MATLAB Datenimport: Effiziente Wege zum Laden externer Dateien

Das Importieren von Daten in MATLAB bedeutet, Daten aus einer externen Datei zu laden. Die Funktion importdata ermöglicht das Laden verschiedener Datendateien unterschiedlicher Formate. Sie hat die folgenden fünf Formen:

Nr.	Funktion & Beschreibung
1	A = importdata(filename) Lädt Daten in Array A aus der Datei, die durch filename bezeichnet wird.
2	A = importdata('-pastespecial') Lädt Daten aus der Systemzwischenablage statt aus einer Datei.
3	A = importdata(___, delimiterIn) Interpretiert delimiterIn als Trennzeichen in ASCII-Datei, Dateiname oder Zwischenablagendaten. Sie können delimiterIn mit beliebigen Eingabeargumenten der obigen Syntaxen verwenden.
4	A = importdata(___, delimiterIn, headerlinesIn) Lädt Daten aus ASCII-Datei, Dateiname oder Zwischenablage, liest numerische Daten ab Zeile headerlinesIn+1.
5	[A, delimiterOut, headerlinesOut] = importdata(___) Gibt das erkannte Trennzeichen für die Eingabe-ASCII-Datei in delimiterOut und die erkannte Anzahl der Headerzeilen in headerlinesOut zurück, باستخدام beliebige Eingabeargumente der vorherigen Syntaxen.

Beispiel 1

Laden und anzeigen wir eine Bilddatei. Erstellen Sie eine Skriptdatei und geben Sie folgenden Code ein:

 filename = 'smile.jpg'; A = importdata(filename); image(A); 

Beim Ausführen der Datei zeigt MATLAB die Bilddatei an. Die Datei muss jedoch im aktuellen Verzeichnis gespeichert sein.

Beispiel 2

In diesem Beispiel importieren wir eine Textdatei und geben Trennzeichen und Spaltenüberschriften an. Erstellen wir eine mit Leerzeichen getrennte ASCII-Datei mit Spaltenüberschriften namens weeklydata.txt.

Unsere Textdatei weeklydata.txt sieht wie folgt aus:

 SunDay MonDay TuesDay WednesDay ThursDay FriDay SaturDay 95.01 76.21 61.54 40.57 55.79 70.28 81.53 73.11 45.65 79.19 93.55 75.29 69.87 74.68 60.68 41.85 92.18 91.69 81.32 90.38 74.51 48.60 82.14 73.82 41.03 0.99 67.22 93.18 89.13 44.47 57.63 89.36 13.89 19.88 46.60 

Erstellen Sie eine Skriptdatei und geben Sie folgenden Code ein:

 filename = 'weeklydata.txt'; delimiterIn = ' '; headerlinesIn = 1; A = importdata(filename,delimiterIn,headerlinesIn); % Daten anzeigen for k = [1:7] disp(A.colheaders{1, k}) disp(A.data(:, k)) disp(' ') end 

Beim Ausführen der Datei wird folgendes Ergebnis angezeigt:

 SunDay 95.0100 73.1100 60.6800 48.6000 89.1300 MonDay 76.2100 45.6500 41.8500 82.1400 44.4700 TuesDay 61.5400 79.1900 92.1800 73.8200 57.6300 WednesDay 40.5700 93.5500 91.6900 41.0300 89.3600 ThursDay 55.7900 75.2900 81.3200 0.9900 13.8900 FriDay 70.2800 69.8700 90.3800 67.2200 19.8800 SaturDay 81.5300 74.6800 74.5100 93.1800 46.6000 

Beispiel 3

In diesem Beispiel importieren wir Daten aus der Zwischenablage.

Kopieren Sie die folgenden Zeilen in die Zwischenablage:

Mathematics is simple

Erstellen Sie eine Skriptdatei und geben Sie folgenden Code ein:

 A = importdata('-pastespecial') 

Beim Ausführen der Datei wird folgendes Ergebnis angezeigt:

 A = 'Mathematics is simple' 

Low-Level Datei-E/A

Die Funktion importdata ist eine High-Level-Funktion. Die Low-Level-Datei-E/A-Funktionen in MATLAB ermöglichen die größte Kontrolle beim Lesen oder Schreiben von Daten in eine Datei. Diese Funktionen benötigen jedoch detailliertere Informationen über Ihre Datei, um effizient zu arbeiten.

MATLAB stellt folgende Funktionen für Lese- und Schreibvorgänge auf Byte- oder Zeichenebene bereit:

Funktion	Beschreibung
fclose	Schließt eine oder alle offenen Dateien
feof	Testet auf Dateiende
ferror	Informationen über Datei-E/A-Fehler
fgetl	Liest Zeile aus Datei, entfernt Zeilenumbruch-Zeichen
fgets	Liest Zeile aus Datei, behält Zeilenumbruch-Zeichen
fopen	Öffnet Datei oder erhält Informationen über offene Dateien
fprintf	Schreibt Daten in Textdatei
fread	Liest Daten aus Binärdatei
frewind	Setzt Dateipositionsanzeiger auf Anfang der offenen Datei
fscanf	Liest Daten aus Textdatei
fseek	Bewegt zu angegebener Position in Datei
ftell	Position in offener Datei
fwrite	Schreibt Daten in Binärdatei

Textdatendateien mit Low-Level-E/A importieren

MATLAB stellt folgende Funktionen für den Low-Level-Import von Textdatendateien bereit:

• Die Funktion fscanf liest formatierte Daten in einer Text- oder ASCII-Datei.

• Die Funktionen fgetl und fgets lesen jeweils eine Zeile einer Datei, wobei ein Zeilenumbruch-Zeichen jede Zeile trennt.

• Die Funktion fread liest einen Datenstrom auf Byte- oder Bitebene.

Beispiel

Wir haben eine Textdatendatei 'myfile.txt' in unserem Arbeitsverzeichnis gespeichert. Die Datei speichert Niederschlagsdaten für drei Monate: Juni, Juli und August für das Jahr 2012.

Die Daten in myfile.txt enthalten wiederholte Sätze von Zeit, Monat und Niederschlagsmessungen an fünf Orten. Die Header-Daten speichern die Anzahl der Monate M; wir haben also M Messreihen.

Die Datei sieht wie folgt aus:

 Rainfall Data Months: June, July, August M = 3 12:00:00 June-2012 17.21 28.52 39.78 16.55 23.67 19.15 0.35 17.57 NaN 12.01 17.92 28.49 17.40 17.06 11.09 9.59 9.33 NaN 0.31 0.23 10.46 13.17 NaN 14.89 19.33 20.97 19.50 17.65 14.45 14.00 18.23 10.34 17.95 16.46 19.34 09:10:02 July-2012 12.76 16.94 14.38 11.86 16.89 20.46 23.17 NaN 24.89 19.33 30.97 49.50 47.65 24.45 34.00 18.23 30.34 27.95 16.46 19.34 30.46 33.17 NaN 34.89 29.33 30.97 49.50 47.65 24.45 34.00 28.67 30.34 27.95 36.46 29.34 15:03:40 August-2012 17.09 16.55 19.59 17.25 19.22 17.54 11.45 13.48 22.55 24.01 NaN 21.19 25.85 25.05 27.21 26.79 24.98 12.23 16.99 18.67 17.54 11.45 13.48 22.55 24.01 NaN 21.19 25.85 25.05 27.21 26.79 24.98 12.23 16.99 18.67 

Wir werden Daten aus dieser Datei importieren und anzeigen. Führen Sie folgende Schritte aus:

• Öffnen Sie die Datei mit der Funktion fopen und erhalten Sie den Datei-Bezeichner.

• Beschreiben Sie die Daten in der Datei mit Format-Spezifizierern, wie '%s' für einen String, '%d' für eine Ganzzahl oder '%f' für eine Gleitkommazahl.

• Um literale Zeichen in der Datei zu überspringen, fügen Sie sie in die Formatbeschreibung ein. Um ein Datenfeld zu überspringen, verwenden Sie ein Sternchen ('*') im Spezifizierer.

  Um beispielsweise die Header zu lesen und den einzelnen Wert für M zurückzugeben, schreiben wir:

   M = fscanf(fid, '%*s %*s\n%*s %*s %*s %*s\nM=%d\n\n', 1); 

• Standardmäßig liest fscanf Daten gemäß unserer Formatbeschreibung, bis keine Übereinstimmung mehr gefunden wird oder das Dateiende erreicht ist. Hier verwenden wir eine for-Schleife, um 3 Datensätze zu lesen, wobei jedes Mal 7 Zeilen und 5 Spalten gelesen werden.

• Wir erstellen eine Struktur namens mydata im Workspace, um die aus der Datei gelesenen Daten zu speichern. Diese Struktur hat drei Felder: time, month und raindata-Array.

Erstellen Sie eine Skriptdatei und geben Sie folgenden Code ein:

 filename = '/data/myfile.txt'; rows = 7; cols = 5; % Datei öffnen fid = fopen(filename); % Datei-Header lesen, M (Anzahl der Monate) finden M = fscanf(fid, '%*s %*s\n%*s %*s %*s %*s\nM=%d\n\n', 1); % Jeden Messsatz lesen for n = 1:M mydata(n).time = fscanf(fid, '%s', 1); mydata(n).month = fscanf(fid, '%s', 1); % fscanf füllt das Array in Spaltenreihenfolge, % daher das Ergebnis transponieren mydata(n).raindata = ... fscanf(fid, '%f', [rows, cols]); end for n = 1:M disp(mydata(n).time), disp(mydata(n).month) disp(mydata(n).raindata) end % Datei schließen fclose(fid); 

Beim Ausführen der Datei wird folgendes Ergebnis angezeigt:

 12:00:00 June-2012 17.2100 17.5700 11.0900 13.1700 14.4500 28.5200 NaN 9.5900 NaN 14.0000 39.7800 12.0100 9.3300 14.8900 18.2300 16.5500 17.9200 NaN 19.3300 10.3400 23.6700 28.4900 0.3100 20.9700 17.9500 19.1500 17.4000 0.2300 19.5000 16.4600 0.3500 17.0600 10.4600 17.6500 19.3400 09:10:02 July-2012 12.7600 NaN 34.0000 33.1700 24.4500 16.9400 24.8900 18.2300 NaN 34.0000 14.3800 19.3300 30.3400 34.8900 28.6700 11.8600 30.9700 27.9500 29.3300 30.3400 16.8900 49.5000 16.4600 30.9700 27.9500 20.4600 47.6500 19.3400 49.5000 36.4600 23.1700 24.4500 30.4600 47.6500 29.3400 15:03:40 August-2012 17.0900 13.4800 27.2100 11.4500 25.0500 16.5500 22.5500 26.7900 13.4800 26.7900 19.5900 24.0100 24.9800 22.5500 26.7900 17.2500 NaN 12.2300 24.0100 24.9800 19.2200 21.1900 16.9900 NaN 12.2300 17.5400 25.8500 18.6700 21.1900 16.9900 11.4500 25.0500 17.5400 25.8500 18.6700