当于[A, B]; cat(1, A, B)相当于[A; B].
32 文件读取

假拟一个file.txt,内容为： 
Sally  Level1  12.34  45  Yes

[data1,data2,data3,data4]=textread(‘file.txt’,’%n%n%n%n’); % 无分隔符
[data1,data2,data3,data4]=textread（file,’%n%n%n%n’，3）；%3为读取次数，应该是行数
[data1,data2,data3,data4]=textread(‘file.txt’,’%n%n%n%n’,’delimiter’, ‘,’)； % 有分隔符
[data1,data2,data3,data4]=textread(‘file.txt’,’%n%n%n%n’,’delimiter’, ‘,’,’headerlines’, 3); % 有分隔符，并且跳过前三行
[names, types, x, y, answer] = textread(‘file.txt’ , ‘%s %s %f %d %s’, 1); % 针对txt文件不同格式数据的读取
[names, types, y, answer] = textread（’file.txt’ , ‘%s %s %*f %d %s’, 1）； %*f 告诉textread跳过一个浮点数
[names, levelnum, x, y, answer] = textread(‘myfileli4.txt’,’%s Level%d %f %d %s’, 1)； %忽略“level”字符串，只读取后面的数字
[data1 data2 data3 data4 data5 data6] = textread(‘file.txt’,’%f%f%f%f%f%f’, ‘delimiter’, ‘,’, ‘emptyvalue’, NaN)； %假如文件中有空位，使用指定内容来代替空位
[names]=textread(‘file.txt’,’%s%[^\n]’); %只读第一列，其余跳过；  [^\n] 是一直读到行尾； % 是一个跳过符号，表示跳过该位
[location year month day hour minute discharge]=textread(‘myfileli7.txt’,’%s%f-%f-%f%f:%f%f’,’headerlines’,1,’delimiter’,’;’); %用来读取规律格式的数据
例如，文件中有如下内容：

    Lobith;1989-01-01;00:00;2801
    Lobith;1989-01-02;00:00;2619
    读取为：
    location =
      'Lobith'
      'Lobith'
    year =
      1989
      1989
    month =
      1
      1
    day =
      1
      2
    hour =
      0
      0
    minute =
      0
      0
    discharge =
      2801
      2619


注：参考自知乎和这篇帖子

一、要求

通过学习Matlab中矩阵的数学运算、关系和逻辑运算，M文件的编写和使用，使学生能深入掌握Matlab编程的方法。

1、在同一幅图上创建f=1/（1 + x2）和g=ex3两条曲线图。

2、曲线f用红色；曲线g用蓝色。

3、区间[0,1]用等间距的30个数据点。
二、方法与步骤

1、利用syms定义符号变量，sym是将字符或者数字转换为字符，比如，syms x y %就是定了符号变量x y以后x y就可以直接使用了，有他们运算出来的结果也是符号变量，也可以x=sym('x'),y=sym('y')，sys('a+b')%就是将a+b转化为符号表达式。

2、利用exp定义曲线g，exp，高等数学里以自然常数e为底的指数函数，它同时又是航模名词，全称Exponential(指数曲线)。例：EXP{F(X)}是e的F(X)次方。定义两条曲线的函数分别为f=1/(1+x^2);和g=exp(x^3);

3、利用ezplot绘制符号函数图形，它是一个易用的一元函数绘图函数 。特别是在绘制含有符号变量的函数的图像时，ezplot要比plot更方便。因为plot绘制图形时要指定自变量的范围，而ezplot无需数据准备，直接绘出图形。

4、使用set(h,'Color','r','LineWidth',1)确定绘制曲线的颜色，本实验中曲线f用红色，曲线g用蓝色。设置颜色时可以先设color=[‘b’,‘k’,‘r’]; 之后在循环的plot里加上plot(x,sin(i*x),color(i));

再复杂一点就这样：h=plot(x,sin(i*x))

set(h,'color',[0.1*i 0.1*i 0.1*i]);后面三个数字的行向量是颜色映像，可以自己任意设了。

5、使用z=0:1/30:1来确定区间[0,1]用等间距的30个数据点。linspace是一个很有用的函数，通常我们要给一个函数，比如sin(x)画图的时候，我们需要横坐标在一定区间很多个点，比如区间是[-10,10]，如果是我们想要每隔0.1取一个数，我们可以这样写x=-10:0.1:10就可以了。输入下面的代码：x=-10：0.1：10；

plot(x,sin(x))就可以作图了。

6、将数学知识与matlab工具的操作相结合。
三、原始纪录
syms x
f=1/(1+x^2);
g=exp(x^3);
h=ezplot(f,[-1,1]); %在同一幅图上创建f=1/（1+x2）和g=ex3两条曲线图。
hold on
ezplot(g,[-1,1]);
set(h,'Color','r','LineWidth',1) %曲线f用红色;曲线g用蓝色。
z=0:1/30:1; %区间[0,1]用等间距的30个数据点。
y1=1./(1+z.*z);
y2=exp(z.*z.*z);
plot(z,y1,'r.',z,y2,'b.'); %曲线y1用红色;曲线y2用蓝色。
hold off 

四、结果及分析

结果如下图所示，图中显示了曲线f=1/（1 + x2）和曲线g=ex3两条曲线图，其中曲线f用红色表示，曲线g用蓝色表示。在图片当中还可以看到区间[0,1]用等间距的30个数据点来分割。



图1 - 实验结果