matIo库及.mat数据格式介绍
一.概述
1..mat数据格式
（1）.mat 是 MATLAB 软件的标准二进制数据存储格式，用于保存变量、矩阵、数组、结构体等数据类型。其名称源于 “MATLAB Data” 的缩写，最初设计为高效存储和加载 MATLAB 环境中的数据，后来逐渐成为科学计算、工程分析等领域的通用数据格式之一。
（2）.mat 格式的发展与版本演变
a.早期版本（.mat v4, v5）
v4 格式（MATLAB 4.0 之前）：仅支持基本数据类型，采用 ASCII 或二进制存储，结构简单但功能有限。
v5 格式（MATLAB 5.0+，1997 年推出）：引入二进制存储标准，支持更复杂的数据类型（如细胞数组、对象），并采用分层结构存储数据。
b.HDF5 格式（.mat v7.3 及以上，2006 年推出）
从 MATLAB 7.3（R2006b）开始，.mat 文件基于 HDF5（Hierarchical Data Format 5） 标准构建，支持存储超过 2GB 的大数据集，兼容性和稳定性显著提升。
（3）.mat 文件的核心结构
a.数据组织方式
.mat 文件以键值对（Key-Value） 形式存储数据，每个变量对应一个唯一的名称（Key）和数据内容（Value）。
数据以分层结构组织，支持嵌套结构体（Struct）、细胞数组（Cell Array）等复杂数据类型。
b.HDF5 格式的技术特点
分层存储：类似文件系统的目录结构，可存储多维数组、元数据、属性等。
压缩与分块：支持数据压缩（如 gzip）和分块存储，优化大数据集的读写效率。
跨平台兼容性：HDF5 是国际通用标准，可在不同操作系统和软件间共享数据。
（4）LMS Test.Lab 软件也支持.mat导入文件。
2.matIo库介绍
a.matIo 是一个用于读写 MATLAB .mat 文件的开源 C 语言库，旨在为非 MATLAB 环境提供高效、灵活的 .mat 文件处理能力。它支持读取和写入多种版本的 .mat 文件（包括 v4、v5 和基于 HDF5 的 v7.3 格式），使开发者能够在 C/C++、Python、R 等语言中直接操作 .mat 数据，无需依赖 MATLAB 环境。
b.网址：https://github.com/tbeu/matio
C.编译：用qt工程直接打开zlib和matio工程中的CmakeList.txt文件即可直接编译。
二..mat库读写
1.使用matIo库读写.mat文件
QT代码示例：
#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() << "无法打开文件：" << filename;
return;
}
matvar_t *var;
while ((var = Mat_VarReadNextInfo(mat)) != nullptr) {
qDebug() << "找到变量：" << var->name << "类型：" << var->class_type;
if (var->class_type == MAT_C_DOUBLE && var->data_type == MAT_T_DOUBLE) {
double *data = static_cast<double*>(var->data);
qDebug() << "数据维度：" << var->dims[0] << "x" << var->dims[1];
qDebug() << "示例数据：" << 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() << "创建文件失败";
return;
}
// 创建double矩阵
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);
// 创建字符串
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";
// 写入示例
writeMatFile(filename);
qDebug() << "文件写入完成";
// 读取示例
qDebug() << "\n读取文件内容：";
readMatFile(filename);
return 0;
}
2.python读写.mat文件
需要使用 scipy.io 库（需提前安装 scipy）：
python代码：
import scipy.io as sio
# 读取 .mat 文件
mat_data = sio.loadmat('data.mat')
# 保存为 .mat 文件
sio.savemat('output.mat', {'variable': data_array})