03-变数（变量）与档案存取

前言

视频教程：b站视频【MATLAB教程_台大郭彦甫（14课）原视频补档】https://www.bilibili.com/video/BV1GJ41137UH/?share_source=copy_web&vd_sourc*e=d6b9f96888e9c85118cb40c164875dfc
官网教程：

• MATLAB 快速入门 - MathWorks 中国

参考博客：

• MATLAB（三）变数（变量）与档案存取
• 【台大郭彦甫】Matlab入门教程超详细学习笔记四：数据类型与文件读写（附PPT链接）

声明：自己跟着敲了一遍，仅供个人参考学习。
软件版本：MATLAB R2016b

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1. 数据类型转换

1.1. 数据（变量）类型

• int有符号整数
• uint无符号整数
• single单精度
• double双精度（默认）

1.2. 数据类型转换

例子：变量A为-1.5（默认双精度）

提示打开变量的位置：

1.3. char字符

1. 一个字符在ASCll中使用0到255之间的数字代码表示；
2. 创建一个字符或字符串，将它们放入单引号''中。
3. ASCII码表

例子：

>> s1 = 'h'

s1 =

h

>> uint16(s1) %转为16位无符号整数

ans =

  uint16

   104

>> whos %查看变量
  Name      Size            Bytes  Class     Attributes

  ans       1x1                 2  uint16              
  s1        1x1                 2  char   
1
2
3
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19

>> s2 = 'H'

s2 =

H

>> uint16(s2)

ans =

  uint16

   72

>> whos
  Name      Size            Bytes  Class     Attributes

  ans       1x1                 2  uint16              
  s1        1x1                 2  char                
  s2        1x1                 2  char      
1
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1.4. String字符串

同char放入单引号''中。
例子：

>> s1='Example';
>> s2='String'; 
>> s3=[s1 s2]; %同s6=[s1, s2];
>> s4=[s1;s2];
错误使用 vertcat
串联的矩阵的维度不一致。
>> s4=[s1;s1];
>> s5=[s2;s2];
>> s6=[s1,s2];
1
2
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5
6
7
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9

说明：
s4报错是因为s1和s2拼接的维度不同。s1维度：1×7，s2维度：1×6

所以要维度一样的拼接。

打印结果：

>> s3

s3 =

ExampleString

>> s4

s4 =

Example
Example

>> s5

s5 =

String
String

>> s6

s6 =

ExampleString
1
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25

1.5. 逻辑操作与赋值

例子：有一个字符串str = 'aardvark';

1.5.1.索引

>> str = 'aardvark';
>> str(3)

ans =

r
1
2
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4
5
6

1.5.2.逻辑操作

>> 'a' == str

ans =

  1×8 logical 数组

   1   1   0   0   0   1   0   0
1
2
3
4
5
6
7

逻辑判断(==)：找到字符串中所有为a的元素。true返回1，false返回0。

1.5.3.赋值操作(=)

>> str(str == 'a') = 'Z'

str =

ZZrdvZrk
1
2
3
4
5

赋值操作符为=。这里是把a元素替换为Z.

1.5.4.思考（字符串比较）

如果我们想要将整个字符串与另一个字符串进行比较，用strcmp函数。
查看strcmp函数：

>> help strcmp
 strcmp Compare strings or character vectors
    TF = strcmp(S1,S2) compares S1 and S2 and returns logical 1 (true)
    if they are identical, and returns logical 0 (false) otherwise. Either 
    text input can be a character vector or a string scalar. 
上段译为：
  比较 s1 和 s2，如果二者相同，则返回 1 (true)，否则返回 0(false)。
  如果文本的大小和内容相同，则它们将视为相等。返回结果 tf 的数据类型为 logical。
1
2
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7
8

>> str = 'aardvark';
>> str1 = 'arrdvark';
>> %比较str与str1
>> strcmp(str,str1)

ans =

  logical

   0
1
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11

• 由于str与str1的文本大小和内容相同（相等），返回logical。

1.5.5.练习

分析：s2中元素是s1的逆序。s1的索引是1:19（我总和python的索引搞错，python是从0开始的），s2的索引逆序从-1开始。

1.5.5.1.方法1

查看s1的长度：

>>  s1='I like the letter E'

s1 =

I like the letter E

>> length(s1) %查看s1的长度

ans =

    19

>> size(s1,2) %size(s1)是查看s1的维度1×19。size(s1,2)是取size的第二个维度，即长度

ans =

    19
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逆序：

>> s2 = s1(length(s1):-1:1)

s2 =

E rettel eht ekil I

>> s2 = s1(size(s1,2):-1:1)

s2 =

E rettel eht ekil I
1
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1.5.5.2.方法2

关于reverse反转函数的用法：

>> help reverse
 reverse Reverse the order of characters in string
    NEWSTR = reverse(STR) reverses the order of the characters in each
    element of STR and returns the reversed elements as NEWSTR. STR can be
    a string array, character vector, or cell array of character vectors.
    NEWSTR is the same type as STR.
 
    reverse does not reverse the order of code units within Unicode
    characters.
 
    Example:
        STR = string({'airport','control tower','radar','runway'});
        reverse(STR)
 
        returns
 
            "tropria"    "rewot lortnoc"    "radar"    "yawnur"

1
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>> reverse(s1)

ans =

E rettel eht ekil I
1
2
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4
5

1.5.5.3.方法3

关于flip翻转函数的用法：

>> help flip
 flip Flip the order of elements
    Y = flip(X) returns a vector Y with the same dimensions as X, but with the 
    order of elements flipped. If X is a matrix, each column is flipped 
    vertically. For N-D arrays, flip(X) operates on the first
    nonsingleton dimension.
 
    flip(X,DIM) works along the dimension DIM.
  
    For example, flip(X) where
    
        X = 1 4  produces  3 6
            2 5            2 5
            3 6            1 4
1
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>> flip(s1)

ans =

E rettel eht ekil I
1
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4
5

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2. Struct结构体数组

2.1. 创建一个学生结构体

学生作业的成绩：

分析：

1. 创建的学生结构体包含4个属性（name，id，number，grade）
2. 用.操作符表示属于student的成员。如student.name表示学生的姓名。

>> student.name = 'John Doe';
>> student.id = 'jd2@sfu.ca';
>> student.number = 301073268;
>> student.grade = [100 75 73; 95 91 85.5; 100 98 72];
>> %查看创建的学生结构体数组
>> student

student = 

  包含以下字段的 struct:

      name: 'John Doe'
        id: 'jd2@sfu.ca'
    number: 301073268
     grade: [3×3 double]

>> %查看分数
>> student.grade

ans =

  100.0000   75.0000   73.0000
   95.0000   91.0000   85.5000
  100.0000   98.0000   72.0000
1
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2.2. 向结构体中添加学生2信息

>> student2.name = 'Ann Lane';
>> student2.id ='aln4@sfu.ca';
>> student2.number = 301078853;
>> student2.grade = [95 100 90; 95 82 97; 100 85 100];
>> student2

student2 = 

  包含以下字段的 struct:

      name: 'Ann Lane'
        id: 'aln4@sfu.ca'
    number: 301078853
     grade: [3×3 double]

>> student2.grade

ans =

    95   100    90
    95    82    97
   100    85   100
1
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22

增加学生2的年龄：

>> student2.age = 18;
>> student2

student2 = 

  包含以下字段的 struct:

      name: 'Ann Lane'
        id: 'aln4@sfu.ca'
    number: 301078853
     grade: [3×3 double]
       age: 18
1
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12

查看学生2属性中的元素：

>> student2.id(1)

ans =

a
1
2
3
4
5

2.3. 结构体功能

例子：把学生2的age删了。

>> fieldnames(student2)

ans =

  5×1 cell 数组

    'name'
    'id'
    'number'
    'grade'
    'age'

>> student2

student2 = 

  包含以下字段的 struct:

      name: 'Ann Lane'
        id: 'aln4@sfu.ca'
    number: 301078853
     grade: [3×3 double]
       age: 18

>> rmfield(student2,'age')

ans = 

  包含以下字段的 struct:

      name: 'Ann Lane'
        id: 'aln4@sfu.ca'
    number: 301078853
     grade: [3×3 double]
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34

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3. 嵌套结构

例子：创建结构体A、A2

• 创建结构体A:

>> %创建结构体数组A（写在一个结构体内）
>> A = struct('data', [3 4 7; 8 0 1], 'nest', ...
struct('testnum', 'Test 1',...
'xdata', [4 2 8], 'ydata', [7 1 6]));
>> A

A = 

  包含以下字段的 struct:

    data: [2×3 double]
    nest: [1×1 struct]

>> A.data

ans =

     3     4     7
     8     0     1

>> A.nest

ans = 

  包含以下字段的 struct:

    testnum: 'Test 1'
      xdata: [4 2 8]
      ydata: [7 1 6]
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• 创建结构体A2:

>> %创建结构体数组A2
>> A2.data = [9 3 2; 7 6 5];
>> A2.nest.testnum = 'Test2';
>> A2.xdata = [3 4 2];
>> A2.ydata = [5 0 9];
>> A2

A2 = 

  包含以下字段的 struct:

     data: [2×3 double]
     nest: [1×1 struct]
    xdata: [3 4 2]
    ydata: [5 0 9]
1
2
3
4
5
6
7
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4. 元胞数组（Cell Array）

元胞数组（Cell Array）将类型不同的相关数据集成到一个单一的变量中，可存储不同类型的数据。

参考博客：Matlab中的元胞数组（cell）

创建元胞数组2种方法：

• 直接赋值法
• 利用{ }直接创建元胞数组的所有单元

例子：

4.1. 直接赋值法

4.1.1.内容索引法

赋值语句的左边用大括号{ }将标识单元的下标括起来，右边为单元的内容。
{}像是一个指针，指向一块区域，在那一块区域填写内容。

>> cell{1,1}=[1 4 3; 0 5 8; 7 2 9];
>> cell{1,2}='Anne Smith';
>> cell{2,1}=3+7i;
>> cell{2,2}=-pi:pi:pi;
>> cell

cell =

  2×2 cell 数组

    [3×3 double]    'Anne Smith'
    [3.0000 + 7.0000i]    [1×3 double]
1
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12

4.1.2.单元索引法

赋值语句的左边用小括号( )将标识单元的下标括起来，右边用大括号{ }将单元的内容括起来。
即将左边看作一个简单的数组，然后用{}在里面填写内容。

>> cell(1,1)={[1 4 3; 0 5 8; 7 2 9]};
>> cell(1,2)={'Anne Smith'};
>> cell(2,1)={3+7i};
>> cell(2,2)={-pi:pi:pi};
>> cell

cell =

  2×2 cell 数组

    [3×3 double]    'Anne Smith'
    [3.0000 + 7.0000i]    [1×3 double]
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12

4.2. 利用{ }直接创建元胞数组

在大括号中一次列出所需创建元胞数组的内容。它们之间用逗号隔开，行与行之间用分号隔开。

>> cell={[1 4 3; 0 5 8; 7 2 9], 'Anne Smith'; ...
3+7i, -pi:pi:pi}

cell =

  2×2 cell 数组

    [3×3 double]    'Anne Smith'
    [3.0000 + 7.0000i]    [1×3 double]
1
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4.3. 练习

4.3.1.练习1

把上面的方法都练习一遍。

>> B = {'This is the first cell', [5+j*6 4+j*5];...
[1 2 3; 4 5 6; 7 8 9], {'Tim', 'Chris'}}

B =

  2×2 cell 数组

    'This is the first cell'    [1×2 double]
    [3×3 double]    {1×2 cell  }


>>%--------------------------------------------
>> B(1,1) = {'This is the first cell'};
>> b(1,2) = {[5+j*6 4+j*5]};
>> B(1,2) = {[5+j*6 4+j*5]};
>> B(2,1) = {[1 2 3; 4 5 6; 7 8 9]};
>> B(2,2) = {{'Tim', 'Chris'}};
>> B

B =

  2×2 cell 数组

    'This is the first cell'    [1×2 double]
    [3×3 double]    {1×2 cell  }


>>%--------------------------------------------
>> B{1,1}='This is the first cell';
>> B{1,2}=[5+j*6 4+j*5];
>> B{2,1}=[1 2 3; 4 5 6; 7 8 9];
>> B{2,2}={'Tim', 'Chris'};
>> B

B =

  2×2 cell 数组

    'This is the first cell'    [1×2 double]
    [3×3 double]    {1×2 cell  }
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访问元胞数组中的数据：

• 内容索引B{2,2}：返回该元胞数组对应区域中的内容

>> B{2,2}

ans =

  1×2 cell 数组

    'Tim'    'Chris'
1
2
3
4
5
6
7

• 单元索引B(2,2)：返回一个1×2的子元胞数组

>> B(2,2)

ans =

  cell

    {1×2 cell}
1
2
3
4
5
6
7

4.3.2.练习2

>> cell{1,1}(1,1)

ans =

     1
1
2
3
4
5

4.4. 元胞数组函数

num2cell和mat2cell示意图：

例子：

>> a = magic(3)%magic（n） 产生n阶魔方矩阵

a =

     8     1     6
     3     5     7
     4     9     2

>> b = num2cell(a)

b =

  3×3 cell 数组

    [8]    [1]    [6]
    [3]    [5]    [7]
    [4]    [9]    [2]

>> c = mat2cell(a, [1 1 1], 3)

c =

  3×1 cell 数组

    [1×3 double]
    [1×3 double]
    [1×3 double]

>> c{1} %直接访问元胞数组里的内容

ans =

     8     1     6

>> c(1) %访问子元胞数组

ans =

  cell

    [1×3 double]
1
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41

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5. 多维数组

一个三维的元胞数组可以有行(row)，列(column)，层(layer)三个维度。在对元胞数组进行索引时，优先级从高到低的顺序分别是：行→列→层

5.1. 用花括号{}定义三维元胞数组

例子：

分析：layer=2，每层的row=2，col=2

>> %第一层元胞数组
>> cell{1,1,1} = [1 2;4 5];
>> cell{1,2,1} = 'Name';
>> cell{2,1,1} = 2-4i;
>> cell{2,2,1} = 7;
>> %第二层元胞数组
>> cell{1,1,2} = 'Name2';
>> cell{1,2,2} = 3;
>> cell{2,1,2} = 0:1:3; % [0 1 2 3]
>> cell{2,2,2} = [4 5]'; %[4 5]的转置

>> %打印元胞数组
>> cell

  2×2×2 cell 数组

cell(:,:,1) = 

    [2×2 double]    'Name'
    [2.0000 - 4.0000i]    [   7]


cell(:,:,2) = 

    'Name2'         [         3]
    [1×4 double]    [2×1 double]


>> %查看子元胞数组
>> cell{1,1,1}

ans =

     1     2
     4     5

>> cell{2,1,2}

ans =

     0     1     2     3
 
>> cell{2,2,2}

ans =

     4
     5
1
2
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47
48

5.2. 用 cat() 函数对元胞数组进行拼接

使用 cat()函数在指定维度（行、列、层3个纬度）上对元胞数组进行拼接。
例子：

分析：这里的1、2、3分别代表了按行、按列、按层拼接

>> A = [1 2;3 4];
>> B = [5 6;7 8];
>> %按行拼接
>> C = cat(1,A,B)

C =

     1     2
     3     4
     5     6
     7     8

>> %按列拼接
>> C = cat(2,A,B)

C =

     1     2     5     6
     3     4     7     8

>> %按层拼接
>> C = cat(3,A,B)

C(:,:,1) =

     1     2
     3     4


C(:,:,2) =

     5     6
     7     8
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33

举一反三：再把5.1.节的例子用cat( )按层拼接做一遍。

>> cell{1,1} = [1 2;4 5];
>> cell{1,2} = 'Name';
>> cell{2,1} = 2-4i;
>> cell{2,2} = 7;
>> cell_1{1,1} = 'Name2';
>> cell_1{1,2} = 3;
>> cell_1{2,1} = 0:1:3;
>> cell_1{2,2} = [4 5]';

>>  C = cat(3,cell,cell_1)

  2×2×3 cell 数组

C(:,:,1) = 

    [2×2 double]    'Name'
    [2.0000 - 4.0000i]    [   7]


C(:,:,2) = 

    'Name2'         [         3]
    [1×4 double]    [2×1 double]


C(:,:,3) = 

    'Name2'         [         3]
    [1×4 double]    [2×1 double]
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29

5.3. reshape()改变数组行列数

例子：

分析：A是一个2×2 cell 数组，C是一个1×4 cell 数组。

C的排列方式是按行优先（1,1)-(1,2)-(2,1)-(2,2)还是按列优先（1,1)-(2,1)-(1,2)-(2,2)呢？

>> A = {'James Bond', [1 2;3 4;5 6]; pi, magic(5)}

A =

  2×2 cell 数组

    'James Bond'    [3×2 double]
    [    3.1416]    [5×5 double]

>> C = reshape(A,1,4)

C =

  1×4 cell 数组

    'James Bond'    [3.1416]    [3×2 double]    [5×5 double]

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17

• 最后发现是按列优先排列的，即 matlab 是按列优先存储矩阵的。

练习

>> A = [1:3; 4:6]

A =

     1     2     3
     4     5     6

>> B = reshape(A,3,2)

B =

     1     5
     4     3
     2     6
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14

5.4. 检查变量和变量状态

---

6. 文件访问（文件读写）

6.1. MATLAB Data：save()和load()

MATLAB工作区内的数据可以 以*.mat格式保存在文件中。
使用save()函数将数据保存到文件，使用load()函数加载文件中的数据。
例子：


测试：

>> clear; a = magic(4);
save mydata1.mat  %将变量以二进制形式存入文件中
save mydata2.mat -ascii %加上后缀-ascii，将变量以文本形式存入文件中
1
2
3

敲回车键就出现左侧的mydata1.mat和mydata2.mat。

双击2个文件就可以加载数据：

注：此时加载的mydata2.mat报错，原因是保存是以文本形式，加载却是以二进制形式。所以加上后缀-ascii，才能读取数据。

6.2. Excel表格：xlsread()和xlswrite()

例子：

1. 创建一个名为04Score.xlsx的Excel表格，表格的数据如下：

2. 然后读取数据如下：

注：最好保存在相对路径中，不然打开文件报错。

>> Score = xlsread('04Score.xlsx')

Score =

    94    83    89
    76    88    82
    68    72    75

>> Score = xlsread('04Score.xlsx','B2:D4')

Score =

    94    83    89
    76    88    82
    68    72    75
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15

3. 计算3位同学各自的平均成绩，然后放在最后一列：

>> M = mean(Score,2)

M =

   88.6667
   82.0000
   71.6667

>> M = mean(Score')'

M =

   88.6667
   82.0000
   71.6667

>> %把M放在sheet1的最后一列 
>> xlswrite('04Score.xlsx', M, 1, 'E2:E4')
>> %此时再读一下写入M后的表
>> Score = xlsread('04Score.xlsx')

Score =

   94.0000   83.0000   89.0000   88.6667
   76.0000   88.0000   82.0000   82.0000
   68.0000   72.0000   75.0000   71.6667
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26

此时的表格中还没有平均值的列名。写入列名即可。

xlswrite('04Score.xlsx', {'Mean'}, 1, 'E1');
1

4. 获取文本信息

>> [Score Header] = xlsread('04Score.xlsx')

Score =

   94.0000   83.0000   89.0000   88.6667
   76.0000   88.0000   82.0000   82.0000
   68.0000   72.0000   75.0000   71.6667


Header =

  4×5 cell 数组

  1 至 4 列

    ''          'Test1'    'Test2'    'Test3'
    'John'      ''         ''         ''     
    'Selina'    ''         ''         ''     
    'Peter'     ''         ''         ''     

  5 列

    'Mean'
    ''    
    ''    
    ''    
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26

6.3. 低级文件 I/O

6.3.1.说明

• 在字节或字符级别读取和写入文件；
• 文件ID为fid；
• 文件中的位置由可移动的指针（Pointer）指定。

6.3.2.低级文件I/O功能

6.3.2.1.打开和关闭文件

fid = fopen(filename,permission)；
fclose(fid)；
1
2

1. 先获得fileID (文中为fid)，用fopen打开文件。filename为文件名，permission为文件访问类型。文件访问类型有：

• ‘r’: 打开要读取的文件
• ‘r+’: 打开要读写的文件
• ‘w’: 打开或创建要写入的新文件。放弃现有内容（如果有）。
• ‘w+’: 打开或创建要读写的新文件。放弃现有内容（如果有）。
• ‘a’: 打开或创建要写入的新文件。追加数据到文件末尾。
• ‘a+’: 打开或创建要读写的新文件。追加数据到文件末尾。

参考博客：https://blog.csdn.net/qq_41880030/article/details/105051983

2. 操作完毕后务必用fclose关闭文件，否则 matlab 将一直占用文件。

---

例子：将正弦值写入文件

新建脚本，命名为sinx_func.m，脚本代码为：

x = 0:pi/10:pi;
y = sin(x);
fid = fopen('sinx.txt','w');
for i=1:11 %循环11次
    fprintf(fid, '%5.3f %8.4f\n', x(i), y(i));
end
fclose(fid);
1
2
3
4
5
6
7

6.3.2.2.通过格式化I/O进行读写

例子：先创建一个文件04asciiData.txt，再写一个脚本命名为fscanf_.m。

• feof(fid)检查是否到达文件结尾，到达结尾返回 true.

fid = fopen('04asciiData.txt','r');
i= 1;
while ~feof(fid)
  name(i,:)= fscanf(fid,'%5c',1);
  year(i)= fscanf(fid,'%d',1);
  no1(i)= fscanf(fid,'%d',1);
  no2(i)= fscanf(fid,'%d',1);
  no3(i)= fscanf(fid,'%g',1);
  no4(i)= fscanf(fid,'%g\n');
  i=i+1;
end
fclose(fid);
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12

---

tips：我后面的章节内容暂时不更了，可以根据需求来针对学习单块内容更快，没必要挨着从头学完。
-END-