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使用MATIO库读取Matlab数据文件中的稀疏矩阵

news 2025/7/5 17:13:23

使用MATIO库读取Matlab数据文件中的稀疏矩阵

MATIO是一个用于读写MATLAB数据文件(.mat)的C/C++库。下面我将展示如何使用MATIO库来读取MATLAB文件中的稀疏矩阵数据。

示例程序

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

int main(int argc, char **argv) {
    // 检查命令行参数
    if (argc != 2) {
        fprintf(stderr, "Usage: %s <matfile>\n", argv[0]);
        return EXIT_FAILURE;
    }

    const char *filename = argv[1];
    
    // 打开MAT文件
    mat_t *matfp = Mat_Open(filename, MAT_ACC_RDONLY);
    if (matfp == NULL) {
        fprintf(stderr, "Error opening MAT file %s\n", filename);
        return EXIT_FAILURE;
    }
    
    // 读取文件中的变量列表
    matvar_t *matvar;
    while ((matvar = Mat_VarReadNextInfo(matfp)) != NULL) {
        // 只处理稀疏矩阵
        if (matvar->class_type == MAT_C_SPARSE) {
            printf("Found sparse matrix: %s\n", matvar->name);
            
            // 读取完整的稀疏矩阵数据
            Mat_VarReadDataAll(matfp, matvar);
            
            // 获取稀疏矩阵信息
            mat_sparse_t *sparse = matvar->data;
            size_t nzmax = matvar->nzmax;  // 非零元素最大数量
            size_t nrows = matvar->dims[0]; // 行数
            size_t ncols = matvar->dims[1]; // 列数
            
            printf("Matrix size: %zux%zu, Non-zero elements: %zu\n", 
                   nrows, ncols, nzmax);
            
            // 打印稀疏矩阵的压缩列存储格式数据
            printf("Row indices (ir): ");
            for (size_t i = 0; i < nzmax; i++) {
                printf("%d ", sparse->ir[i]);
            }
            printf("\n");
            
            printf("Column pointers (jc): ");
            for (size_t i = 0; i < ncols + 1; i++) {
                printf("%d ", sparse->jc[i]);
            }
            printf("\n");
            
            // 打印非零元素值
            printf("Non-zero values: ");
            if (matvar->data_type == MAT_T_DOUBLE) {
                double *data = (double *)sparse->data;
                for (size_t i = 0; i < nzmax; i++) {
                    printf("%g ", data[i]);
                }
            } else if (matvar->data_type == MAT_T_SINGLE) {
                float *data = (float *)sparse->data;
                for (size_t i = 0; i < nzmax; i++) {
                    printf("%g ", data[i]);
                }
            } else if (matvar->data_type == MAT_T_INT32) {
                int32_t *data = (int32_t *)sparse->data;
                for (size_t i = 0; i < nzmax; i++) {
                    printf("%d ", data[i]);
                }
            }
            printf("\n");
            
            // 释放变量
            Mat_VarFree(matvar);
        } else {
            printf("Skipping non-sparse variable: %s\n", matvar->name);
            Mat_VarFree(matvar);
        }
    }
    
    // 关闭MAT文件
    Mat_Close(matfp);
    
    return EXIT_SUCCESS;
}

编译说明

要编译这个程序，你需要安装MATIO库。在Linux系统上，可以使用以下命令安装：

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

然后使用以下命令编译程序：

gcc -o read_sparse read_sparse.c -lmatio

使用示例

./read_sparse example.mat

程序说明

程序首先打开指定的MAT文件
然后遍历文件中的所有变量，查找稀疏矩阵类型(MAT_C_SPARSE)的变量
对于找到的每个稀疏矩阵，程序会：
- 打印矩阵的基本信息（名称、维度、非零元素数量）
- 打印行索引数组(ir)
- 打印列指针数组(jc)
- 打印非零元素值
稀疏矩阵以压缩列存储(CSC)格式存储，这是MATLAB稀疏矩阵的标准存储格式