在.NET中应用MATLAB算法

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  算法在科学研究和工程应用中,往往要进行大量的数学计算,其中包括矩阵运算。这些运算一般来说难以用手工精确和快捷地进行,而要借助计算机编制相应的程序做近似计算。目前流行用Basic、Fortran和c语言编制计算程序, 既需要对有关算法有深刻的了解,还需要熟练地掌握所用语言的语法及编程技巧。对多数科学工作者而言,同时具备这两方面技能有一定困难。通常,编制程序也是繁杂的,不仅消耗人力与物力,而且影响工作进程和效率。为克服上述困难,美国Mathwork公司于1967年推出了“Matrix Laboratory”(缩写为MATLAB)软件包,并不断更新和扩充。目前最新的6.x版本(windows环境)是一种功能强、效率高便于进行科学和工程计算的交互式软件包。其中包括:一般数值分析、矩阵运算、数字信号处理、建模和系统控制和优化等应用程序,并集应用程序和图形于一便于使用的集成环境中。在此环境下所解问题的MATLAB语言表述形式和其数学表达形式相同,不需要按传统的方法编程。不过,MATLAB作为一种新的计算机语言,要想运用自如,充分发挥它的威力,也需先系统地学习它。但由于使用MATLAB编程运算与人进行科学计算的思路和表达方式完全一致,所以不象学习其它高级语言--如Basic、Fortran和C等那样难于掌握。实践证明,你可在几十分钟的时间内学会MATLAB的基础知识,在短短几个小时的使用中就能初步掌握它.从而使你能够进行高效率和富有创造性的计算。 MATLAB大大降低了对使用者的数学基础和计算机语言知识的要求,而且编程效率和计算效率极高,还可在计算机上直接输出结果和精美的图形拷贝,所以它的确为一高效的科研助手。自推出后即风行美国,流传世界。
MATLAB算法是一个优秀的算法,我们在软件开发过程中,尤其是数据库开发方面,要进行数据汇总、统计分析、然后根据汇总的数据产生图表(包括柱图、饼图、四分图、雷达图等),这种需求甚为普遍。
由于MATLAB算法具有强大的计算处理功能,所以在许多软件中已经用到它,比如作个销售预测,前提是基于以往的销售数据,可以用MATLAB算法对以往的销售数据进行处理(如函数、矩阵的一系列运算,或者采用一些运筹学的知识进行数据处理),再由MATLAB算法产生出相关数据的精美图形输出,得到一个具有科学理论依据的方案,把我们的管理思想融合到了计算机程序设计中,使软件解决方案不是简单的电算化工具,而是一个综合许多学科的智慧的结晶!
微软的.NET开发工具,结合数据库SQL SERVER,是开发数据库应用的最佳选择!我们可以把SQL SERVER里的数据用MATLAB算法进行处理,还可以将自己写的算法包装成COM,在.NET中引用就可以了。在使用的MATLAB算法时,图形输出的功能往往被人忽略,下面的例子,就是采用的MATLAB出的图形

首先在.NET中,引用matlab 的对象库(Matlab Application(version 6.5) Type Library),笔者采用的是MATLAB 6.5 版本,然后在窗体上加一个图片框PictureBox1,用于显示图片;
一个Button1用于调用MATLAB,并加载图形。

代码:

Dim strMatLab As String '定义matlab语句字符串
' 显示正弦图
Private Sub Button1_Click(ByVal sender As System.Object, ByVal e As System.EventArgs) Handles Button1.Click
Dim MatLab As Object
'建立matlab应用
MatLab = CreateObject("matlab.application")
'最小化matlab命令窗口
MatLab.MinimizeCommandWindow()
'matlab语句
strMatLab = "t=2:0.2:4*pi;y=sin(t);plot(t,y)"
'执行matlab算法
matlab.Execute(strMatLab)
'生成一个JPG的图形c:\Test1.jpg
matlab.Execute("print( gcf, '-djpeg', 'c:\Test1')")
'退出matlab,释放资源
matlab.Quit()
MatLab = Nothing
'显示在图片框
PictureBox1.Image = New Bitmap("c:\Test1.jpg")
End Sub

' 显示饼图
Private Sub Button2_Click(ByVal sender As System.Object, ByVal e As System.EventArgs) Handles Button2.Click
Dim matlab As Object
matlab = CreateObject("matlab.application")
strMatLab = "sale=[100 400 150 250 500];pie3(sale,[0 0 1 0 0],{'公司A','公司B','公司C','公司D','公司E'})"
matlab.Execute(strMatLab)
matlab.Execute("print( gcf, '-djpeg', 'c:\Test2')")
matlab.Quit()
matlab = Nothing
PictureBox1.Image = New Bitmap("c:\Test2.jpg")
End Sub

' 显示三维螺旋线图
Private Sub Button3_Click(ByVal sender As System.Object, ByVal e As System.EventArgs) Handles Button3.Click
Dim matlab As Object
matlab = CreateObject("matlab.application")
strMatLab = "t=0:0.2:4*pi;plot3(sin(t),cos(t),t)"
matlab.Execute(strMatLab)
matlab.Execute("print( gcf, '-djpeg', 'c:\Test3')")
matlab.Quit()
matlab = Nothing
PictureBox1.Image = New Bitmap("c:\Test3.jpg")
End Sub

' 显示立体波浪图
Private Sub Button5_Click(ByVal sender As System.Object, ByVal e As System.EventArgs) Handles Button5.Click
Dim matlab As Object
matlab = CreateObject("matlab.application")
strMatLab = "[X,Y,Z] = peaks(20);surfc(X,Y,Z);colormap hsv;axis ([-2 4 -6 8 -10 6])"
matlab.Execute(strMatLab)
matlab.Execute("print( gcf, '-djpeg', 'c:\Test5')")
matlab.Quit()
matlab = Nothing
PictureBox1.Image = New Bitmap("c:\Test5.jpg")
End Sub

Private Sub Form1_Load(ByVal sender As System.Object, ByVal e As System.EventArgs) Handles MyBase.Load
PictureBox1.SizeMode = PictureBoxSizeMode.StretchImage
End Sub
总结:一般情况下,我们将自己的算法在MATLAB中生成dll,供VB.NET调用此算法,输入一组数据,输出一系列数据,而且MATLAB算法比较简单,一个命令就完成了许多功能,大大提高了开发效率!

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