MATLAB与VB混合编程方式简易教程

3.1MATLAB与VisualBasic语言的混合编程方式MATLAB提供了与C/C++、Fortran语言的接口，但没有与VsiualBasic语言的接口，要想实现MATLAB与VisualBasic的混合编程可以通过以下途径来实现。1．通过ActiveX方式一是用VisualBasic开发服务器ActiveX组件，MATLAB作为客户端程序使用，事实上无论是用VB还是VC或者其他语言环境开发的ActiveX组件，对于MATLAB来说集成与调用方式是一样的，一般情况下很容易地将不同环境下开发的用途各异的ActiveX对象集成到一个MATLAB应用中来。其使用方法见第5章关于MATLAB作为ActiveX的客户端使用方法。二是在VB环境下可以通过ActiveX自动化接口将MATLAB作为VisualBasic语言的一个ActiveX部件调用。MATLABActiveX自动化服务的功能主要包括在MATLAB工作空间执行MATLAB命令，以及直接从工作空间存取矩阵等，我们在第5章中关于MATLAB作为服务器组件的部分的例子就是以VisualBasic应用程序，以MATLAB作为服务器客户端的。2．通过动态链接库方式该种方式是一种间接调用MATLAB命令的方式，借助于C++与MATLAB的接口，将MATLAB的程序文件(.M文件)编译为动态链接库(.DLL)，VB在代码中与调用其他语言编写的DLL文件一样调用MATLAB中.M文件生成的动态链接库。这种方法可以脱离具体的MATLAB环境，运行效率较高。3．通过嵌入VB的矩阵函数库MatrixVB的方法MatrixVB是由第三方(mathtools公司)提供的COM组件，包含了大量与MATLAB相似的函数与调用语法，可以加强VB内建数学运算与图形展示功能，在VB程序代码中可以像使用VB自己的函数一样使用MatrixVB的函数，而且可以不依赖于MATLAB的环境在VisualBasic中完成矩阵运算与图形绘制显示等功能，这种方法使用起来简单，编程效率较高。MatrixVB函数库的功能大致可分为8大类(矩阵运算、运算符重载、图形图像处理、最优化运算、多项式、信号处理、随机与统计分析、控制系统)。除以上3种方式外，我们还可以通过DDE的方式实现VB与MATLAB的数据通信。3.2MatrixVB环境设置3.2.1在VB应用中引入MatrixVB1．安装MatrixVB(1)系统要求为：●硬盘空间8.8M以上；●操作系统要求Windows95及其以上版本，或者WindowsNT4.0及其以上版本。(2)在安装盘上找到Matrixvb4510.exe，双击后启动安装程序，并按照安装向导安装。(3)然后在“开始→运行”菜单中用命令regsvr32mMatrix.dll注册，如图7-1所示。图7-1注册MatrixVb2．建立EXE项目(1)启动VB开发环境并建立“标准EXE”项目，如图7-2所示。图7-2选择标准EXE工程模板(2)单击“打开”按钮，所建立的项目及开发界面如图7-3所示。图7-3VB项目及开发界面3.为项目引入MatrixVB在project下拉菜单中单击References，在弹出的对话框中选中MMatrix项目，系统将加载MatrixVB的动态链接库MMatrix.DLL，如图7-4所示。图7-4引入MatrixVB的动态链接库3.2.2在VB中使用MatrixVB的命令与函数1．采用立即窗口的形式在项目中引入MatrixVB库后，在VB中可以直接在开发环境的“立即窗口”中输入MATLAB命令，让VB编译器立即执行，如在MATLAB主窗口中一样。在View下拉菜单的中选择ImmediateWindows选项在开发环境中得到“立即窗口”，如图7-5所示。图7-5VB中的立即窗口例如，在“立即窗口”中输入如下命令：A=eye(4,4)A.show命令将产生一个4行4列的单位矩阵，并在MatrixVB的观察窗口MatrixViewer中显示结果，如图7-6所示。图7-6在VB立即窗口中产生矩阵或者，在“立即窗口”中输入命令：mesh(peaks(3))将在MatrixVB的图形窗口Figure1中绘制并显示一个曲面网线图，如图7-7所示。图7-7通过立即窗口绘制曲面图2．在VB程序代码中使用可以将MatrixVB的函数与命令调用嵌入到VB程序代码中实现相应的功能，其函数与命令的使用方式类似于在MATLAB环境中的使用方式。例如，我们可以将上例中的功能在VB代码中实现，步骤为：(1)在上例的主窗口中增加一个按钮，如图7-8所示。图7-8为窗口Form1增加按钮(2)在按钮的Click事件处理过程中产生一个4行4列单位矩阵并显示，代码如下：PrivateSubCommand1_Click()A=eye(4,4)A.ShowEndSub单击命令按钮运行程序，运行结果如图7-9所示。图7-9VB代码中用MatrixVB产生矩阵同样，在代码中也可以嵌入MatrixVB绘制图形的函数与命令，将该例按钮的Click事件处理过程中的代码进行如下修改。PrivateSubCommand1_Click()mesh(peaks(30))EndSub运行结果如图7-10所示。图7-10通过嵌入MatrixVB命令绘图在发布基于MatrixVB的VB应用程序时，应将相应的库文件随系统一起发布。这些文件包括：v4510v.dll、c4510v.dll、ago4510.dll、msvcrt.dll、msvcirt.dll和MMatrix.dll。由于MMatrix.dll是COM服务器，所以必须在操作系统中注册后方可使用，注册时可使用如下命令行语句：regsvr32mMatrix.dll如果目标操作系统是Windows95，还必须发布另外两个OpenGL文件即opengl32.dll与glu32.dll，但在其他操作系统如Windows98/Me/NT4/2000等环境下，则不需要安装这些文件。2.3MatrixVB的矩阵操作矩阵是表示一组数据关系的组合，在MatrixVB中包含了许多矩阵分析函数，为了在VB中直接应用MatrixVB这些高效的计算方法，一般将VB中的数组当成矩阵进行处理，需要说明的是与matricVB矩阵元素相关的运算在VB中对应的数据类型一般为double类型。2.3.1在VB中生成MatrixVB矩阵可以像在MATLAB命令窗口中那样，直接在VB中定义MATLAB矩阵变量；也可以使用VB的VARIANT通用型变量表示矩阵，其定义的方法如下：DimxAsVariant一般在VB中产生MatrixVB的方法主要有以下几种：1．通过函数mabs转化为MatrixVB的矩阵将VB中定义的数组通过函数mabs转化为MatrixVB的矩阵，格式为：MATRIXVB_MATRIX=mabs(VB_ARRAY)MATRIXVB_MATRIX为MatrixVB的矩阵名称，如同在MATLAB窗口中那样，不需要事先定义，VB_ARRAY是VB程序中定义的数组，也可以是单独的VB常量与变量。修改图7-8中command按钮的Click事件的处理过程代码为：PrivateSubCommand1_Click()DimA(1to3,1to3)AsdoubleDimi,jAsintegerfori=1To3forj=1To3A(i,j)=CDbl(i+j)NextNextB=mabs(A)A.showEndSub该段代码首先定义了一个二维VB数组A，然后将其赋值，通过mabs函数转化为MatrixVB矩阵B并将其显示出来。运行程序并单击该按钮，运行的结果如图7-11所示。图7-11通过函数mabs产生的MatrixVB矩阵2．通过MatrixVB函数生成矩阵可以使用MatrixVB中的特殊函数(如zeros()、ones()、magic()等)直接生成矩阵。如在VB程序代码中直接嵌入语句：A=zeros(3,4)A.show结果将产生一个3行4列元素都为0的矩阵并将其显示出来。在应用程序中我们也可以先定义变量，然后再赋值产生矩阵。产生矩阵VB支持的两种类型为Matrix与Variant的如下语句，都将产生一个3×4的0矩阵。DimmatAsMatrixDimxAsVariantSetmat=zeros(3,4)'赋值为3×4的0矩阵Setx=zeros(3,4)'赋值为3×4的0矩阵3．通过函数CreateMatrix通过函数CreateMatrix创建的矩阵可以在创建过程中直接赋值，格式为：CreateMatrix(p1,p2,…,pn,)p1,p2,…,pn为矩阵的值。函数Reshape用来设置由函数CreateMatrix所创建的函数的维数，格式为：Reshap(X,rows,cols)X为由CreateMatrix创建的矩阵，rows为指定的行数，cols为指定的列数，如下例所示：A=CreateMatrix(1,2,3,4,5,6,7,8,9)Reshap(A,3,3)A.Show创建一个矩阵，并将其指定为3行3列，结果如图7-12所示。图7-12由CreateMatrix产生的MatrixVB矩阵2.3.2对矩阵元素进行操作1．矩阵元素的存取及与VB的数据转换(1)通过圆括号方式访问MatrixVB矩阵，但是这种方式只能对矩阵元素进行写操作，其格式如同访问VB的数组元素一样，例如：A是一个二维矩阵则下列代码：A(i,j)=2.0可以将矩阵的第i行第j列赋值为1。(2)MatrixVB矩阵属性rN、iN可以以读写的形式访问矩阵X中的每个元素的实部和虚部，其中N表示矩阵的维数，例如，对于一维MatrixVB矩阵AA.r1(i)=12'写操作a=A.r1(i+1)'读操作将矩阵A的第i个元素赋值为12，将第i+1个元素赋值给VB中的变量a。再如，对于二维矩阵BB.r2(i,j)=12a=B.r2(i,j)将矩阵B的第i行j列元素赋值为12，将矩阵B的第i行第j列元素赋值给VB中的变量a，要通过iN的方式来访问。(3)X.simple可以将MatrixVB矩阵X转换为VB中的数据类型。在X为只有一个元素的矩阵情况下，若X为一个实数则将值转换为VB中的Double类型，如：DimSAsDoubleA=CreateMatrix(1.0)S=A.simple若X为一个字符的单元素矩阵，则X.simple返回一个VB中的字符串类型；若X为由多个元素的一维或者多维矩阵，则该表达式将返回一个矩阵，但不能自动转换为VB中相应的一维或者多维数组。2．矩阵的显示属性show具有打开Matrixviwer窗口显示矩阵内容的功能，格式为：X.Show3．获得矩阵的行、列、维数利用函数rows()、cols()、dims()、dimension(n)返回矩阵的行数、列数、维数及第n维数的个数属性，与这些属性相关的VB中的数据类型一般为integer类型，如，对于二维矩阵A，下面的代码将得到矩阵的函数与列数，并将其赋值给VB中的变量。a=A.rows()'获得矩阵的行数b=A.cols()'获得矩阵的列数c=dims()'获得矩阵的维数d=dimension(1)'第一维的个数例如，在VB程序中产生一个MatrixVB矩阵并修改其元素的值，获得其属性并输出，修改图7-8中command按钮的Click事件的处理过程。代码为：PrivateSubCommand1_Click()'定义变量用于接收MatrixVB中矩阵元素的值或属性值DimxrAsdoubleDimxiAsdoubleDimiAsintegerDimrowAsintegerDimcolAsintegerDimdimsAsintegerA=zeros(3)'产生一个3行3列的零矩阵'给矩阵赋值fori=1To3forj=1To3A(i,j)=CDbl(i+j)NextNextA.show'显示矩阵xr=A.r2(2,2)'获得矩阵2行2列的值row=A.rows(