2

A我之前使用 .mat 文件在 Matlab 中保存了多维数组（例如，大小为 100x100x100 的数组），效果非常好。

在 C 中保存此类多维数组的最佳方法是什么？我能想到的唯一方法是将其存储为二维数组（例如，将 KxNxM 数组转换为 KNxM 数组）并小心记住它是如何保存的。

还希望以稍后可以在 Matlab 中打开以进行后处理/绘图的方式保存它。

4

5 回答 5

5

C 做 3D 数组就好了：

double data[D0][D1][D2];
...
data[i][j][k] = ...;

尽管对于非常大的数组（例如您的示例），您可能希望动态分配数组，而不是auto像上面那样将它们声明为变量，因为变量的空间auto（通常是堆栈，但并非总是如此）可能非常有限。

假设您的所有维度在编译时都是已知的，您可以执行以下操作：

#include <stdlib.h>
...
#define DO 100
#define D1 100
#define D2 100
...
double (*data)[D1][D2] = malloc(sizeof *data * D0);
if (data)
{
  ...
  data[i][j][k] = ...;
  ...
  free(data);
}

这将从堆中分配一个 D0xD1xD2 数组，您可以像访问任何常规 3D 数组一样访问它。

如果直到运行时才知道您的尺寸，但您正在使用支持可变长度数组的 C99 编译器或 C2011 编译器，则可以执行以下操作：

#include <stdlib.h>
...
size_t d0, d1, d2;
d0 = ...;
d1 = ...;
d2 = ...;
...
double (*data)[d1][d2] = malloc(sizeof *data * d0);
if (data)
{
  // same as above
}

如果直到运行时才知道您的尺寸，并且您正在使用不支持可变长度数组的编译器（C89 或更早版本，或不支持 VLA 的 C2011 编译器），您将需要采用不同的方法。

如果需要连续分配内存，则需要执行以下操作：

size_t d0, d1, d2;
d0 = ...;
d1 = ...;
d2 = ...;
...
double *data = malloc(sizeof *data * d0 * d1 * d2);
if (data)
{
  ...
  data[i * d0 * d1 + j * d1 + k] = ...;
  ...
  free(data);
}

请注意，您必须将 、 和 索引映射i到j单个k索引值。

如果内存不需要连续，您可以像这样进行零碎分配：

double ***data;
...
data = malloc(d0 * sizeof *data);
if (data)
{
  size_t i;
  for (i = 0; i < d0; i++)
  {
    data[i] = malloc(d1 * sizeof *data[i]);
    if (data[i])
    {
      size_t j;
      for (j = 0; j < d1; j++)
      {
        data[i][j] = malloc(d2 * sizeof *data[i][j]);
        if (data[i][j])
        {
          size_t k;
          for (k = 0; k < d2; k++)
          {
            data[i][j][k] = initial_value();
          }
        }
      }
    }
  }
}

并将其释放为

for (i = 0; i < d0; i++)
{
  for (j = 0; j < d1; j++)
  {
    free(data[i][j]);
  }
  free(data[i]);
}
free(data);

顺便说一句，这不是推荐的做法；即使它允许您data像 3D 数组一样进行索引，但要权衡的是更复杂的代码，特别是如果malloc在分配循环中途失败（那么您必须退出到目前为止所做的所有分配）。它也可能会导致性能损失，因为不能保证内存被很好地定位。

编辑

至于将这些数据保存在文件中，这取决于您需要做什么。

最便携的是将数据保存为格式化文本，例如：

#include <stdio.h>
FILE *dat = fopen("myfile.dat", "w"); // opens new file for writing
if (dat)
{
  for (i = 0; i < D0; i++)
  {
    for (j = 0; j < D1; j++)
    {
      for (k = 0; k < D2; k++)
      {
        fprintf(dat, "%f ", data[i][j][k]);
      }
      fprintf(dat, "\n");
    }
    fprintf(dat, "\n");
  }
}

这会将数据作为浮点数序列写出，每行末尾有一个换行符，每个“页面”末尾有两个换行符。读回数据基本上是相反的：

FILE *dat = fopen("myfile.dat", "r"); // opens file for reading
if (dat)
{
  for (i = 0; i < D0; i++)
    for (j = 0; j < D1; j++)
      for (k = 0; k < D2; k++)
        fscanf(dat, "%f", &data[i][j][k]);
}

请注意，这两个片段都假定数组具有已知的固定大小，并且不会随运行而改变。如果不是这种情况，您显然必须在文件中存储其他数据以确定数组需要多大。也没有类似于错误处理的东西。

我留下了很多东西，因为我不确定你的目标是什么。

于 2012-11-05T16:18:43.937 回答
2

好吧，您当然也可以将其存储为 C 中的 3D 数组。不知道为什么你觉得你必须转换为 2D：

double data[100][100][100];

这当然需要相当多的内存（假设 64 位大约需要 7.6 MB double），但在 PC 上应该没问题，例如。

不过，您可能希望避免将这样的变量放入堆栈。

于 2012-11-05T15:42:18.640 回答
2

C 可以很好地处理多维数组 ( double array[K][M][N];)，它们与一维数组一样连续存储在内存中。事实上，写入double* onedim = &array[0][0][0];并使用与 3-D 和 1-D 数组相同的内存区域是合法的。

要将其从 C 语言导入 matlab，您可以fwrite(array, sizeof array[0][0][0], K*M*N*, fptr)在 C 和array = fread(fileID, inf, 'real*8')MatLab 中使用。您可能会发现该reshape功能很有帮助。

于 2012-11-05T15:42:42.807 回答
2

c 可以处理 3 维数组，那为什么不使用呢？

将其写入.mat文件需要一点工作，但似乎并不太难。

.mat格式在此处描述。

于 2012-11-05T15:52:01.790 回答
-1

三重指针： 

double*** X;
X= (double***)malloc(k*sizeof(double**));
for(int i=0; i<k;i++)
{
   X[i]=(double**)malloc(n*sizeof(double*));
   for(int j=0; j<n;j++)
   {
       X[i][j]=(double*)malloc(m*sizeof(double));
   }
}

这种方式访问​​每个值的方法非常直观：X[i][j][k]。
如果你愿意，你可以使用一个唯一的数组： 

double* X;
X=(double*)malloc(n*m*k*sizeof(double));

您可以通过以下方式访问每个元素： 

X[i*n*m+j*n+k]=0.0;

如果您使用三重指针，请不要忘记释放内存。

于 2012-11-05T15:45:21.913 回答