一.概述

1..mat數據格式

（1）.mat 是 MATLAB 軟件的標準二進制數據存儲格式，用于保存變量、矩陣、數組、結構體等數據類型。其名稱源于 “MATLAB Data” 的縮寫，最初設計為高效存儲和加載 MATLAB 環境中的數據，后來逐漸成為科學計算、工程分析等領域的通用數據格式之一。

（2）.mat 格式的發展與版本演變

a.早期版本（.mat v4, v5）

v4 格式（MATLAB 4.0 之前）：僅支持基本數據類型，采用 ASCII 或二進制存儲，結構簡單但功能有限。

v5 格式（MATLAB 5.0+，1997 年推出）：引入二進制存儲標準，支持更復雜的數據類型（如細胞數組、對象），并采用分層結構存儲數據。

b.HDF5 格式（.mat v7.3 及以上，2006 年推出）

從 MATLAB 7.3（R2006b）開始，.mat 文件基于 HDF5（Hierarchical Data Format 5） 標準構建，支持存儲超過 2GB 的大數據集，兼容性和穩定性顯著提升。

（3）.mat 文件的核心結構

a.數據組織方式

.mat 文件以鍵值對（Key-Value） 形式存儲數據，每個變量對應一個唯一的名稱（Key）和數據內容（Value）。

數據以分層結構組織，支持嵌套結構體（Struct）、細胞數組（Cell Array）等復雜數據類型。

b.HDF5 格式的技術特點

分層存儲：類似文件系統的目錄結構，可存儲多維數組、元數據、屬性等。

壓縮與分塊：支持數據壓縮（如 gzip）和分塊存儲，優化大數據集的讀寫效率。

跨平臺兼容性：HDF5 是國際通用標準，可在不同操作系統和軟件間共享數據。

（4）LMS Test.Lab 軟件也支持.mat導入文件。

2.matIo庫介紹

??a.matIo 是一個用于讀寫 MATLAB .mat 文件的開源 C 語言庫，旨在為非 MATLAB 環境提供高效、靈活的 .mat 文件處理能力。它支持讀取和寫入多種版本的 .mat 文件（包括 v4、v5 和基于 HDF5 的 v7.3 格式），使開發者能夠在 C/C++、Python、R 等語言中直接操作 .mat 數據，無需依賴 MATLAB 環境。

b.網址：https://github.com/tbeu/matio ?

??C.編譯：用qt工程直接打開zlib和matio工程中的CmakeList.txt文件即可直接編譯。

二..mat庫讀寫

1.使用matIo庫讀寫.mat文件

QT代碼示例：

#include <QCoreApplication>

#include <matio.h>

#include <QDebug>

void readMatFile(const QString &filename) {

????mat_t *mat = Mat_Open(filename.toLocal8Bit().data(), MAT_ACC_RDONLY);

????if (!mat) {

????????qWarning() << "無法打開文件：" << filename;

????????return;

????}

????matvar_t *var;

????while ((var = Mat_VarReadNextInfo(mat)) != nullptr) {

????????qDebug() << "找到變量：" << var->name << "類型：" << var->class_type;

????????if (var->class_type == MAT_C_DOUBLE && var->data_type == MAT_T_DOUBLE) {

????????????double *data = static_cast<double*>(var->data);

????????????qDebug() << "數據維度：" << var->dims[0] << "x" << var->dims[1];

????????????qDebug() << "示例數據：" << data[0] << data[1];

????????}

????????Mat_VarFree(var);

????}

????Mat_Close(mat);

}

void writeMatFile(const QString &filename) {

????mat_t *mat = Mat_CreateVer(filename.toLocal8Bit().data(), nullptr, MAT_FT_MAT5);

????if (!mat) {

????????qWarning() << "創建文件失敗";

????????return;

????}

????// 創建double矩陣

????double data[] = {1.0, 2.0, 3.0, 4.0};

????size_t dims[2] = {2, 2};

????matvar_t *matvar = Mat_VarCreate(

????????"matrix", MAT_C_DOUBLE, MAT_T_DOUBLE,

????????2, dims, data, MAT_F_DONT_COPY_DATA

????);

????Mat_VarWrite(mat, matvar, MAT_COMPRESSION_ZLIB);

????Mat_VarFree(matvar);

????// 創建字符串

????const char *str = "Hello from Qt6";

????matvar = Mat_VarCreate(

????????"message", MAT_C_CHAR, MAT_T_UTF8,

????????1, new size_t[1]{strlen(str)}, (void*)str, 0

????);

????Mat_VarWrite(mat, matvar, MAT_COMPRESSION_ZLIB);

????Mat_VarFree(matvar);

????Mat_Close(mat);

}

int main(int argc, char *argv[]) {

????QCoreApplication a(argc, argv);

????const QString filename = "demo.mat";

????// 寫入示例

????writeMatFile(filename);

????qDebug() << "文件寫入完成";

????// 讀取示例

????qDebug() << "\n讀取文件內容：";

????readMatFile(filename);

????return 0;

}

2.python讀寫.mat文件

需要使用 scipy.io 庫（需提前安裝 scipy）：

python代碼：

import scipy.io as sio

# 讀取 .mat 文件

mat_data = sio.loadmat('data.mat')

# 保存為 .mat 文件

sio.savemat('output.mat', {'variable': data_array})