15-MATLAB和其他编程语音结合.pdf
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1、下载第1 5章M AT L A B与其他编程语言结合M AT L A B可以和其他编程语言一起使用,可以调用F O RT R A N或C程序。反过来F O RT R A N或C也可以调用M AT L A B程序。这样,快速的编译程序就可以利用 M AT L A B中强大的矩阵或图形命令,通过编写部分的 C或F O RT R A N程序,并进行编译,就可以避免 M A LTA B程序的瓶颈现象。M AT L A B还可以结合使用其他的应用程序,如 Microsoft Word for Wi n d o w s。这将在本章的最后一节讨论,这主要取决于计算机的系统和安装的应用程序。15.1 介绍M
2、AT L A B和F O RT R A N或C M AT L A B可以被F O RT R A N或C语言程序调用,它也可以调用 F O RT R A N或C语言程序。如果M AT L A B程序运行速度很慢,后者对此很有用。因为 M AT L A B是一个解释性语言,所以当运行程序时就是解释它的命令。这样有时会导致程序的运行速度很慢,如 f o r-l o o p s循环。在F O RTRAN 77和C中可以使用M AT L A B库,也可以用F O RTRAN 90或C+对它们进行链接。除非特别需要,一般不推荐编写 F O RT R A N或C程序。M AT L A B的优点在于可以用高级
3、的形式描述出操作,而程序员不必担心循环的次数和一些其他细节问题。被M AT L A B调用的程序必须在编译后转换成 M E X文件,这样才能被M AT L A B调用。在编译时它们和M文件一样使用。在2.8节中讲到了由M AT L A B创建的二进制文件。它们是以 M AT文件形式被调用的,在 C或F O RT R A N语言的库中有用来读和写二进制文件的程序。注意,这些文件可以在不同的平台间传递,例如,用户可以读取在 Wi n d o w s环境下建立的M AT文件到U N I X环境中。在1 5.4节中介绍了如何在M AT L A B中读或写其他的二进制文件。这对有特殊格式要求的程序很有用
4、。M AT L A B编译器、C数学库和C+数学库可以从M a t h Wo r k s公司买到。首先可以作为自动M E X文件生成器或C源代码生成器使用,结合C数学库一起生成应用程序。在C中编写M AT L A B程序,数据通过指针来访问。在其他编程语言中调用 M A LTA B程序,就要求使用指针。在M ATLAB 5中,所有变量类型,如标量、向量、矩阵、字符串、细胞矩阵和结构,都以m x A r r a y s形式来保存,所有的数据操作都通过这些 m x A r r a y s来完成。M ATLAB 5中新的数据类型,也就是多维数组、细胞矩阵和结构只能在 C中使用,而不能在F O RT
5、R A N中使用。在C或F O RT R A N中使用的M AT L A B程序主要分四类:m x可操作的m x A r r a y s。m a tM AT文件。e n gM AT L A B工程文件。m e xM E X程序,在M A LTA B环境中完成一些操作的程序。在下面几节中将举一些例子。这些例子基本上说明了 M AT L A B和C或F O RT R A N是如何相互调用的。它们已在运行Sun OS 5.5.1的工作站上和Soloais CDE 1.0.2版的Wi n d o w s系统中编译通过。对于每一种系统而言,编程的思想都是一样的。然而还是有一些重要的细节方面是不相同的。这
6、就是为什么M AT L A B中的例程很有趣的原因,它们可以在库中找到:./m a t l a b 5 2/e x t e r n/e x a m p l e s路径中的三个点,.,表示这部分路径与系统有关。例程的文档可以用M AT L A B命令h e l p d e s k获得。而且还有M AT L A B手册应用程序接口指南。15.2 MAT L A B和C为了使C和M AT L A B混合编程,重要的是使用的C编译器以ANSI C标准进行编译。15.2.1 C中对m x A r r a y的操作用下面描述的程序可以对m x A r r a y进行操作。为了使用这些程序,在程序中必须嵌入
7、头文件m a t r i x.h,也就是在程序的开始包含下面一行:#include matrix.h下面表中的程序用来分配和释放内存。一个好的编程习惯就是及时释放不再使用的内存。不必使用M AT L A B程序来创建数据结构,因为在程序结束时 M AT L A B会自动地来完成(可见命令集1 9 5中程序m e x M a k e A r r a y P e r s i s t e n t和m e x M a k e M e m o r y P e r s i s t e n t)。命令集1 7 5C中的内存管理void*mxCalloc(size_t n,size_t size);分配内存。
8、参数n表示分配的元素个数,s i z e表示每个元素的字节数。如果分配成功,返回一个指向已分配内存的开始位置的指针;否则返回 N U L L。在程序中必须嵌入库文件。当不再使用时用m x F r e e来释放内存。void mxSetAllocFcns(calloc_proc callocfcn,free_procfreefcn,realloc_proc reallocfcn,malloc_proc mallocfcn);在非M E X程序中用来释放内存。使用h e l p d e s k可得更多信息。void mxFree(void*ptr);释放p t r指向的内存空间。void*mxRe
9、alloc(void*ptr,size_t size);重新分配用m x C a l l o c分配的内存。参数p t r是指向内存开始位置的指针,s i z e是分配元素的个数。如果分配成功,返回得到指向分配内存开始位置的指针;否则返回N U L L。在程序中必须嵌入库文件。用m x F r e e来释放不再使用的内存。void mxDestroyArray(mxArray*array_ptr);释放a rr a y _ p t r指向的m x A r r a y内存。下面的常用程序用来管理和检查m x A r r a y,如命名、重构和检查它们的类型。命令集1 7 6C中处理m x A r
10、 r a y的常用程序m x C o m p l e x i t y第1 5章M AT L A B与其他编程语言结合3 0 5下载是一个枚举数据类型,用来表示 m x A r r a y的虚数元素。它的值可以为 m x C O M P L E X(复数m x A r r a y)或m x R E A L(其他)。m x C l a s s I D是一个枚举数据类型,用来表示m x A r r a y的类型。有下列选项:m x C E L L _ C L A S S,细胞类型。m x S T R U C T _ C L A S S,结构类型。m x O B J E C T _ C L A S S
11、,用户自定义类型。m x C H A R _ C L A S S,字符串类型。m x S P A R S E _ C L A S S,稀疏矩阵。m x D O U B L E _ C L A S S,双精度浮点小数。m x S I N G L E _ C L A S S,单精度浮点小数。m x I N T 8 _ C L A S S,8位整数。m x U I N T 8 _ C L A S S,8位无符号整数。m x I N T 1 6 _ C L A S S,1 6位整数。m x U I N T 1 6 _ C L A S S,1 6位无符号整数。m x I N T 3 2 _ C L A
12、S S,3 2位整数。m x U I N T 3 2 _ C L A S S,3 2位无符号整数。m x U N K N O W N _ C L A S S,未知类型。mxClassID mxGetClassID(const mxArray*array_ptr);返回a rr a y_p t r指向的m x A r r a y类型;见上。const char*mxGetClassName(const mxArray*array_ptr);同上,返回字符串形式的类型。bool mxIsClass(const mxArray*array_ptr,const char*name);如果a rr a
13、y_p t r指向的m x A r r a y有字符串n a m e表示的类型,则返回真。字符串 n a m e相对应于上面的类型(见m x C l a s s I D):“c e l l”、“s t r u c t”、“c h a r”、“s p a r s e”、“d o u b l e”、“s i n g l e”、“i n t 8”、“u i n t 8”、“i n t 1 6”、“u i n t 1 6”、“i n t 3 2”和“u i n t 3 2”。它还可以是自定义的类型名。const char*mxGetName(const mxArray*array_ptr);返回包含a
14、 rr a y_p t r指向的m x A r r a y名字的字符串。double mxGetScalar(const mxArray*array_ptr);返回a rr a y_p t r指向的m x A r r a y的第一个实数元素的值。总是返回一个 d o u b l e型值。如果m x A r r a y是一个结构或细胞类型,则返回 0.0;如果m x A r r a y是一个稀疏矩阵类型,则返回第一个非零实数元素的值;如果 m x A r r a y为空,则返回一个不确定值。mxArray*mxDuplicateArray(const mxArray*in);复制i n指向的 m
15、 x A r r a y,并返回指向复制 m x A r r a y的指针。当它不再使用时,用m x D e s t r o y A r r a y来释放它;见命令集1 7 5。int mxGetNumberOfElements(const mxArray*array_ptr);返回a rr a y_p t r指向的m x A r r a y的元素个数。使用m x G e t C l a s s I D来找出元素类型。int mxGetElementSize(const mxArray*array_ptr);返回保存a rr a y_p t r指向的m x A r r a y中一个元素需要的字
16、节数。如果 m x A r r a y是细胞或结构类型,则返回指向它们的指针大小。如果操作失败,返回 0。3 0 6M ATLAB 5 手册下载int mxGetNumberOfDimensions(const mxArray*array_ptr);返回a rr a y_p t r指向的m x A r r a y中的维数,这个数总是不小于2。const int*mxGetDimensions(const mxArray*array_ptr);返回一个整数向量的指针,包含a rr a y_p t r指向的m x A r r a y的每一维的元素个数。int mxSetDimensions(mxA
17、rray*array_ptr,const int*size,int ndims);用来重构或增加/减少a rr a y _ p t r指向的m x A r r a y的元素。参数 n d i m s表示维数范围,s i z e表示一个整数向量的指针,包含每维中需要的元素个数。如果操作成功,返回0;否则返回1。如果要增加或减少元素,则必须进行分配/释放内存。用h e l p d e s k可得更多信息。int mxGetM(const mxArray*array_ptr);返回行数,也就是a rr a y_p t r指向的m x A r r a y的第一维中元素的个数。void mxSetM(m
18、xArray*array_ptr,int m);用来重构或增加/减少a rr a y_p t r指向的m x A r r a y中的行数。参数m表示规定的行数,见m x S e t D i m e n s i o n s。int mxGetN(const mxArray*array_ptr);返回列数,也就是a rr a y_p t r指向的m x A r r a y的第二维中元素的个数。void mxSetN(mxArray*array_ptr,int n);用来重构或增加/减少a rr a y_p t r指向的m x A r r a y中的列数。参数n表示规定的列数,见m x S e t
19、D i m e n s i o n s。bool mxIsEmpty(const mxArray*array_ptr);如果a rr a y_p t r指向的m x A r r a y为空,就返回真。bool mxIsFromGlobalWS(const mxArray*array_ptr);如果a rr a y_p t r指向的m x A r r a y是从M AT L A B全局工作区中复制得到,则返回真。bool mxIsNumeric(const mxArray*array_ptr);如果a rr a y _ p t r指向的m x A r r a y是数字或字符串类型,则返回真。bo
20、ol mxIsInt8(const mxArray*array_ptr);8位整数。bool mxIsUint8(const mxArray*array_ptr);8位无符号整数。bool mxIsInt16(const mxArray*array_ptr);1 6位整数。bool mxIsUint16(const mxArray*array_ptr);1 6位无符号整数。bool mxIsInt32(const mxArray*array_ptr);3 2位整数。bool mxIsUint32(const mxArray*array_ptr);3 2位无符号整数。bool mxIsSingl
21、e(const mxArray*array_ptr);第1 5章M AT L A B与其他编程语言结合3 0 7下载单精度浮点小数。bool mxIsDouble(const mxArray*array_ptr);双精度浮点小数。bool mxIsComplex(const mxArray*array_ptr);复数。如果a rr a y _ p t r指向的m x A r r a y按函数指定的格式存储数据,则返回真。int mxCalcSingleSubscript(const mxArray*array_ptr,int nsbus,int*subs)将多维中的坐标向量转换成字典序中的标量
22、下标。参数 n s u b s通常表示a rr a y_p t r指向的m x A r r a y中的维数,s u b s表示要转换坐标向量的指针。用h e l p d e s k可得更多信息。下面的程序用来创建和处理二维mn满矩阵,矩阵的元素是双精度浮点小数。命令集1 7 7C中满矩阵的处理mxArray*mxCreateDoubleMatrix(int m,int n,mxComplexity Complexflag);和m x C r e a t e C e l l M a t r i x相似(见命令集1 8 1),但是这里创建的是二维 mn双精度浮点小数矩阵。如果矩阵中元素有复数,则参
23、数 C o m p l e x f l a g是m x C O M P L E X类型,否则是m x R E A L类型。double*mxGetPr(const mxArray*array_ptr);返回a rr a y_p t r指向的m x A r r a y中第一个实数元素的指针。如果矩阵中没有任何实数元素,则返回N U L L。void mxSetPr(mxArray*array_ptr,double*pr);设置a rr a y _ p t r指向的m x A r r a y中的实数元素。参数p r包含应该使用值的向量指针,这个向量必须用m x C a l l o c来动态地分配;
24、见命令集 1 7 5。double*mxGetPi(const mxArray*array_ptr);和m x G e t P r相似,但是是对虚数元素。void mxSetPi(mxArray*array_ptr,double*pi);和m x S e t P r相似,但是是对虚数元素。下面的程序用来创建和处理二维mn的稀疏矩阵,矩阵元素是双精度浮点小数。命令集1 7 8C中稀疏矩阵的处理mxArray*mxCreateSpares(int m,int n int nzmax,mxComplexity ComplexFlag);创建一个二维mn的稀疏矩阵。参数n z m a x表示矩阵中非零
25、元素的个数。如果矩阵中有复数元素,则参数C o m p l e x F l a g是m x C O M P L E X类型;否则是m x R E A L类型。如果创建成功,返回指向这个矩阵的指针;否则返回N U L L。当它不再使用时,用m x D e s t r o y A r r a y来释放所占内存;见命令集1 7 5。int mxGetNzmax(const mxArray*array_ptr);返回a rr a y_p t r指向的稀疏矩阵m x A r r a y中的n z m a x值(见上)。如果发生任何错误,都返回一个不确定数。void mxSetNzmax(mxArray*
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- 15 MATLAB 其他 编程 语音 结合
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