第七章 資料之輸入與輸出

資料之輸入及輸出同等重要。輸入與輸出均有特定的指令，有些應用於檔案，有些則直接由鍵盤輸入。在輸出的指令中，比較正式使用的為fprintf函數，其型式係沿用C語言，有些設定與該語言相通；比較簡單的型式則如disp指令，主要應用於螢幕之顯示。

輸出指令則以fscanf為主，其參數及格式與fprintf大體相同，而螢幕常用的指令則是input函數。詳細的分類可參考表5.1。

表7.1輸入輸出相關指令

輸出入指令	說明
input	提供字串，使使用者輸入資料於一變數中
keyboard	將執行權交至鍵盤
fscanf	按照特定的式自某輸出裝置輸出，包括輸出於螢幕上。
fread	讀入二位元資料
fprintf	按照特定格式，印出資料
disp(x)	輸出矩陣內容或文字內容，但不含變數名稱
menu	自訂一個選擇菜單，經選項後決定其值
ginput	利用滑鼠之位置輸入座標值
return	結束返回
pause	暫停執行，按任意鍵繼續
fopen, fclose	開啟檔案、關閉檔案
fwrite	寫入二位元資料

7.1 INPUT('message')

input之輸入指令主要應用於鍵盤輸入，然後按enter 確定輸入之內容。這些輸入之內容將設定給左邊的變數。

>>age=input('請問芳齡：') 
 請問芳齡：  60
age =    60

這個指令執行時，會將訊息打在螢幕上，然後等待使用者輸入任何資料。若沒輸入任何資料，僅按enter鍵，則age將會為一個空矩陣。空矩陣並不等於零，而是資料的另一種型式，可以用isempty()這個函數指令來檢驗。在輸入過程中，有時也必須利用這種技巧與程式使用者作順暢的交談。比如，輸入時常使用預設值，若使用者不輸入即直接按下enter，表示接受預設值，則程式可利用所得之空矩陣作檢驗，並設法餵給預設值。例如：

reply=input('要繼續嗎？y/n [y]','s');
if isempty(reply)   
　　reply='y';　%若為空矩陣，將其reply設為'y'，以利程式進行
end

在input指令中，參數　's'，表示輸入之內容當作字串，存於左邊的變數中。若沒有這個選項，則輸入之內容視為數值，此時若輸入文字則會有錯誤的信息。

7.2 MENU函數

menu這個指令為新版的功能。可改善input所無法顯示不同選擇的缺點。利用menu，可以將要選擇的項目逐一列出，並且先給一個標題或提示。經過選擇後，其值將轉存於左邊之變數中，其型式如下：

k=menu('標題', '選擇一','選擇二',…,'選擇Ｎ')


例如:

k=menu('請選擇你最喜歡的顏色：','紅色','黃色','藍色','白色','綠色')

















k = 5

這個指令適用於選擇性的問題，而且會自動產生一個小視窗，可以利用滑鼠選擇。選後得到的對應數值就存入k中（本例中選擇綠色，故k值為5），如此再作進一步的運算。

7.3 KEYBOARD & RETURN

keyboard是一個不用參數的指令。當程式執行到這個指令時，會將執行權開放到鍵盤，由鍵盤輸入。因此你可在鍵盤上下另外指令，查看資料、改變參數或檢查執行進度等等。等到在鍵盤上鍵入return指令時，執行權返回程式，在新更改的參數內容下，繼續往下執行。

7.4 DISP(X)

這個指令是最簡單列印資料的用法，其結果在螢幕中顯示。其中X可為矩陣，也可為文字模式，但不能兩者兼具。其顯示的結果不包含變數名稱，只有內容。例如：

>>disp('本期樂透彩中獎號碼為：') 
 ans=本期樂透彩中獎號碼為： 
>>disp(rand(5,4)*10^3) 
 ans=
 582.7917  225.9499  209.0694  567.8287
 423.4963  579.8069  379.8184  794.2107
 515.5118  760.3650  783.3286   59.1826
 333.9515  529.8231  680.8458  602.8691
 432.9066  640.5265  461.0951   50.2688 

這樣的處理方式有點笨拙，文字顯示與矩陣顯示必須執行兩次，這是因為disp(X)中的X僅能處理一個參數。雖然如此，這個參數仍然可使用向量替換，故妥善的辦法是利用向量將一些數值經過轉換後，組成向量之型式以中括號起來。例如：

>disp(['今天的日期是　' date]) 
 今天的日期是　02-Apr-2006 

若要文字與其他數值型變數共用，則必須利用num2str()的函數轉換；將數值轉成字串，然後用中括號括起來，當作一個向量參數處理。例如我的身高178公分，則：

>>height=178; 
>>disp(['我現在的身高是 '  num2str(height)  '公分。']) 
 我現在的身高是 178公分。 

雖然經過這樣處理比較麻煩，但在程式寫作時，只要稍加用心也可以克服一些困難。這種處理方式同樣可以應用在input指令之文字串中，以提供更彈性的資訊給回答者。

7.6 列印函數FPRINTF

其格式如下：

count=fprintf(fid, format,A,…)


這是一個很通用的輸出指令，其輸出之格式依照指定的format，後面是所要輸出之參數名稱。其中fid代表輸出的裝置，fid=1代表標準裝置，或為螢幕，所以可以印在指令窗內。若要輸出至某一個檔案，則必須先將該檔案打開，即open指令打開一個檔，然後訂一個共通的代號fid。

列印格式則由format制定。format係由一系列包括Ｃ語言轉換碼之文字。其轉換控制包括符號、對齊、有效位數、欄寬及其他輸出之控制格式。此字串可包括特定字母，可代表非文字之控制標如新行及定位等。

這些轉換格式均以%符號開頭，並可能包括下列之項目：

•  正負旗標
•  欄寬及位數
•  上下標
•  轉換文字

上述的項目中，轉換文字必須存在，其餘視情況作選擇。












正負旗標位於輸出數字之前，可用+,-,0作為控制數字符號之用，若使用負號(-)，則表示採用左邊對齊，正號(+)代表要印出該數字之正負號，若用零(0)置於前，表示其前面滿０。其例如%-10.5d、%+10.5d、%010.5d等等。

欄位寬度及有效位數則由數值表示，小數點前之數字代表總位數，如%6f，表示要列印六位數；若小數點後面有數字，表示該數之小數位數，如%6.3f表示有三位數小數，但總欄寬（包括小數點）為六位數。

格式標則在標明印出數值之性質，常用的如d代表十進位，e代表指數表示法，相關資訊如表5.2：

表7.2　格式標代碼表

格式標代碼	說明
%c	單一文字
%d	十進位（有正負符號）
%e	指數格式（如小寫1.414e+01）
%E	指數格式（如大寫1.414E+01）
%f	固定位數
%g	較%f或%e更為簡潔的型式，使用小寫e
%G	同%g但使用大寫E
%i	十進位（有正負符號）
%o	八進位（無正負符號）
%s	一串文字
%u	十進位（無正負符號）
%x	十六進位（使用小寫文字a-f）
%X	十六進位（使用大寫文字A-F）

在format格式中，也常使用控制標以印出控制的動作，這些包括換行、換頁等等，其項目如表5.3：

表7.3　控制標代碼表

控制標	說明
\b	倒退一格
\f	進一頁
\n	跳一新行
\r	回行
\t	水平跳格
\\	反斜線符號
\''	單括號
%%	百分比%

下面為產生一串正弦值，然後將其存於一個名叫sinx.txt之文字檔案內。在新開一個檔時，通常要先用fopen開啟，等利用fprintf存完後，再用fclose令其關閉。才算存檔完成。

x=0:pi/10:pi; %  %將pi分成十等分，置於x中
y=sin(x);  %計算sin(x)值，置於y
% 打開一個名叫sinx.txt的文字檔，將其代碼設為fid，'w'代表要寫入
fid=fopen('sinx.txt','w');
%列印資料x,y於檔案中，格式x為%6.4f；y為%10.8f
fprintf(fid,'%6.4f  %10.8f\n',x,y);
fclose(fid);  ％關閉檔案

type sinx.txt  ％將存檔內容印出

0.0000  0.31415927
0.6283  0.94247780
1.2566  1.57079633
1.8850  2.19911486
2.5133  2.82743339
3.1416  0.00000000
0.3090  0.58778525
0.8090  0.95105652
1.0000  0.95105652
0.8090  0.58778525
0.3090  0.00000000

在format格式中，亦可包括其他文字，使印出的報告容易閱讀。比如說：

>>height=178;
>>fprintf(1, '我的身高有 %4.0f  cm，也就相當於 %4.2f  ft.', height, height/30.48);
我的身高有  178  cm，也就相當於 5.84  ft.

這樣的文字讀起來也比較人性化一些。在此，fprintf括號內第一個參數1表示印在螢幕中，而中間即為格式之內容。其中除文字本身外，遇到%時表示是輸出變數的格式，而每遇到一個%的型式就需要有一個變數對應。故第一個%4.0f 對應變數height，第二個%4.2f對應height/30.48。

由於格式format 中，已經用掉撇號'、反斜線\及百分比號%，因此若要在文字中出現這些文字時，必須寫上兩次。例如：

>>fprintf(1,'My mother''s book is not 100%% complete yet.\n')
 My mother's book is not 100% complete yet.

最後的\n表示跳到下一行列印。
相對於輸出之fprint指令，讀入資料可以利用fscan指令，其應用請待下回分解。

7.7 fscanf讀取資料

正式之讀取資料函數如下之格式：

A=fscanf(fid,format)

[A, count]=fscanf(fid,format,size)

這個指令可以自fid所標示的檔案中將其資料依format的格式取出，並置於矩陣Ａ中。fid的定義與前述之fprintf指令相同。另一種型式則增加count與size兩參數。count表示已完成的資料筆數。而size則是決定讀入之資料量，可用[m,n]表示，表示讀入之資料可填滿m x n的矩陣。其中n 可用inf取代，代表EOF(End of File)。

此處格式format之%符號大體上與fprintf相同，其中%e,%f,%g均代表具有浮點之數據。以%12hd為例，12為數值之總位數，d代表使用整數，其前面所置的文字表示整數的型式，h代表短整數，l代表長整數，而lg則代表雙精度浮點值。這些文字代碼可參考fprintf指令，其功能相似。

fid=fopen('sinx.txt');
A=fscanf(fid,'%g %g',[2 inf]);  %最後項為size，表示讀入二列資料，直到檔案底
fclose(fid);

A=A'
A =
      0    0.3142
 0.6283    0.9425
 1.2566    1.5708
 1.8850    2.1991
 2.5133    2.8274
 3.1416         0
 0.3090    0.5878
 0.8090    0.9511
 1.0000    0.9511
 0.8090    0.5878
 0.3090         0

7.8 存取excell檔案資料

許多資料多以微軟的速算表excell儲存，故如何自速算表中取得資料相當重要。為此，MATLAB有如下之指令可以自速算表中擷取資料：


[N, T, rawdata] = xlsread('filename', sheet, 'range')

其中filename為檔案名稱，包括路徑及副檔名.xls；sheet為速算表之序號或名稱，若為名稱則必須使用字串型式，如'sheet1'是。range則為所要指定的範圍，如'A1:C3'，必須為範圍的型式，大小寫均可。若不指定範圍，即表示輸入整個速算表。若sheet=-1，則有特別功能，亦即可以直接在速算表指定其範圍即可，但此時必須將速算表同時開啟才行。在輸出參數方面，N為數值陣列，Ｔ為字串陣列，而rawdata則為細胞陣列，包括所有資料。

下面舉一個例子。設一速算表之內容如下：

>> [N,A,rawdata]=xlsread('demo7.xls')
N =
12   NaN    60
14   NaN   105
16   NaN    56
18   NaN    48
20   NaN    50
A =
'頁數'    '姓名'      '年齡'    '說明'    
    ''    '馮丁樹'        ''    '本書的作者'
    ''    '張三豐'        ''    '太極拳祖爺'
    ''    '曹雪芹'        ''    '紅樓夢作者'
    ''    '高山青'        ''    '一首常唱的歌'
    ''    '文天祥'        ''    '作了正氣歌'
rawdata =
'頁數'    '姓名'      '年齡'    '說明'    
[  12]    '馮丁樹'    [  60]    '本書的作者'
[  14]    '張三豐'    [ 105]    '太極拳祖爺'
[  16]    '曹雪芹'    [  56]    '紅樓夢作者'
[  18]    '高山青'    [  48]    '一首常唱的歌'
[  20]    '文天祥'    [  50]    '作了正氣歌'

其中，N為數值矩陣，Ａ為字串矩陣，而rawdata則為全部之資料，亦即細胞矩陣。


輸出至檔案之格式與參數也類似讀入之型式，其指令格式如下：

[status, message] = xlswrite('filename', M, sheet, 'range')

除上述之定義外，其中Ｍ為待輸出之矩陣，輸出檔案名稱可包含路徑。左邊有兩項資訊，若輸出成功，則status=1否則為0，message則會傳出錯誤的信息。其中有兩項，一為錯誤資訊的內容，另一為identifier，或為識別項。通常在寫入excell檔時，若原檔已有內容，則在進行存檔後會有如下之警告信息：

Warning: Added specified worksheet.

若不想這類信息一再出現，可以打入如下指令：

>>warning off MATLAB:xlswrite:AddSheet

如此，警告信息不會再出現，而後面MATLAB:xlswrite:AddSheet即為識別項idengifier。


例如：

>> books = {'書名', '價格(元)'; '模貝設計' 298;  '模貝設計' 298; '基本電學' 580; '哈利波特' 660}
books =
'書名'        '價格(元)'
'模貝設計'    [     298]
'模貝設計'    [     298]
'基本電學'    [     580]
'哈利波特'    [     660]

>> status=xlswrite('demo8.xls',books,'demo')
status =     1　%表示存檔成功

在excell之檔案內容如下：