C++ |如何格式化和导出由二维矩阵组成的简单二进制文件

Question

我需要将可以具有各种尺寸(100x10、1000000x4、100000x100)的非常大的矩阵导出到格式化的二进制文件中，该文件将包含如何划分列的信息。然后将该文件加载到 Matlab 中以获得一些绘图结果。

直到现在，我在我创建的类的一个函数中使用简单的 ASCII 导出，如下所示(在别处定义的文件构造函数):

void file_io::writeColData(vector< vector<double> >* data){
    for(unsigned int i = 0;i < (*data).size();i++){
        for(unsigned int j = 0;j < (*data)[i].size();j++){
                file << (*data)[i][j] << '\t';
        }
        file << '\n';
    }
}

它打印了一个完整格式的漂亮文件，该文件作为 load(file.txt); 简单地加载到 Matlab 中。一切正常，矩阵被保留，只是它慢得令人难以置信和痛苦。

我唯一设法在二进制中工作的是一个简单 vector 的导出:

void file_io::writeColDataBin(vector<double>* data){
    for(unsigned int i = 0;i < (*data).size();i++){
        file.write(reinterpret_cast<const char*>(&(*data)[i]), sizeof((*data)[i]));
    }
}

我可以将另一个维度应用于上面的 void 函数，但是我无法设置输出格式 - 我得到的只是一长列数据(我需要更多这些列，数量取决于情况)。

我知道我可以包含一些 Matlab 库(我使用的是 Eclipse IDE)，但我认为这对我的需求来说太过分了，更不用说我在几次之后无法让它工作的事实痛苦的时光。我知道的另一个库是 MAT IO (matio.h)，但我也无法让它工作。

导出后，我需要将其导入到 Matlab 中，可能是通过

fid = ('data.dat','r','l');
data = fopen(fid,'double');

(希望)显示我需要的矩阵。

有没有办法做到这一点？一种真正...简单、简单的方法？

提前致谢!

Answer 1

到目前为止，您对数组数据二进制输出的尝试看起来还不错。但是，您还需要在数据之前写入数组维度(行、列)。然后，假设这些数字被写成例如作为C++中的uint64_t，你可以在matlab中读取文件如下:

function matrix = load_2d(filename, data_type)

    fid = fopen(filename, 'rb');
    rows = fread(fid, 1, 'uint64');
    cols = fread(fid, 1, 'uint64');
    matrix = fread(fid, [rows cols], data_type);
    fclose(fid);

end

其中 data_type 是 matlab data type 的字符串表示形式对应于您在 C++ 中的数据类型。

由于您用 vector 的 vector 表示您的矩阵(每个内部 vector 包含一列)，这仅在所有情况下有效内部 vector 大小相同。否则，您需要单独写入每列的大小(行)并相应地调整 load_2d。但如果目标是单个二维矩阵，则必须以某种方式进行截断。

同理，回存:

function save_2d(filename, matrix, data_type)

    fid = fopen(filename, 'wb');
    [rows, cols] = size(matrix);
    fwrite(fid, rows, 'uint64');
    fwrite(fid, cols, 'uint64');
    fwrite(fid, matrix, data_type);
    fclose(fid);

end

虽然我还没有测试过。