Mex程序简单示例

WaitingForMe

前几天看到网上有人找一个程序，需要查询一个数组当中最大的几个值。也有人给出了用sort函数排序以后来查找的办法，我觉得不太合适，就写了一个C-Mex的程序来实现这个目的。我也是开始写C-Mex的程序，也当一个给入门的人的一个简单范例了。下面简单讲一下过程，高手见笑了！所有函数和源程序放在附件当中

nmax(x,n)        找数组当中最大的n个元素
nthmax(x,n)     找数组当中第n大的元素
nmin(x,n)         找数组当中最小的n个元素
nthmin(x,n)      找数组当中第n小的元素

在n比较小的时候运算比使用matlab的函数快
找最大或者最小值的时候比使用max或者min函数快，原因估计是Matlab的max和min函数完成的功能不仅仅是找出最大最小值。

首先需要使用配置Matlab的编译器，我没有安装其他的编译器，就是用的Matlab的编译器。命令：
mex -setup
然后就可以写C程序，完成以后使用
mex myfun.c
进行编译。

下面是实现我提到的目的的函数

#include "mex.h"
/*================================================*/
/*  冒泡法计算向量中最大的N个元素             */
/*                     */
/*  Author: WaitingForMe               */
/*  Email:   heroaq_2002@163.com             */
/*  Blog:   http://waitingforme.yculblog.com   */
/*================================================*/

/*计算程序,返回最大值的n个值，放在数组y当中，算法是冒泡法*/

void mexNMax(double y[], double x[], int N, int L)
{
    int i=0;
    int j=0;
    double temp;
    for(j=0;j<N;j++)
    {
        for(i=0;i<L-j-1;i++)
        {
            if(x>x[i+1])
            {
                temp=x[i+1];
                x[i+1]=x;
                x=temp;
            }
        }
    }
    for(i=0;i<N;i++)
    {
        y=x[L-1-i];
    }
    return;
}

/*Mex接口函数,实现Matlab到C的输入输入变量的传递*/
/*void mexFunction(输出变量个数,输出变量指针,输入变量个数,输入变量指针)*/
void mexFunction(int nlhs, mxArray *plhs[], int nrhs, const mxArray *prhs[])
{
    double *x, *y, *N;
    int L,mrows1,ncols1;

   /*检查输入输入变量个数是否合法*/
    if(nrhs!=2)
        mexErrMsgTxt("Two input arguments required!");
    else
        if(nlhs>1)
            mexErrMsgTxt("Too many output arguments");

    /*检查输入输入变量类型是否合法*/
     L=mxGetN(prhs[0]);
     if(!mxIsDouble(prhs[0])||mxIsComplex(prhs[0])||L==1)
        mexErrMsgTxt("The first input must be a col vector!");
     mrows1=mxGetM(prhs[1]);
     ncols1=mxGetN(prhs[1]);
     if(!mxIsDouble(prhs[0])||mxIsComplex(prhs[0])||mrows1!=1||ncols1!=1)
        mexErrMsgTxt("The second input argument must be an integer!");
     
     /*获取输入变量的指针*/
     x=mxGetPr(prhs[0]);
     N=mxGetPr(prhs[1]);
     
     /*建立输出矩阵变量*/
     plhs[0]=mxCreateDoubleMatrix(1,*N,mxREAL);
     /*将指针地址放在指针变量y当中*/
     y=mxGetPr(plhs[0]);
     
     /*检查返回最大个数是否比数组长度长，如果是就报错*/
     if(*N>L)
        mexErrMsgTxt("The number you want is greater than the length of input vector!");
     /*调用函数*/
     mexNMax(y, x, *N, L);
     return;
}

cwit

先谢后学！

156326www

怎么还有密码 阿

zhaopengtao

顶顶顶顶顶顶顶顶顶顶

rocwoods

老瓶装新酒，邓兄发的帖子差不多7年了，其中MATLAB在发展，论坛也几经改版，邓兄代码的一些符号都成乱码了。重新梳理并在MATLAB 2011b中编译测试了下。

1. #include "mex.h"
   
2. /*================================================*/
   
3. /*冒泡法计算向量中最大的N个元素       */
   
4. /                                                            */
   
5. /Author: WaitingForMe         */
   
6. /*Email:   heroaq_2002@163.com         */
   
7. /*Blog: http://waitingforme.yculblog.com   */
   
8. /*================================================*/
   
9. 
   
10. /*计算程序,返回最大值的n个值，放在数组y当中，算法是冒泡法*/
    
11. 
    
12. void mexNMax(double y[], double x[], int N, int L)
    
13. {
    
14.     int i=0;
    
15.     int j=0;
    
16.     double temp;
    
17.     for(j=0;j<N;j++)
    
18.     {
    
19.         for(i=0;i<L-j-1;i++)
    
20.         {
    
21.             if(x[i]>x[i+1])
    
22.             {
    
23.                 temp=x[i+1];
    
24.                 x[i+1]=x[i];
    
25.                 x[i]=temp;
    
26.             }
    
27.         }
    
28.     }
    
29.     for(i=0;i<N;i++)
    
30.     {
    
31.         y[i]=x[L-1-i];
    
32.     }
    
33.     return;
    
34. }
    
35. 
    
36. /*Mex接口函数,实现Matlab到C的输入输入变量的传递*/
    
37. /*void mexFunction(输出变量个数,输出变量指针,输入变量个数,输入变量指针)*/
    
38. void mexFunction(int nlhs, mxArray *plhs[], int nrhs, const mxArray *prhs[])
    
39. {
    
40.     double *x, *y, *N;
    
41.     int L,mrows1,ncols1;
    
42. 
    
43.    /*检查输入输入变量个数是否合法*/
    
44.     if(nrhs!=2)
    
45.         mexErrMsgTxt("Two input arguments required!");
    
46.     else
    
47.         if(nlhs>1)
    
48.             mexErrMsgTxt("Too many output arguments");
    
49. 
    
50.     /*检查输入输入变量类型是否合法*/
    
51.      L=mxGetN(prhs[0]);
    
52.      if(!mxIsDouble(prhs[0])||mxIsComplex(prhs[0])||L==1)
    
53.         mexErrMsgTxt("The first input must be a col vector!");
    
54.      mrows1=mxGetM(prhs[1]);
    
55.      ncols1=mxGetN(prhs[1]);
    
56.      if(!mxIsDouble(prhs[0])||mxIsComplex(prhs[0])||mrows1!=1||ncols1!=1)
    
57.         mexErrMsgTxt("The second input argument must be an integer!");
    
58.      
    
59.      /*获取输入变量的指针*/
    
60.      x=mxGetPr(prhs[0]);
    
61.      N=mxGetPr(prhs[1]);
    
62.      
    
63.      /*建立输出矩阵变量*/
    
64.      plhs[0]=mxCreateDoubleMatrix(1,*N,mxREAL);
    
65.      /*将指针地址放在指针变量y当中*/
    
66.      y=mxGetPr(plhs[0]);
    
67.      
    
68.      /*检查返回最大个数是否比数组长度长，如果是就报错*/
    
69.      if(*N>L)
    
70.         mexErrMsgTxt("The number you want is greater than the length of input vector!");
    
71.      /*调用函数*/
    
72.      mexNMax(y, x, *N, L);
    
73.      return;
    
74. }

复制代码

由于测试电脑没有装别的编译器，用的2011b的lcc，所以编译的时候需要去掉中文注释才能成功。
经过测试发现在2011b下结论和邓兄当时MATLAB版本下的大相径庭。
这个mex函数求最小值和最大值速度大概比MATLAB的min或者max慢10倍左右。对于1个1*1e7的随机向量，求最大（小）前10个值的速度已经和MATLAB的sort耗时相当了。（大概百倍时间于min和max函数）
结论：
对于一个长为N的向量求最大（小）的前n个值，如果N很大，n不是很大的话，在当前MATLAB环境下个人推荐的方法是：用n次min或max函数，每找到一个值，将找到的值置为inf或者-inf。如果n较大，（这个大的程度可以事先测试下），直接用sort函数比较合适。不过，邓兄这个mex函数是mex函数编程很好的一个示例。

ithinksoim

rocwoods 发表于 2012-8-25 17:54
老瓶装新酒，邓兄发的帖子差不多7年了，其中MATLAB在发展，论坛也几经改版，邓兄代码的一些符号都成乱码了 ...

这个估计是算法问题吧

用冒泡法来做太粗暴了，时间复杂度是O(N^2)
而matlab的max或min的时间复杂度是O(N)的

如果用quicksort的算法来做，可以做到O(N)实现，这样的话可以比sort(时间复杂度是O(N log N))快

rocwoods

ithinksoim 发表于 2012-8-25 19:43
这个估计是算法问题吧

用冒泡法来做太粗暴了，时间复杂度是O(N^2)

嗯，算法问题是主要原因，除此之外，MATLAB函数调用效率的提高也是一方面，以前老版本MATLAB循环慢，就是因为函数解释花得时间过长，导致MATLAB本身算法的优化体现不明显。可以肯定得是，像sort这样基本的函数，MATLAB肯定是做了大量优化的，而且这种优化应该是针对各种情况下排序算法的一种折中。
不过楼主的问题是找N个数中最大（小）的k个数，似乎是没有O(N)的算法的，应该有O(N*log(k))的算法。