提高matlab运算速度的几种方法.docx
《提高matlab运算速度的几种方法.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《提高matlab运算速度的几种方法.docx（17页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
提高matlab运算速度的几种方法
由于matlab是一种解释性语言，所以在matlab程序中最忌讳直接使用循环语句，如果不得已要使用for循环，可以采用以下方法提高速度。
1、使用6.5以上版本，对循环已作优化；
2、尽可能转化为矩阵运算；
3、转化为二进制执行文件运算，如使用matlab内带的编译系统或matcom以及com组件技术。
其中com组件技术最方便的就是利用combuilder来实现，这里重点介绍。
combuilder是matlab6.5才有的，也是mathworks公司推荐使用于混合编程的，这些日子进行了全方位的摸索，感觉是爽呆了，下面我们一起来揭开它的神秘面纱。
此系列分为以下几块：
1.matlab下做com组件
2.vb,c#.net实现调用
3.vc实现调用
4.打包
5.优缺点评注
其中2,3部分可以选择一个看
matlab下做com组件
com是componentobjectmodule的简称，它是一种通用的对象接口，任何语言只要按照这种接口标准，就可以实现调用它。
matlab6.5新推出来的combuilder就是把matlab下的程序做成com组件，供其他语言调用。
我们先准备两个测试文件，并copy一个图片到c盘下，起名叫1.jpg（这些你都可以改的，我这儿是为了程序方便）：
第一个叫im_test.m如下:
functionim_test%这个文件不带输入与输出
I=imread（'c:
\1.jpg'）;%因为以前带有imshow的程序用mcc编成dll后用不
%了，所以想试combuilder是否
imshow（I）;%能支持这些函数
第二个叫split2rgb.m，就是前些日子Zosco发给我的那个程序，因为它用mcc编成dll后有问题，所以我在这儿继续将它进行测试，而且它也带有多个输入及输出参数，所以也正好拿来测试
在matlab的workspace下打comtool，就打开了matlabcombuilder，点击file-newproject，新建一个工程，在componentname里填上comtest，Classname里填上一个sgltest（并将自动生成classes里的comtestremove掉）,complie
codein选c或c++都无所谓，将Complieroptions里的UseHandleGraphicslibrary的复选框画上，点击ok就行了。
然后点击project--Addfiles,将im_test.m和split2rgb.m添加入工程，然后点Build-ComObject，就会在comtest\distrib\文件夹下生成一个comtest_1_0.dll（它就是做好的com组件），Build时matlab已经自动将此dll在注册表中注册,为了下面能用其他编译器调用，我们还需做一个准备工作，开一个dos窗口，进入/bin/win32目录下（matlabroot为你机器上matlab安装的路径）,打regsvr32mwcomutil.dll，即对mwcomutil.dll进行注册（这个dll是matlab下作的任何com组件都要用到的dll）,下面我们在其他编译器下调用时就可以用了。
是不是觉得做起com组件来很简单呢，matlab下可以给com组件中的类添加成员、事件、方法等，我这儿其实是给类sgltest添加了两个方法，怎么添加成员和方法可以参看matlab的combuilder的帮助。
附录：
split2rgb.m的源代码
%%//测试文件
function[m_nHeight,m_nWidth,mOrigR,mOrigG,mOrigB]=Split2RGB（FileName）
%%//读入一个Jpg文件，
mOrigData=imread（FileName）;
%mDestData=imresize（mOrigData,0.5）;
imwrite（mOrigData,'c:
\2.jpg'）;
%%//用三个变量保存其R,G,B分量
mOrigR=mOrigData（:
:
1）;
mOrigG=mOrigData（:
:
2）;
mOrigB=mOrigData（:
:
3）;
%%//获得图象的高度，宽度
[m_nHeight,m_nWidth]=size（mOrigR）;
figure
（1）;
set（gcf,'MenuBar','none'）
imshow（mOrigData）;
title（['OrginalImage:
',FileName],'Color','b','FontSize',14）;
xlabel（['Height:
',num2str（m_nHeight）,'Width:
',num2str（m_nWidth）],'Color'
'b','FontSize',12）;
%%//写param文件
paraFName=[FileName（1:
length（FileName）-4）,'.param'];
fid=fopen（paraFName,'w'）;
fwrite（fid,m_nHeight,'uint32'）;
fwrite（fid,m_nWidth,'uint32'）;
fclose（fid）;
%%//写R分量文件
RFName=[FileName（1:
length（FileName）-4）,'_R.rot'];
fid=fopen（RFName,'w'）;
fwrite（fid,mOrigR,'uint8'）;
fclose（fid）;
%%//写G分量文件
GFName=[FileName（1:
length（FileName）-4）,'_G.rot'];
fid=fopen（GFName,'w'）;
fwrite（fid,mOrigG,'uint8'）;
fclose（fid）;
%%//写B分量文件
BFName=[FileName（1:
length（FileName）-4）,'_B.rot'];
fid=fopen（BFName,'w'）;
fwrite（fid,mOrigB,'uint8'）;
fclose（fid）;
这一部分讲vb,c#.net下怎么实现调用上一部分我们生成的comtest_1_0.dll（matlab下做的com组件）,记得一定先要对mwcomutil.dll进行注册（怎么注册参看上一部分）
1.vb下实现调用
打开或新建一个vb工程，点project-Reference,在弹出来的窗口中找到comtest1.0TypeLibrary,将前面的复选框选上，点击ok，此时便将此com组件添加到工程里面去了，此时你可以用对象浏览器看到comtest下有个sgltest类，这个类里面有两个方法im_test,split2rgb,还有个MWFlags成员（这个成员是自动生成的）,vb下测试代码如下:
测试im_test方法的代码:
DimstAssgltest
Setst=Newsgltest
Callst.im_test
测试split2rgb方法的代码:
DimstAssgltest
Setst=Newsgltest
DimhAsVariant,wAsVariant,rAsVariant,gAsVariant,bAsVariant,
filenameAsVariant
filename="c:
\\1.jpg"
Callst.split2rgb（5,h,w,r,g,b,filename）
可见matlab下函数的输入输出参数在com组件里全是variant型的变量，测试大获成功，结果就跟matlab下运行的一摸一样，爽
2.c#.net下实现调用
打开或新建一个c#项目（我采用的是编辑器），选中右边的解决方案资源管理器中的引用，点鼠标右键，选添加引用，在弹出来的窗口中选com，然后也找到comtest_1_0.dll，点选择，然后确定就可，此时此com组件也添加到工程里面去了，同样我们可以选择对象浏览器来看comtest及下面的sgltest类，c#测试项目如下:
测试im_test方法的代码:
comtest.sgltestClassst=newcomtest.sgltestClass（）;
st.im_test（）;
测试split2rgb方法的代码:
comtest.sgltestClassst=newcomtest.sgltestClass（）;
objecth=null,w=null,r=null,g=null,b=null;
objectfilename="c:
\\1.jpg";
st.split2rgb（5,refh,refw,refr,refg,refb,filename）;
可见输入参数是refobject型的，而输出参数是object型的，测试同样大获成功，与matlab下运行的结果一摸一样，爽呆了。
这一部分讲vc下实现调用第一部分我们生成的comtest_1_0.dll，同样要记得先对mwcomutil.dll进行注册（怎么注册参看第一部分），vb和.net下实现对com组件的调用很简单，而vc下实现这一步我可是摸索了好几天（主要是vc用的不好）
1.先做一些准备工作，用oleviewer工具开始--程序--Microsoftvisualstudio6.0--Microsoftvisualstudio6.0Tools--OLEviewer（这个工具也可以通过在vc下点Tools--OLE/COMObjectViewer来打开，在Oleviewer工具里，在右边选择Typelibraries,将他展开，找到comtest1.0TypeLibrary，选中它，点鼠标右键，选view，便又弹出一窗口，点工具栏上的save按钮，分别将他保存为comtest_1_0.h,comtest_1_0.c（也可以存为comtest_1_0.Idl接口文件）,我们就可以通过这两个文件实现对comtest_1_0.dll调用
2.vc下调用
新建或打开一个vc工程，注意，此时不用对编译器进行任何设置（而用mcc生成的dll我们么设置一大堆,我这儿只设置了Precompliedheaders,选Automaticuseofprecompliedheaders,写上stdafx.h）,将comtest_1_0.h和comtest_1_0.c加入工程，并复制一个comtest_1_0.dll到工程目录下，由于comtest_1_0.dll还要用到mwcomutil.dll，所以将/extern/include/下的mwcomutil.h和mwcomtypes.h也加入工程（将这两个文件拷贝入工程路径下，如果设置了librarypath,可以不加）此时可以通过classView看到多出了_IID、IMWUtil,Isgltest类，Isgltest就是我们在matlab下建起来的sgltest类
vc下代码如下
//这几个是引入dll和头文件
#import"mwcomutil.dll"
#import"comtest_1_0.DLL"
#include"mwcomutil.h"
#include"comtest_1_0.h"
#include"comutil.h"//此文件是用来处理由char*向VARIANT类型的转换
测试im_test方法的代码:
if（FAILED（CoInitialize（NULL）））//初始化调用com
{
AfxMessageBox（"unabletoinitializeCOM"）;
}
Isgltest*st=NULL;
//创建一个com组件，CLSID_sgltest和IID_Isgltest可以从comtest_1_0.h和comtest_
1_0.c里找到
HRESULThr=CoCreateInstance（CLSID_sgltest,NULL,CLSCTX_ALL,IID_Isgltest,（voi
d**）&st）;
if（SUCCEEDED（hr））
{
st->im_test（）;
AfxMessageBox（"succeed"）;
st->Release（）;
}
else
{
AfxMessageBox（"unsucceed"）;
}
如果你的vc工程是consoleproject的话，上述的AfxMessageBox可改成printf或cout，测试split2rgb方法的代码（类型转换我参照visualc的精华区也转换成功了）
if（FAILED（CoInitialize（NULL）））
{
AfxMessageBox（"unabletoinitializeCOM"）;
}
Isgltest*st=NULL;
HRESULThr=CoCreateInstance（CLSID_sgltest,NULL,CLSCTX_ALL,IID_Isgltest,（voi
d**）&st）;
VARIANTm,n,r,g,b,filename;
VariantInit（&m）;
VariantInit（&n）;
VariantInit（&r）;
VariantInit（&g）;
VariantInit（&b）;
VariantInit（&filename）;
filename.vt=VT_BSTR;
filename.bstrVal=_com_util:
:
ConvertStringToBSTR（"C:
\\1.jpg"）;
if（SUCCEEDED（hr））
{
st->split2rgb（5,&m,&n,&r,&g,&b,filename）;
st->Release（）;
AfxMessageBox（"succeed"）;
}
else
{
AfxMessageBox（"unsucceed"）;
}
同样，运行结果与matlab下的结果一摸一样，记得我们的im_test里面可是使用了imshow阿，以前用mcc生成的程序中用它可是有错哦，爽呆了。
关于VC下用com组件及其类型的转变请参看msdn及其VisualC的精华区
combuilder系列可以结尾了
一.打包:
在matlab下的workspace里打comtool，点file-openproject将我们先前建好的comtest.cbl工程文件打开，再点component--packagecomponent就实现了打包，此时到comtest\distrib文件夹里看，生成的comtest.exe就是打包后的解压程序，双击它会解压出一些文件，再点击解压出来的_install.bat就可以实现安装（按他的步骤去做就行了）
二.优缺点评注
这几天用这个combuilder可把我给爽死了，特别是在vc下调用成功时，记得精华区里曾讲combuilder没有什么实质性的突破，我可不这么认为，它的突破可大了
1.做出来的是com，通用的，任何编译器只要支持com,就可以实现调用，想c++builder,Delphi等的，我想只要按照调用com组件去做，也能成功的
2.支持imshow等一些原来混编用不了的函数，对图形库的支持也比以前强（这些还需各位大侠共同测试）
3.实现方法简单，没有像以前混编还要设置一大堆东东
4.能够在matlab下写自己的类，并为自己的类编写成员、方法和事件，管理工程也方便（这个有点像vc、vb下管理工程一样）用的太爽了，一下子还不知道怎么写缺点了，^0^，我想缺点还需大家一起用来找出我这儿说一个缺点，感觉它的参数全是VARIANT型的，不怎么方便。
一、基本技术
-----------------------------------------------------
1）MATLAB索引或引用（MATLABIndexingorReferencing）
在MATLAB中有三种基本方法可以选取一个矩阵的子阵。
它们分别是
下标法，线性法和逻辑法（subscripted,linear,andlogical）。
如果你已经熟悉这个内容，请跳过本节
1.1）下标法
非常简单，看几个例子就好。
A=6:
12;
A（[3,5]）
ans=
810
A（[3:
2:
end]）
ans=
81012
A=[111417;...
121518;...
131619];
A（2:
3,2）
ans=
15
16
1.2）线性法
二维矩阵以列优先顺序可以线性展开，可以通过现行展开后的元素序号
来访问元素。
A=[111417;...
121518;...
131619];
A（6）
ans=
16
A（[3,1,8]）
ans=
131118
A（[3;1;8]）
ans=
13
11
18
1.3）逻辑法
用一个和原矩阵具有相同尺寸的0-1矩阵，可以索引元素。
在某个
位置上为1表示选取元素，否则不选。
得到的结果是一个向量。
A=6:
10;
A（logical（[00101]））
ans=
810
A=[12
34];
B=[1001];
A（logical（B））
ans=
14
-----------------------------------------------------
2）数组操作和矩阵操作（ArrayOperationsvs.MatrixOperations）
对矩阵的元素一个一个孤立进行的操作称作数组操作；而把矩阵视为
一个整体进行的运算则成为矩阵操作。
MATLAB运算符*,/,\,^都是矩阵
运算，而相应的数组操作则是.*,./,.\,.^
A=[10;01];
B=[01;10];
A*B%矩阵乘法
ans=
01
10
A.*B%A和B对应项相乘
ans=
00
00
------------------------------------------------------
3）布朗数组操作（BooleanArrayOperations）
对矩阵的比较运算是数组操作，也就是说，是对每个元素孤立进行的。
因此其结果就不是一个“真”或者“假”，而是一堆“真假”。
这个
结果就是布朗数组。
D=[-0.21.01.53.0-1.04.23.14];
D>=0
ans=
0111011
如果想选出D中的正元素：
D=D（D>0）
D=
1.00001.50003.00004.20003.1400
除此之外，MATLAB运算中会出现NaN,Inf,-Inf。
对它们的比较参见下例
Inf==Inf返回真
Inf<1返回假
NaN==NaN返回假
同时，可以用isinf，isnan判断，用法可以顾名思义。
在比较两个矩阵大小时，矩阵必须具有相同的尺寸，否则会报错。
这是
你用的上size和isequal,isequalwithequalnans（R13及以后）。
------------------------------------------------------
4）从向量构建矩阵（ConstructingMatricesfromVectors）
在MATLAB中创建常数矩阵非常简单，大家经常使用的是：
A=ones（5,5）*10
但你是否知道，这个乘法是不必要的？
A=10;
A=A（ones（5,5））
A=
1010101010
1010101010
1010101010
1010101010
1010101010
类似的例子还有：
v=（1:
5）';
n=3;
M=v（:
ones（n,1））
M=
111
222
333
444
555
事实上，上述过程还有一种更加容易理解的实现方法：
A=repmat（10,[55]）;
M=repmat（[1:
5]',[1,3]）;
其中repmat的含义是把一个矩阵重复平铺，生成较大矩阵。
更多详细情况，参见函数repmat和meshgrid。
-----------------------------------------------------
5）相关函数列表（UtilityFunctions）
ones全1矩阵
zeros全0矩阵
reshape修改矩阵形状
repmat矩阵平铺
meshgrid3维plot需要用到的X－Y网格矩阵
ndgridn维plot需要用到的X－Y－Z...网格矩阵
filter一维数字滤波器，当数组元素前后相关时特别有用。
cumsum数组元素的逐步累计
cumprod数组元素的逐步累计
eye单位矩阵
diag生成对角矩阵或者求矩阵对角线
spdiags稀疏对角矩阵
gallery不同类型矩阵库
pascalPascal矩阵
hankelHankel矩阵
toeplitzToeplitz矩阵
==========================================================
二、扩充的例子
------------------------------------------------------
6）作用于两个向量的矩阵函数
假设我们要计算两个变量的函数F
F（x,y）=x*exp（-x^2-y^2）
我们有一系列x值，保存在x向量中，同时我们还有一系列y值。
我们要对向量x上的每个点和向量y上的每个点计算F值。
换句话
说，我们要计算对于给定向量x和y的所确定的网格上的F值。
使用meshgrid，我们可以复制x和y来建立合适的输入向量。
然后
可以使用第2节中的方法来计算这个函数。
x=（-2:
.2:
2）;
y=（-1.5:
.2:
1.5）';
[X,Y]=meshgrid（x,y）;
F=X.*exp（-X.^2-Y.^2）;
如果函数F具有某些性质，你甚至可以不用meshgrid，比如
F（x,y）=x*y，则可以直接用向量外积
x=（-2:
2）;
y=（-1.5:
.5:
1.5）;
x'*y
在用两个向量建立矩阵时，在有些情况下，稀疏矩阵可以更加有
效地利用存储空间，并实现有效的算法。
我们将在第8节中以一个
实例来进行更详细地讨论.
--------------------------------------------------------
7）排序、设置和计数（Ordering,Setting,andCountingOperatio
升级会员 