Java读取MAT文件中的三维矩阵

客官°小女子只卖身不卖艺 2022-12-24 14:51 199阅读 0赞

本文主要介绍如何在Java中读取MAT文件数据。

### 文章目录 ###

*   *  一、matlab保存数据
     *  二、三维矩阵在mat文件中的存储格式
     *  三、Java读取mat文件
     *  四、参考资料

## 一、matlab保存数据 ##

在matlab中将三维矩阵b保存到文件b.mat中，b三维矩阵如下：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxMjYxMjUx_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]

## 二、三维矩阵在mat文件中的存储格式 ##

此处不详细讲解mat文件格式，有兴趣可以自行了解：[https://www.cnblogs.com/jackcin/p/3416099.html][https_www.cnblogs.com_jackcin_p_3416099.html]

此处说明三维矩阵是如何在mat文件中存储的。在文件或内存中，我们很容易地根据行和列存储二维矩阵，但是没有很简单的办法存储三维矩阵，所以需要将三维矩阵转换为二维矩阵进行存储。

如果将三维矩阵`M[W][H][D]`存储为二维矩阵，则根据行优先存储和列优先存储，有以下两种方式：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxMjYxMjUx_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]

**在mat文件，采用的是列优先的方式存储三维矩阵。**

## 三、Java读取mat文件 ##

在java中，主要使用以下包来读取mat文件：

jmatio.jar
    ujmp-complete-0.3.0.jar

主要通过`MatFileReader`对象来读取mat文件。

常用方法如下：

*  `public MatFileReader(String matfile)`：构造函数，使`MatFileReader`对象与mat文件相关联；
 *  `public MatFileHeader getMatFileHeader()`：获取mat文件头对象；
 *  `public Map<String, MLArray> getContent()`：以map的形式返回mat文件中存在的变量，其中key为变量名，value为变量值；
 *  `public MLArray getMLArray(String var1)`：根据mat文件中的变量名返回变量值；

案例：读取之前保存的b.mat文件：

import com.jmatio.io.MatFileHeader;
    import com.jmatio.io.MatFileReader;
    import com.jmatio.types.MLArray;
    import com.jmatio.types.MLDouble;
    import com.jmatio.types.MLSingle;
    
    import java.io.File;
    import java.io.IOException;
    import java.util.Arrays;
    import java.util.Map;
    
    public class Demo01 { 
        public static void main(String[] args) throws IOException { 
    
            File dir = new File("testdata");
            File[] files = dir.listFiles();
    
            for (File file : files) { 
                System.out.println("----------------" + file.getName() + "----------------");
    
                MatFileReader matFileReader = new MatFileReader("testdata/" + file.getName());
                // 读取MAT Header信息
                MatFileHeader matFileHeader = matFileReader.getMatFileHeader();
                System.out.println("*****mat header*****");
                System.out.println(matFileHeader.toString());
    
                // 读取矩阵信息,通过矩阵名来获取矩阵信息
                System.out.println("*****mat body*****");
    
                Map<String, MLArray> content = matFileReader.getContent();
    
                for (String key : content.keySet()) { 
                    System.out.println("key=" + key);
                    MLArray mlArray = content.get(key);
                    System.out.println("value=" + mlArray.toString());
                    System.out.println();
    
                    // 转换为java数组
                    double[][][] transferMLArray = transferMLArray(mlArray);
    
                    // 打印数据
                    int[] dimensions = mlArray.getDimensions();
                    for (int k = 0; k < dimensions[2]; k++) { 
                        System.out.println("第"+(k+1)+"页数据");
    
                        for (int i = 0; i < dimensions[0]; i++) { 
                            for (int j = 0; j < dimensions[1]; j++) { 
                                System.out.print(transferMLArray[i][j][k] + " ");
                            }
                            System.out.println();
                        }
                        System.out.println();
                    }
    
                }
            }
        }
    
        /** * 将MLArray转换为Java数组 * @param mlArray * @return */
        public static double[][][] transferMLArray(MLArray mlArray) { 
            int[] dimensions = mlArray.getDimensions();
            double[][][] result = null;
            if (mlArray.isSingle()) { 
                System.out.println("mlArray.isSingle()");
                MLSingle mlSingle = (MLSingle) mlArray;
                result = new double[dimensions[0]][dimensions[1]][dimensions[2]];
    
                for (int i = 0; i < dimensions[0]; i++) { 
                    for (int j = 0; j < dimensions[1]; j++) { 
                        for (int k = 0; k < dimensions[2]; k++) { 
                            // 列优先，注意转换
                            result[i][j][k] = mlSingle.get(i, k * dimensions[1] + j);
                        }
                    }
                }
            } else if (mlArray.isDouble()) { 
                System.out.println("mlArray.isDouble()");
                MLDouble mlSingle = (MLDouble) mlArray;
                result = new double[dimensions[0]][dimensions[1]][dimensions[2]];
    
                for (int i = 0; i < dimensions[0]; i++) { 
                    for (int j = 0; j < dimensions[1]; j++) { 
                        for (int k = 0; k < dimensions[2]; k++) { 
                            // 列优先，注意转换
                            result[i][j][k] = mlSingle.get(i, k * dimensions[1] + j);
                        }
                    }
                }
            }
    
            return result;
        }
    }

结果:  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxMjYxMjUx_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 2]

## 四、参考资料 ##

\[1\]https://www.jianshu.com/p/7fb1d0169687

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxMjYxMjUx_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]: /images/20221120/c37b663101674d038652126701eff90d.png
[https_www.cnblogs.com_jackcin_p_3416099.html]: https://www.cnblogs.com/jackcin/p/3416099.html
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxMjYxMjUx_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]: /images/20221120/5d547087bfac400dbd498f01373a1457.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxMjYxMjUx_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 2]: /images/20221120/83c63028a0714f34aa7ad4fd469aa69d.png