matlab中关于提高for循环速度的问题

木星流火

如何提高下面程序的运算速度？
其中单元阵列A和B中存的是字符串，该程序的目的是寻找A和B中相同字符串的对数，即m的大小（A和B都是一行、50000列的cell）

m=0;
for i=1:50000

     for t=1:50000

      m=m+strncmp(A{1,t},B{1,i},5);

     end

end
m

lazypatrick

我能想到的就是减少循环层数，同问

平凡之不凡

Matlab---利用Mex提高for循环运算速度

平凡之不凡

最近MATLAB作实验，需要对高维矩阵的每个元素进行操作，MATLAB矩阵运算的优势无法发挥出来，只能用若干循环来实现，效率很低。想到了mex中实现C接口来使用C完成部分工作，可以极大提高效率，于是尝试利用mex接口来完成这部分工作。找了若干参考书，但发现写的并不好，不适合没有mex经验的人使用，可是会mex的人只需依靠MATLAB帮助即可完成工作，对他们来说更没有什么用处。于是写点自己在windows平台下适用MATLAB的mex接口的体会。
mex的适用情况：需要大量循环或者遍历，不想改写已有的C模块，这些情况下适用mex接口比较合适。
mex的环境要求：已安装MATLAB，已安装合适的C编译器。
mex使用：
首先在MATLAB中使用mex -setup设置工作环境和相应的配置文件。mex其他参数详见帮助。
对于需要使用mex接口的程序，文件的扩展名需要为c/cpp，然后用mex filename进行编译。编译完成后会生成dll文件(7.1之前)或者mexw32文件(7.1之后)。
编译完成后，即可像m文件一样适用mex。

平凡之不凡

mex接口的结构：
//////////////////////////////////////////////
#include "mex.h"
///////////////////////////
// Computational Routine //
///////////////////////////
// interface & function declaration
return_type myFunc1(parameter1, parameter2, ...);
return_type myFunc2(parameter1, parameter2, ...);
...
// interface & function defination, implementation
void myMex(parameter1, parameter2, ...){
    statements
}
return_type myFunc1(parameter1, parameter2, ...){
    statements
}
return_type myFunc2(parameter1, parameter2, ...){
    statements
}
...
/////////////////////
// Gateway Routine //
/////////////////////
void mexFunction(int nlhs, mxArray *plhs[], int nrhs, const mxArray *prhs[]){
    ...
    myMex(parameter list);
}
//////////////////////////////////////////////
调用mex时，MATLAB将输入的数据通过入口子程序赋给输入参数指针，同时创建由输出参数指针指向的输出矩阵，然后将这些指针作为计算子程序的参数传递到计算子程序进行计算。
mexFunction在调用C函数时，直接使用指针传递参数是比较方便的，一方面需要计算的结果往往是一个矩阵而不是一个数，另一方面以值传递值返回的方式，同样需要赋值给mex接口的指针。
在mexFunction的参数中:
nlhs表示输出参数的个数
nrhs表示输入参数的个数
类型为mxArray的指针数组，用于指向输出的每个参数
类型为mxArray的指针数组，用于指向输入的每个参数
为了mex的正确执行，也是良好编程习惯的要求，需要对输入参数和输出参数进行个数和类型的检查：
mxGetClassID //获得指针所指变量类型
mxIsNumeric, mxIsCell等，检查指针所指变量是否为符合某种要求的变量类型。更多可查阅帮助。
参数检查过程中可使用mexErrMsgTxt输出错误信息。
mxGetM, mxGetN，获得矩阵的行数和列数
mxGetDimensions，获得矩阵维数
mxGetPr，mxGetPi，获得矩阵实数部分、虚数部分的指针
mxGetString, 获得字符串内容
mxGetElementSize, 获得存储矩阵元素所需要的字节数
mxCalloc，内存分配。用mxCalloc不用calloc和malloc，因为mxCalloc会自动释放内存，不需要手动free了。
mxCreateString, 创建1*N的字符串矩阵
mxCreateDoubleMatrix, 创建2维双精度浮点矩阵，可以是实数(mxREAL)或者复数(mxCOMPLEX)
mxCreateStructArray, 创建N维结构体矩阵
mxCreateCellMatrix, 创建二维单元矩阵
mxCreateNumericArray,创建n维数值矩阵
mexPrintf, 重新封装的printf
mxSetFiled, 设置结构体矩阵的域
mxSetCell, 设置单元矩阵的单元值
mxSetPr, 设置矩阵实数值
mxSetPi, 设置矩阵虚数值
mxCallMATLAB, 调用MATLAB中其他内建函数、自定义M文件、mex文件。
具体使用方法可查阅MATLAB帮助。
使用mex时的注意事项：
1.MATLAB调用mex接口时，将参数个数及参数指针传入接口子程序，由接口子程序完成指针和调用变量的赋值、输出数据的内存空间分配，接口子程序再将参数指针或经过赋值的变量作为参数传递给C的计算子程序，完成调用过程。调用时应注意指针所指对象的正确性，为处理正确最好做相应的强制类型转换。
2.mex并不便于调试，因此应在C的IDE中用测试集调试后再放入mex文件中。
3.MATLAB中指向二维及高维数组的指针递增方式是按行递增的，而C中是按列递增的，因此计算index时要注意位置。

下面给个我的例子：
/////////////////////////////
#include "mex.h"
int LSB(int pixel);
int tier_score(int s_1,int s_2,int x_1,int x_2);
int add_sub_select(int pixel_1,int pixel_2);
void cost_matrix_gen_c(double *output,double *x,double *len_x,double *y,double *len_y){
    int i,j;
    int s_1,s_2,x_1,x_2;
    for (j=0;j<*len_y;j++){
        x_1 = (int)*(y+j*2);
        x_2 = (int)*(y+j*2+1);
        for (i=0;i<*len_x;i++){
            s_1 = (int)*(x+i*2);
            s_2 = (int)*(x+i*2+1);
            *(output++)=tier_score(s_1,s_2,x_1,x_2);
        }
    }
}
int tier_score(int s_1,int s_2,int x_1,int x_2){
    int score;
    if (s_1==LSB(x_1)){
        if (s_2==add_sub_select(x_1,x_2)){
            score = 20;
        }
        else{
            score = 0;
        }
    }
    else{
        score = 0;
    }
    return score;
}
int LSB(int pixel){
    return pixel%2;
}
int add_sub_select(int pixel_1,int pixel_2){
    return LSB((int)pixel_1/2 + pixel_2);
}
void mexFunction(int nlhs, mxArray *plhs[], int nrhs, const mxArray *prhs[]){
    double *y,*x,*output,*len_x,*len_y;
    int n_row,n_column;
   
    if (nrhs != 4 || nlhs != 1){
        mexErrMsgTxt("invalid number of input/output arguments!");
    }
    //参数个数检查
    n_row = mxGetM(prhs[0])>mxGetN(prhs[0]) ? mxGetM(prhs[0]) : mxGetN(prhs[0]);
    //获得输入向量元素个数
    n_column = mxGetM(prhs[2])>mxGetN(prhs[2]) ? mxGetM(prhs[2]) : mxGetN(prhs[2]);
    //获得输入向量元素个数
    n_row = n_row/2;
    n_column = n_column/2;
   
    plhs[0] = mxCreateDoubleMatrix(n_row,n_column,mxREAL);
    //建立n_row*n_column大小的输出矩阵
    output = mxGetPr(plhs[0]);   
    x=mxGetPr(prhs[0]);
    len_x=mxGetPr(prhs[1]);
    y=mxGetPr(prhs[2]);
    len_y=mxGetPr(prhs[3]);
    //获得输入、输出指针   
    cost_matrix_gen_c(output,x,len_x,y,len_y);
    //调用计算函数
}


以前我写过一篇文章，详细的介绍过MEX的格式，语法，编译，调试等。可惜记不清放在哪里了。而最近又用到MEX编程，所以只能重新温习一番。时间有限，只记下简要流程和注意事项，以便往后查询之需。
1. MEX的编写格式
写MEX程序其实就是写一个DLL程序，所以你可以使用C，C++，Fortran等多种编程语言来写。
编写MEX程序的编辑器可以使用MATLAB的代码编辑器，也可使用自己的C++编辑器，如VS2008等。
用MATLAB的编辑器的好处是，MEX函数会加粗高亮显示，这给程序编写带来便利，可惜无法动态调试。如用VC即可编译也可调试，比较方便。mex的编译结果实际上就是一个带输出函数mexFunction 的dll文件，所以会用VC编写和调试dll，就会用VC编写和调试MEX程序。
a. MEX文件格式
#include "mex.h"
void mexFunction( int nlhs, mxArray *plhs[],
                  int nrhs, const mxArray *prhs[] )
{
}
四个参数分别用来输出和输入数据: nlhs 输出参数个数，plhs 输出参数指针 (nrhs和prhs是输入参数相关的)。
注意: 我们对输出和输入参数的操作都是通过指针的方式进行的。(这点很容易理解，因为我们的计算结果是需要传递给MATLAB的，实际上我们传递的不是数据，而是指针。MATLAB可以通过这些指针，访问内存中的数据。)
b. 操作输入数据
对输入数据进行操作，需要通过MEX函数mxGetPr 得到数据的指针地址。 mxGetM 和 mxGetN 得到矩阵数据的行和列 (返回整数)。对于实矩阵，我们可以定义 double *M; 来对实矩阵数据操作。如:
double *M;
int m,n;
// 指针指向第一个参数的数据地址
M = mxGetPr(prhs[0]);
m = mxGetM(prhs[0]);
n = mxGetN(prhs[0]);
需要注意的是，MATLAB矩阵数据的存储顺序是"从上到下，从左到右"的，这点和Fortran是一样的。也就是说对于MATLAB的m x n的矩阵A。 A(1,1) 就是 *M，A(2,1) 就是 *(M+1) ，以此类推，A(i,j) 就是 *(M + m*(j-1) + (i-1)).
注意: MATLAB的指标从1开始，C的指标从0开始。
c. 操作输出数据
对于输出数据，我们需要首先分配内存空间，有专门的mex函数可以使用，如:
plhs[0] = mxCreateDoubleMatrix(m,n, mxREAL); //生成m x n 的实矩阵。
同输入数据一样，要对输出数据操作，我们也需要一个指向数据的指针变量，如
double *A;
A = mxGetPr(plhs[0]);
下面介绍一下如何使用VS2008编写MEX并编译调试。
2. VC中编写MEX
打开VS2008, 新建项目, 选择MFC DLL.
a. 配置项目属性
打开项目属性配置页，C++ -> 附加包含目录 加入MATLAB安装目录下的 \extern\include 路径。
连接器 -> 附加库目录 加入MATLAB的 \extern\lib\win32\microsoft 路径。
连接器 -> 输入 -> 附加依赖项 输入libmx.lib libeng.lib libmat.lib libmex.lib 这四个lib文件。
b. 编辑输出函数
在项目源文件的. def 中EXPORTS段加入 mexFunction， 如:
EXPORTS
    ; 此处可以是显式导出
    mexFunction
c. 编写MEX文件
项目文件中新建一个C++文件 如 mexproc.cpp，里面按前面介绍的格式编写代码即可。
d. VC编译MEX
像编译其他程序那样直接编译即可，成功会生成dll文件。如果编译链接时出错，根据错误提示，检查一下lib和h的路径是否正确，有无缺少lib文件，代码是否有语法错误等。
3. VC中调试MEX
要调试MEX程序就要先编译，再调用她。所以我们需要在MATLAB中调用这个函数，并在VC的MEX程序相应位置处下断点即可。调用的函数名就是dll的主文件名，你可以根据自己的需要改名。我们用mymexfun.dll为例，先在VC的 mexFunction 函数代码段开始处F9下断。然后Ctrl+Alt+P附加MATLAB.exe进程。这样就可以运行命令调试程序了。我们可以在MATLAB的命令行里输入命令:
          [输出变量] = mymexfun(输入变量)
(如果命令找不到，检查一下matlab当前路径，和path路径。)
程序一旦被调用，就会被断在我们的断点处。接着你就可以像调试C++程序那样调试MEX程序了。
在MATLAB中编译MEX可以输入: mex 文件名.cpp
MATLAB上编译MEX时，你可以选择不同的编译器如lc, gcc等。也可以在编译时附加lib和h文件。关于mex的命令详解请参考MATLAB帮助文档。