用於 Python 的 MATLAB 引擎 API 快速入門
安裝用於 Python 的 MATLAB 引擎 API
Matlab的官方文檔中介紹了 Matlab 與其余編程語言之間的引擎接口，其中包括對於 Python 開放的引擎 API，可參考官方教程，其中包括引擎安裝，基本使用，以及Python與Matlab之間的數據類型轉換及交互。
- 在 Windows 系統中：(可能需要管理員權限運行)
cd "matlabroot\extern\engines\python"
python setup.py install
- 在 Mac 或 Linux 系統中：
cd "matlabroot/extern/engines/python"
python setup.py install
基礎用法
下面介紹數組的基本使用，其基本使用方法與 numpy 類似，但是 reshape() 函數略有不同，
import matlab
int_8 = matlab.int8([1, 2, 3, 4, 5, 6])
print(int_8) # [[1, 2, 3, 4, 5, 6]]
print(int_8.size) # (1, 6)
int_8.reshape((2, 3)) # reshape function is different from numpy
print(int_8) # [[1, 3, 5], [2, 4, 6]]
double = matlab.double([[1, 2, 3], [4, 5, 6]])
print(double) # [[1.0, 2.0, 3.0], [4.0, 5.0, 6.0]]
print(double[0]) # [1.0, 2.0, 3.0]
print(double[1][2]) # 6.0
對於數組的切片，Matlab 的 array 與 Python 的 list 也有所不同，官網給出的解釋在於，Matlab 數組切片返回的是一個視圖，而不是像 Python 中返回一個淺拷貝。
# Slice array
py = [[1, 2, 3], [4, 5, 6]]
mt = matlab.int32([[1, 2, 3], [4, 5, 6]])
py[0] = py[0][::-1]
mt[0] = mt[0][::-1]
# Slicing a Matlab array returns a view instead of a shallow copy
print(py) # [[3, 2, 1], [4, 5, 6]]
print(mt) # [[3, 2, 3], [4, 5, 6]]
Python的擴展接口 中介紹：
Python 還可以通過引擎完成對 Matlab 的一些基本操作與控制。以下代碼需要在終端運行：
import matlab.engine
eng = matlab.engine.start_matlab()
print(eng.sqrt(4.)) # 2.0
eng.plot(matlab.int32([1, 2, 3, 4]), matlab.int32([1, 2, 3, 4]))
eng.eval("hold on", nargout=0)
eng.eval("plot([4, 3, 2, 1], [1, 2, 3, 4])", nargout=0)
eng.eval("x = 3", nargout=0)
eng.eval("y = 41", nargout=0)
eng.eval("z = [213, 123]", nargout=0)
print(eng.workspace)
print(eng.workspace['x'], eng.workspace['z'])
"""
Name Size Bytes Class Attributes
x 1x1 8 double
y 1x1 8 double
z 1x2 16 double
3.0 [[213.0,123.0]]
"""
input("Press Enter to exit.")
eng.quit()
Python-Matlab調用（call） m 文件
定義入口函數 callentry，接收兩個參數，隨后對兩個參數分別在內部進行加和乘操作，再調用外部另一個 m 文件的 callsub 函數進行相減操作，將返回的結果保存在數組r中返回。
callentry.m代碼：
function [x, y, z] = callentry(a, b);
x = add(a, b)
y = mul(a, b)
z = callsub(a, b)
end
function l = mul(m, n);
l=m*n;
end
function l = add(m, n);
l=m+n;
end
callsub.m代碼
function r = callsub(a, b);
r = a-b;
end
在 Python 中，運行如下代碼
import matlab.engine
eng = matlab.engine.start_matlab()
print(eng.callentry(7.7, 2.1, nargout=3))
eng.quit()
Note: 值得注意的是，此處需要設置 nargout 參數，當未設置時默認為 1，即默認只返回 1 個參數，當知道 Matlab 返回參數的數量時，通過nargout 進行設置來獲取所有需要的參數。無參數返回時請設為 0。
在第一次運行生成實例時會較慢，因為需要啟動 Matlab 引擎，最終得到輸出如下，可以看到，Matlab 的 console 界面顯示的結果在 Python 中也會輸出，最后得到的結果是列表形式的 Python 數據。
x =
9.8000
y =
16.1700
z =
5.6000
r =
9.8000 16.1700 5.6000
(9.8, 16.17, 5.6)
MATLAB 中 調用 Python
只要正確安裝對應的 matlab 和 python，一般就可以使用了（不需要手動設置路徑）。
matlab 官方教程：從 MATLAB 調用 Python
matlab 把所有參數輸出到一個文件里，然后用 system 命令調 python 腳本。python 腳本讀文件做計算結果再寫文件。最后 matlab 再讀文件得到結果。假設 python 腳本的用法是：
python xxx.py in.txt out.txt
則 matlab 調用的命令：
[status, cmdout] = system('python xxx.py in.txt out.txt')
Matlab 的 system 函數用來向操作系統發送一條指令，並得到控制台的輸出，可以直接將控制台的輸出在 Command Window 打印出來，或者保存在變量中。 與 system 類似的還有 dos 函數和 unix 函數，我覺得它們都是對 system 函數的一種包裝，而 Matlab 的 system 函數也許是對 C 的庫函數system 的包裝。
先編寫一個調用 Python 腳本的 matlab 程序即 python.m
function [result status] = python(varargin)
% call python
%命令字符串
cmdString='python';
for i = 1:nargin
thisArg = varargin{i};
if isempty(thisArg) | ~ischar(thisArg)
error(['All input arguments must be valid strings.']);
elseif exist(thisArg)==2
%這是一個在Matlab路徑中的可用的文件
if isempty(dir(thisArg))
%得到完整路徑
thisArg = which(thisArg);
end
elseif i==1
% 第一個參數是Python文件 - 必須是一個可用的文件
error(['Unable to find Python file: ', thisArg]);
end
% 如果thisArg中有空格，就用雙引號把它括起來
if any(thisArg == ' ')
thisArg = ['"''"', thisArg, '"'];
end
% 將thisArg加在cmdString后面
cmdString = [cmdString, ' ', thisArg]
end
%發送命令
[status,result]=system(cmdString);
end
就可以用這個函數調用 python 腳本了。 下面就來個調用 python 腳本 matlab_readlines.py (保存在 matlab 當前目錄)的例子：
import sys
def readLines(fname):
try:
f=open(fname,'r')
li=f.read().splitlines()
cell='{'+repr(li)[1:-1]+'}'
f.close()
print cell
except IOError:
print "Can't open file "+fname
if '__main__'==__name__:
if len(sys.argv)<2:
print 'No file specified.'
sys.exit()
else:
readLines(sys.argv[1])
這個腳本用來讀取一個文本文件，並生成 Matlab 風格的 cell 數組的定義字符串，每個單元為文本的一行。 放了一個測試用的文本文件 test.txt 在Matlab 的 Current Directory 中，內容如下：
This is test.txt
It can help you test python.m
and matlab_readlines.py
測試：
在 Matlab 的 Command Window 中輸入：
str = python('matlab_readlines.py','test.txt');
eval(['c = ' str])
celldisp(c)
下面我舉一個 python 轉 matlab 的例子：
HDF5 轉 .mat
首先引入 Bunch 轉換為 HDF5 文件：高效存儲 Cifar 等數據集 封裝的 X.h5 數據集。
# 載入必備的庫和數據
import tables as tb
import scipy.io as sio
h5 = tb.open_file('E:/xdata/X.h5')
fm = h5.root.fashion_mnist # 獲取 fashion_mnist 數據
mdict = {
'testX':fm.testX[:].reshape((fm.testX.shape[0], -1)),
'trainX':fm.trainX[:].reshape((fm.trainX.shape[0], -1)),
'trainY':fm.trainY[:],
'testY':fm.testY[:],
}
sio.savemat('fashion_mnist', mdict) # 保存到本地 fashion_mnist.mat