使用MATIO库写入Matlab稀疏矩阵数据的示例程序

使用MATIO库写入Matlab稀疏矩阵数据的示例程序

MATIO是一个开源的C/C++库，用于读写MATLAB的.mat数据文件。下面我将展示如何使用MATIO库来写入稀疏矩阵数据到MATLAB文件中。

示例程序

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <matio.h>

int main() {
    // 初始化稀疏矩阵数据
    size_t nrows = 5;  // 行数
    size_t ncols = 5;  // 列数
    size_t nnz = 5;    // 非零元素个数
    
    // 稀疏矩阵的非零值
    double data[] = {1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0};
    
    // 非零元素的行索引 (MATLAB使用1-based索引)
    mat_uint32_t ir[] = {1, 2, 3, 4, 5};
    
    // 列指针 (压缩列存储格式)
    mat_uint32_t jc[] = {0, 1, 2, 3, 4, 5};
    
    // 创建稀疏矩阵
    mat_sparse_t sparse = {
        .nzmax = nnz,
        .nir = nnz,
        .ir = ir,
        .jc = jc,
        .ndata = nnz,
        .data = data
    };
    
    // 创建MAT变量
    matvar_t *matvar = Mat_VarCreate(
        "sparse_matrix",  // 变量名
        MAT_C_SPARSE,     // 变量类型(稀疏矩阵)
        MAT_T_DOUBLE,     // 数据类型
        2,               // 维度数
        (size_t[]){nrows, ncols},  // 维度大小
        &sparse,         // 数据
        MAT_F_DONT_COPY_DATA  // 标志位
    );
    
    if (matvar == NULL) {
        fprintf(stderr, "Error creating MAT variable\n");
        return EXIT_FAILURE;
    }
    
    // 创建MAT文件
    mat_t *mat = Mat_CreateVer(
        "sparse_matrix.mat",  // 文件名
        NULL,                 // 头信息(使用NULL表示默认)
        MAT_FT_MAT73          // 文件版本(MATLAB 7.3格式)
    );
    
    if (mat == NULL) {
        fprintf(stderr, "Error creating MAT file\n");
        Mat_VarFree(matvar);
        return EXIT_FAILURE;
    }
    
    // 写入变量到文件
    int err = Mat_VarWrite(mat, matvar, MAT_COMPRESSION_ZLIB);
    if (err != 0) {
        fprintf(stderr, "Error writing variable to file\n");
    }
    
    // 清理资源
    Mat_VarFree(matvar);
    Mat_Close(mat);
    
    printf("Sparse matrix successfully written to sparse_matrix.mat\n");
    
    return EXIT_SUCCESS;
}

编译说明

要编译这个程序，你需要先安装MATIO库。在Linux系统上，可以使用包管理器安装：

sudo apt-get install libmatio-dev  # Ubuntu/Debian

然后使用以下命令编译：

gcc -o sparse_writer sparse_writer.c -lmatio

程序说明

1. 这个程序创建了一个5x5的稀疏对角矩阵，对角线元素为1.0到5.0。
2. 稀疏矩阵使用压缩列存储(CSC)格式，这是MATLAB稀疏矩阵的标准存储格式。
3. 程序将矩阵保存为MATLAB 7.3格式(.mat文件)，支持压缩存储。
4. 在MATLAB中，你可以使用load('sparse_matrix.mat')来加载这个稀疏矩阵。

注意事项

1. MATLAB使用1-based索引，而行索引数组ir必须使用1-based索引。
2. 列指针数组jc的长度为ncols+1，其中jc[i]到jc[i+1]-1是第i列的非零元素索引。
3. 如果需要更复杂的稀疏矩阵，可以调整data、ir和jc数组的内容。

希望这个示例程序能帮助你使用MATIO库写入MATLAB稀疏矩阵数据！