Matlab是Matrix和Laboratory的綜合縮寫，意為矩陣實(shí)驗(yàn)室，由美國MathWorks公司出品。作為一款數(shù)學(xué)軟件，集數(shù)據(jù)導(dǎo)入導(dǎo)出、數(shù)值分析、時序分析、圖影處理、仿真等內(nèi)容于一體。同F(xiàn)ortran、IDL、Python等數(shù)據(jù)分析軟件，Matlab有著豐富的工具包，為大量學(xué)科的數(shù)據(jù)提供了較為實(shí)用且便捷的選擇。

這一次，先來了解一下數(shù)據(jù)的類型和計(jì)算機(jī)存儲。

由于Matlab是基于“矩陣”的，所以數(shù)據(jù)通常以矩陣數(shù)組的形式進(jìn)行存儲。高中數(shù)學(xué)中，關(guān)于數(shù)組的廣義定義應(yīng)該是由一串有規(guī)律的數(shù)組成的集合，但通常是由一個下標(biāo)來表征數(shù)組的通項(xiàng)公式。但是，實(shí)際應(yīng)用中，通常都應(yīng)該由兩個及兩個以上的下標(biāo)來表征對應(yīng)位置的數(shù)，例如：古希臘畢達(dá)哥拉斯學(xué)派的數(shù)學(xué)家總結(jié)的第個邊形數(shù)的表達(dá)式(選自《高中數(shù)學(xué)-數(shù)的規(guī)律基礎(chǔ)》中題1-3ppt, 摘錄自《高考數(shù)學(xué)：拉分提檔全攻略-數(shù)列》浙江大學(xué)出版社)。

數(shù)據(jù)通常可以分為數(shù)型、字符型、元胞型、結(jié)構(gòu)型。數(shù)型就相當(dāng)于數(shù)集，通常根據(jù)有無小數(shù)點(diǎn)可以分為實(shí)型(浮點(diǎn)型float)和整型(integer)，而鑒于復(fù)型(complex)是相當(dāng)于二維數(shù)據(jù)格式，需要實(shí)部和虛部共同來決定。同時，對于數(shù)型，從精度(存儲的有效位數(shù))考慮，在Matlab中可以分為單精度(single precision)和雙精度(double precision)。字符型(str/char)包括字符或字符串，通常用前后單引號賦值，對于數(shù)據(jù)字符，可考慮使用函數(shù)轉(zhuǎn)化，否則無法直接參與運(yùn)算。但如果對于不同的變量數(shù)型或字符型，如何做到存入一個數(shù)據(jù)中方便信息傳輸？通常會考慮元胞型(cell)，即一個元胞數(shù)組中通常有各種變量的不同維度大小的數(shù)據(jù)共同存儲空間，找到元胞數(shù)組中對應(yīng)位置即可提取需要的數(shù)據(jù)列。而不同的元胞數(shù)組又可以構(gòu)成結(jié)構(gòu)型(struct)數(shù)據(jù)，struct數(shù)據(jù)中通常有各種對應(yīng)的信息名稱，比如：A和B同學(xué)的期末考試各科成績及個人信息等存儲，就可以存成結(jié)構(gòu)型數(shù)據(jù)。(注意：字符型變量不能和數(shù)型變量做交叉賦值。)當(dāng)然，Matlab的界面區(qū)會直接顯示各個變量的類型，需做好區(qū)分。

在這里，可能有很多第一次接觸計(jì)算機(jī)語言的小伙伴。通常，單精度數(shù)據(jù)是32位，雙精度存儲是64位，那跟計(jì)算機(jī)的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲到底有什么聯(lián)系呢？0還是0嗎？

首先，要清楚的是計(jì)算機(jī)對于任何數(shù)字都是以‘0/1’二進(jìn)制編碼記錄的，1個字節(jié)(byte)等于8位(bit)，32 bit=4 byte。因此，在Fortran中，一個單精度的實(shí)數(shù)，就可以用real*4去定義。對于32 bit來說，每個bit都只有0/1的選擇，下面給定計(jì)數(shù)法則：

• 第1個bit：符號位-(0為正數(shù)，1為負(fù)數(shù))；

• 第2-9個bit：指數(shù)位-；

• 第10-32個bit：小數(shù)部分-二進(jìn)制下的科學(xué)計(jì)數(shù)法小數(shù)部分。

看到這里，還沒有搞懂？下面給出762.75在計(jì)算機(jī)里的存儲，來看看具體過程吧？(部分推導(dǎo)源自《百度百科》)

那對于單精度的數(shù)值最大能存多少呢？來算一算：

看到這里，是否比較清晰了呢？64 bit你是否也可以信手拈來？是不是可以輕松地其計(jì)數(shù)法則和最大最小呢？

可以看出單雙精度的數(shù)據(jù)在存儲上就差了不是一個量級的水平，因此隨著計(jì)算機(jī)性能的提高、存儲能力的提升，通常會更喜歡雙精度的數(shù)據(jù)。但實(shí)際中，衛(wèi)星數(shù)據(jù)的傳遞，由于信息量過大，通常也有單精度的數(shù)據(jù)，需要在使用的時候特別注意。

對于原始觀測數(shù)據(jù)來說：對一種確定變量的連續(xù)時間觀測，也叫作“時間序列”，是一維(1-D)的數(shù)列，象征性地可以記為；一個確定時刻，對一種確定變量，有著類似“經(jīng)緯度”的變化，也叫作“圖像序列”，是二維(2-D)的數(shù)組，象征性地可以記為；而對一種有著“經(jīng)緯度”變化的確定變量，連續(xù)時間觀測，也叫作“視頻序列”，是三維(3-D)的數(shù)據(jù)，象征性地可以記為。因此，如果對一個空間的實(shí)時觀測量，應(yīng)該是具有四維(4-D)的信息，象征性地可以記為，以此類推。關(guān)于實(shí)測數(shù)據(jù)的實(shí)際維度和每個維度的個數(shù)，可以用來表達(dá)。

說了那么多關(guān)于數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)知識，通常，基本上是拿不到直接的數(shù)據(jù)文件，市面上也有很多不同的文件格式和類型，究竟如何才能把文件中的數(shù)據(jù)提取出來？這部分叫做“數(shù)據(jù)讀取”，無論是最終讀出來是數(shù)型、字符型、元胞型、結(jié)構(gòu)型的哪一種或哪幾種，都要求“正確地讀取”。關(guān)于“正確地讀取不同類型的文件數(shù)據(jù)”，將在下一章細(xì)致闡述。