MATLAB 外部程序接口

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出版者:科学出版社
作者:刘志俭
出品人:
页数:401
译者:
出版时间:2002-4
价格:39.00元
装帧:简裝本
isbn号码:9787030102492
丛书系列:
图书标签:
  • 计算机
  • sya
  • Matlab
  • MATLAB
  • 外部接口
  • 程序调用
  • 数据交换
  • C/C++
  • Fortran
  • API
  • 混合编程
  • 工程应用
  • 科学计算
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具体描述

《MATLAB 外部程序接口:解锁 MATLAB 的无限潜能》 在这本深入的指南中,我们将为您揭示如何将 MATLAB 的强大计算能力与外部世界的丰富资源紧密相连,从而极大地扩展您的工程和科学应用范围。本书并非仅仅关于 MATLAB 的基础功能,而是专注于如何通过精妙的接口设计,让 MATLAB 能够与C/C++、Fortran、Python、Java,甚至硬件设备实现无缝的交互。 核心内容概览: MATLAB 与 C/C++ 的深度融合: 我们将系统性地介绍 MATLAB Compiler、MATLAB Production Server 以及 MATLAB Coder 的工作原理和实际应用。您将学习如何将 MATLAB 代码编译成独立的可执行文件、动态链接库(DLL/SO),以便在没有 MATLAB 环境的系统中部署和运行。同时,我们将深入探讨如何从 C/C++ 程序中调用 MATLAB 函数,实现数据的高效传递和复杂的算法集成。我们将从最基础的mex文件的编写入手,讲解如何处理不同数据类型、内存管理以及错误处理,并逐步过渡到更高级的API调用,例如调用 MATLAB 引擎(MATLAB Engine API)在 C/C++ 程序中启动 MATLAB 进程、执行命令、传递变量以及获取结果。此外,本书还将涵盖如何在 C/C++ 代码中嵌入 MATLAB 脚本,以及如何将 C/C++ 函数打包成 MATLAB 可以调用的库。 Fortran 语言的协同作战: 对于那些在科学计算领域积累了大量 Fortran 代码的用户,本书将提供详细的指南,教您如何利用 MATLAB 的 `loadlibrary` 和 `calllib` 函数,轻松地将 Fortran 编译生成的动态链接库集成到 MATLAB 环境中。我们将重点关注数据类型的映射、参数传递的约定以及如何处理 Fortran 中的各种数据结构。您将学会如何创建MEX文件,以便更方便地调用 Fortran 子程序,实现 Fortran 的高效计算与 MATLAB 的灵活分析相结合。 Python 的灵活调用与数据交换: 随着 Python 在数据科学和机器学习领域的崛起,本书将重点介绍 MATLAB 与 Python 之间的双向调用机制。您将学习如何使用 `py.module.addpath` 将 MATLAB 的路径添加到 Python 环境,以及如何利用 `py.function` 直接调用 Python 函数。反之,您将掌握如何在 MATLAB 中通过 `pyrun`、`pyrunfile` 或 `py.importlib.import_module` 来执行 Python 代码和导入 Python 模块。我们将深入探讨数据在 MATLAB 和 Python 之间传递的策略,包括 NumPy 数组、Pandas DataFrames 以及 MATLAB 矩阵之间的转换,确保数据的一致性和高效性。 Java 语言的整合应用: 对于熟悉 Java 生态系统的用户,本书将展示如何利用 MATLAB 的 Java 接口,在 Java 程序中调用 MATLAB 函数和执行 MATLAB 脚本。您将学习如何创建 MATLAB 引擎实例,加载 MATLAB 引擎库,并在 Java 中进行参数设置、函数调用和结果获取。我们还将探讨如何将 MATLAB 的功能封装成 Java Bean,从而实现更高级别的代码复用和系统集成。 硬件接口与嵌入式系统交互: 本书还将涵盖 MATLAB 与各种硬件设备和嵌入式系统的接口技术。您将学习如何使用 MATLAB Support Packages,例如 Arduino Support Package、Raspberry Pi Support Package 等,直接从 MATLAB 环境中控制和读取硬件数据。我们将详细介绍使用 instrument control toolbox 来与串行端口、GPIB、VISA 设备进行通信,实现数据采集、实时控制和嵌入式系统开发。对于更底层的硬件交互,我们还将介绍如何通过MEX文件直接访问硬件寄存器或使用低级API。 高级接口技术与最佳实践: 除了基础接口的介绍,本书还将深入探讨一些高级主题,例如 Web 服务集成(SOFA, RESTful API)、COM 自动化接口,以及如何构建健壮、高效的外部接口应用。我们将分享关于性能优化、错误处理、内存管理以及跨平台兼容性的最佳实践,帮助您在实际项目中避免常见的陷阱,构建可靠且可维护的解决方案。 本书的目标读者: 本书适合所有希望超越 MATLAB 单一环境限制,充分利用其强大计算能力并将其集成到更广泛的软件生态系统中的工程师、科学家、研究人员和学生。无论您是需要将 MATLAB 算法部署到生产环境,还是需要调用现有的 C/C++ 或 Python 库,抑或是希望与硬件设备进行交互,本书都将是您不可或缺的参考。 通过学习本书,您将能够: 提升代码的可重用性和部署效率: 将 MATLAB 功能封装成独立库或服务,方便在各种平台和应用中调用。 整合现有技术栈: 将 MATLAB 与您已有的 C/C++、Python、Java 代码库无缝集成。 拓展应用边界: 利用外部资源和硬件能力,实现更复杂、更具创新性的项目。 优化计算性能: 结合不同语言的优势,实现最佳的计算效率。 《MATLAB 外部程序接口》将为您打开一扇通往更广阔技术世界的大门,让 MATLAB 成为您解决复杂工程和科学问题的强大盟友。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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作为一名对数学建模和数据分析有浓厚兴趣的爱好者,我一直以来都非常依赖MATLAB的强大功能。然而,随着我接触的项目越来越复杂,我开始感受到MATLAB在某些高级应用场景下的局限性,例如与特定硬件的交互、利用外部高性能库进行加速,或者构建大型的软件系统。《MATLAB 外部程序接口》这本书,正好满足了我进一步探索MATLAB潜力的需求。它如同一本深入的指南,详细地揭示了如何打破MATLAB的固有边界,实现与其他编程语言和技术的高效对接。书中对于MEX文件的讲解,不仅仅是API的介绍,更包含了许多关于如何在C/C++和MATLAB之间进行高效数据传递、内存管理以及错误处理的实用技巧,这对我编写自己的高性能函数模块至关重要。我尝试了书中介绍的几种方法,例如将一段计算密集型的代码用C++编写并封装成MEX文件,然后在MATLAB中调用,结果发现执行效率有了质的飞跃。这让我能够处理更大规模的数据集,完成更复杂的模拟计算。更让我兴奋的是,书中还提到了如何利用MATLAB与Python、Java等语言进行集成,这为我构建一个更全面的数据分析流程提供了可能,我可以利用Python进行数据采集和预处理,然后通过MATLAB进行深入的建模和仿真,最终将结果反馈给Python进行可视化和报告生成。这本书让我看到了MATLAB不仅仅是一个独立的计算工具,更是一个可以与其他技术协同工作的强大平台,极大地拓展了我的学习和应用范围。

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我在某个通信领域的研究项目中,需要实现一套复杂的信号处理算法,其中涉及大量的矩阵运算和迭代优化。虽然MATLAB提供了非常丰富的信号处理工具箱,但当数据量达到一定规模时,其运行速度就成为了一个不可忽视的瓶颈。《MATLAB 外部程序接口》这本书,为我提供了解决这一问题的关键思路。它详细讲解了如何利用MEX文件,将用C/C++编写的高性能算法集成到MATLAB环境中。我特别欣赏书中关于如何优化MEX文件性能的章节,例如如何避免不必要的内存拷贝,如何有效地传递和返回数据,以及如何利用MATLAB提供的API进行内存分配和释放。这些细节对于编写高效、可靠的MEX文件至关重要。通过学习这本书,我将算法中的关键计算部分用C++重新实现,并成功地将其封装成MEX文件,然后在MATLAB中进行调用。实验结果表明,程序的执行速度有了数倍的提升,这使得我能够更快速地进行算法的参数调优和性能评估。此外,书中还探讨了如何将MATLAB与Fortran等其他高性能计算语言进行集成,这为我进一步优化算法提供了更多的可能性。总而言之,这本书为我提供了一套完整的解决方案,帮助我克服了MATLAB在性能方面的限制,使我能够更专注于算法本身的创新和研究。

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我一直对MATLAB的易用性和强大的可视化能力赞不绝口,但在一次需要处理海量图像数据的项目时,我遇到了一个棘手的问题:MATLAB自带的图像处理函数虽然方便,但在速度上却难以满足实时处理的需求,尤其是在需要部署到嵌入式系统时,更是显得力不从心。正是在这种情况下,我接触到了《MATLAB 外部程序接口》这本书。它像是一本武林秘籍,揭示了如何将MATLAB与C/C++等高性能语言深度融合的奥秘。书中对MEX文件的生成、编译和调用过程进行了细致入微的讲解,让我从零开始掌握了如何编写自己的C函数,并通过MEX将其集成到MATLAB环境中。最让我惊喜的是,作者还提供了许多关于内存管理和数据传递优化的技巧,这对于编写高效的外部接口至关重要。通过学习这本书,我不仅能够将那些性能瓶颈的图像处理算法用C语言重新实现,获得数倍甚至数十倍的性能提升,还学会了如何将MATLAB作为整个应用程序的“大脑”,负责高层逻辑控制和结果可视化,而将底层的高性能计算任务交给C/C++来实现。这种“分工合作”的模式,极大地扩展了MATLAB的应用范围,也让我能够应对更加复杂的工程挑战。书中关于错误处理和调试技巧的介绍也同样宝贵,它帮助我避免了许多常见的陷阱,让我在开发过程中少走了不少弯路。总而言之,这本书为我提供了一个全新的视角来看待MATLAB的潜力,它不再仅仅是一个独立的计算工具,而是可以与任何高性能语言无缝对接的平台,让我能够构建出更加强大和灵活的科学计算解决方案。

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作为一名对科学计算领域充满热情的研究生,我一直在寻找能够提升我实验效率和研究深度的工具。《MATLAB 外部程序接口》这本书无疑给了我巨大的惊喜。在我学习MATLAB的过程中,我逐渐意识到,虽然MATLAB提供了丰富的函数库,但在某些特定领域,例如高性能计算、嵌入式系统开发以及与现有软件框架的集成方面,仍然存在一些局限性。这本书正是解决了这些痛点,它详细介绍了如何利用MATLAB提供的各种外部接口,将MATLAB的功能扩展到更广阔的领域。我特别喜欢书中关于MEX文件开发的章节,它不仅讲解了基础的API用法,还深入探讨了如何优化MEX文件的性能,以及如何处理复杂的数据结构和错误。这些内容对于我编写高效的自定义函数,解决一些MATLAB自身难以处理的计算难题非常有帮助。通过学习这本书,我学会了如何将一些我从其他地方找到的高性能算法库,例如用C++编写的信号处理库,无缝地集成到我的MATLAB环境中,从而在保留MATLAB易用性的同时,获得极高的计算效率。此外,书中还介绍了如何将MATLAB的功能嵌入到其他应用程序中,这对于我将来开发自己的科研软件原型非常有启发。总而言之,这本书不仅传授了实用的技术,更重要的是,它为我打开了一个全新的视野,让我看到了MATLAB作为科学计算平台的无限可能,以及如何通过与其他技术的融合,来解决更复杂、更具挑战性的科学问题。

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我在工业界的工作经验让我深刻理解到,将学术界的强大算法转化为实际可用的产品,往往需要克服诸多工程上的挑战。《MATLAB 外部程序接口》这本书,恰恰成为了我连接理论与实践的桥梁。在我的项目开发中,我经常需要将MATLAB中实现的优化算法、控制策略等,集成到现有的C/C++开发平台中,以满足产品对性能、实时性和资源占用的严苛要求。这本书详细地阐述了如何通过MATLAB的外部接口,实现这种跨语言的集成。我尤其对书中关于MEX文件开发中,如何处理浮点数精度、内存拷贝效率以及线程安全性的讨论非常重视,这些细节直接关系到最终产品的稳定性和可靠性。通过书中提供的实例代码和优化建议,我成功地将一些关键的算法模块从MATLAB迁移到C++,并通过MEX文件实现了高效的交互,极大地提升了产品的整体性能和响应速度。更让我感到惊喜的是,这本书还介绍了如何利用MATLAB的COM Builder等技术,将MATLAB功能打包成可复用的组件,供其他应用程序调用,这使得我们可以将MATLAB的优势,如快速原型开发和强大的可视化能力,充分利用到整个产品生命周期中。这本书为我提供了宝贵的工程实践指导,让我能够更自信、更高效地将MATLAB的强大计算能力,转化为具有市场竞争力的工程解决方案。

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长期以来,我一直对MATLAB的强大功能印象深刻,但同时也对其在某些特定应用场景下的局限性感到些许困扰,尤其是在需要将MATLAB代码部署到嵌入式系统或与其他商业软件集成时。《MATLAB 外部程序接口》这本书,为我打开了一扇通往更广阔应用领域的大门。它深入探讨了如何利用MATLAB提供的各种外部接口,打破其自身的限制,实现与C/C++、Java、Python等主流编程语言以及各种软硬件平台的无缝集成。书中关于MEX文件开发的详细讲解,不仅涵盖了基础的API用法,更深入地剖析了如何在C/C++和MATLAB之间进行高效的数据交换、内存管理以及错误处理,这些都是构建高性能、可靠应用程序的关键。我尝试了书中介绍的方法,将一些核心的算法逻辑用C++实现,并通过MEX文件在MATLAB中调用,取得了非常显著的性能提升。这使得我能够处理更大规模的数据,执行更复杂的计算,并且将MATLAB的能力延伸到了传统的M文件无法触及的领域。更令我兴奋的是,这本书还介绍了如何将MATLAB功能打包成独立的库或组件,供其他应用程序调用,这为我构建更完整的软件解决方案提供了宝贵的思路。它让我看到了MATLAB作为一种强大的计算引擎,可以与任何外部世界进行高效的交互,从而解决更具挑战性的实际问题。

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对于需要将MATLAB代码部署到生产环境的工程师来说,性能和效率往往是决定项目成败的关键因素。《MATLAB 外部程序接口》这本书恰好满足了这方面的迫切需求。在接触这本书之前,我曾经尝试过将MATLAB的M文件直接转换成可执行文件,但效果并不理想,性能提升有限,而且一些复杂的库函数也无法有效地转换。这本书提供了一种更优的解决方案:通过外部接口,将MATLAB的强大算法能力与C/C++等编译型语言的高效执行能力相结合。我特别欣赏书中对于如何构建高效的C/C++ MEX文件的详细指导,它不仅解释了MEX函数的基本原理,还深入探讨了如何优化MEX文件的输入输出参数,以及如何处理大型数据集的传递,这些都是影响程序性能的关键环节。书中提供的具体代码示例和调试技巧,让我能够快速上手,并在实际项目中应用。例如,我曾经有一个模拟计算任务,在MATLAB中运行需要数小时,我将其中的核心计算部分用C语言重新实现并封装成MEX文件,运行时间缩短到了几十分钟,效率提升非常显著。更重要的是,这本书还介绍了如何将MATLAB作为一个前端界面,调用外部编译好的动态链接库,这使得我们可以构建更加独立、可部署的应用程序,而无需用户安装MATLAB环境。这对于商业化产品的开发来说,具有非常重要的意义。这本书为我打开了一扇新的大门,让我能够将MATLAB的强大功能与现实世界的工程需求更紧密地结合起来,解决更具挑战性的问题。

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作为一名长期在科学计算领域摸爬滚打的研究者,我拿到这本《MATLAB 外部程序接口》时,心中充满了期待,也夹杂着一丝不安。期待在于,MATLAB强大而灵活的计算能力,以及它庞大的工具箱,一直是我进行复杂建模和数据分析的得力助手。然而,很多时候,我们也会遇到一些瓶颈:某些高度优化的算法,可能需要用C/C++等底层语言来实现以达到极致的性能;或者,我们需要将MATLAB的强大功能与现有的、用其他语言编写的成熟库进行集成,以构建更全面、更高效的应用。这本《MATLAB 外部程序接口》正是瞄准了这一痛点,它深入探讨了如何打破MATLAB自身的功能限制,与外部世界进行 seamless 的交互。在我翻阅这本书的过程中,我发现它并非仅仅罗列一些API函数,而是从设计理念、实际应用场景,到具体的代码实现细节,都进行了极其详尽的阐述。例如,它对于如何通过MEX文件来封装C/C++代码,以及如何处理不同语言之间的数据类型转换,都给出了非常清晰的步骤和图解。更让我印象深刻的是,书中对于一些常见的性能瓶颈,是如何通过外部接口来优化MATLAB程序的运行效率,提供了许多切实可行的方案。它教会我如何识别出哪些计算密集型的任务最适合在MATLAB外部完成,以及如何设计合理的接口以减少数据传输的开销。这本书就像是一把钥匙,为我打开了一扇通往更广阔的计算世界的大门,让我能够更自由地整合各种资源,解决更加复杂和具有挑战性的科学问题。我迫不及待地想将书中的知识运用到我的实际研究项目中,相信它会极大地提升我的工作效率和科研产出。

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我是一名对性能优化有着极致追求的算法工程师,在优化模型的过程中,常常会遇到MATLAB自身难以突破的性能瓶颈。在一次偶然的机会下,我读到了《MATLAB 外部程序接口》这本书,它犹如一盏明灯,照亮了我前进的道路。这本书深入浅出地讲解了如何利用MEX文件将C/C++等高性能语言的优势引入MATLAB,从而实现运算速度的飞跃。我印象最深刻的是,书中对于如何高效地在MATLAB和C/C++之间传递大型数据集的策略分析,这部分内容直接解决了我在实际优化过程中遇到的核心难题。作者不仅提供了清晰的API使用指南,还分享了许多实用的编程技巧,例如如何正确地处理指针、如何避免内存泄漏,以及如何利用多核处理器并行计算,这些都对提升MEX文件的性能至关重要。通过学习这本书,我成功地将一些计算密集型的算法,例如大规模的矩阵运算和复杂的优化求解器,用C++重写并封装成MEX文件,在MATLAB中调用,执行速度提升了不止一个量级。这使得我能够在有限的时间内完成更多的实验和模型调优,极大地加速了我的研究进程。此外,书中还涉及了如何与其他编程语言(如Python)进行交互,这进一步拓展了MATLAB的应用边界,让我可以构建更加灵活和强大的计算系统。这本书对于任何希望充分挖掘MATLAB性能潜力,或者需要将MATLAB与现有高性能代码库进行集成的工程师来说,都绝对是一本不可或缺的宝典。

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作为一个资深的软件工程师,我曾经对MATLAB的闭源性和相对封闭的生态系统抱有一些疑虑,总觉得它在某些方面不够灵活,无法与我熟悉的软件开发流程完全契合。然而,当我深入研究《MATLAB 外部程序接口》这本书后,我的看法发生了根本性的改变。这本书彻底颠覆了我对MATLAB的认知,它让我看到了MATLAB在与外部世界深度融合时的巨大潜力。书中详细阐述了如何通过MATLAB提供的各种外部接口,比如MEX文件、.NET组件调用、Python/Java集成等,实现MATLAB与主流编程语言和软件框架的无缝对接。我特别对书中关于MEX文件的高级应用技巧印象深刻,比如如何优化内存使用,如何进行多线程处理,以及如何与现有的C/C++代码库进行集成,这些内容对于构建高性能、可扩展的科学计算应用程序至关重要。通过学习这本书,我能够将MATLAB强大的数据分析和可视化能力,与我熟悉的软件开发工具和流程相结合,构建出更加完整的解决方案。例如,我可以将MATLAB的代码嵌入到我的Python项目中,利用Python进行数据预处理和API调用,然后通过MATLAB引擎执行复杂的数值计算和模拟,最后将结果返回给Python进行进一步处理。这种跨语言的集成能力,极大地提高了我的开发效率,也让我的项目能够充分利用不同语言和工具的优势。这本书不仅仅是一本技术手册,更是一种思维方式的启迪,它让我看到了MATLAB作为一个强大的计算引擎,可以与任何外部世界进行高效的交互,为解决复杂问题提供了更多的可能性。

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