《Java和Maltab混合编程研究u》由会员分享，可在线阅读，更多相关《Java和Maltab混合编程研究u（5页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、Java 和和 matlab 混合编程研究混合编程研究摘要摘要：为了能结合 Java 和 Matlab 两者的优点，构造功能更加强大的科学计算环境，对如 何进行 Java 和 Matlab 混合编程进行了研究，首先介绍了 Java 调用 Matlab 函数的基本方法， 在此基础上结合工程上的实际应用，解决了材料力学中三向应力的求解问题。 关键词：关键词：Java ；Matlab；三向应力 0、引言引言 M a t l a b 是美国 M a t h W o r k s 公司推出的一款可视化的数值计算软件，是目前学 术界和工程界最为流行的科学计算工具，具有强大的数值计算，矩阵计算，信号处理和图
2、形图像处理功能。不过 Matlab 虽然功能强大，但界面开发能力较差，并且其程序不能脱离 Matlab 环境独立运行。 Java 是一种可靠稳定、跨平台、面向对象的语言。其语言本身的安全性很高并引入了 一些日益重要的复杂任务，比如多线程和网络编程，这些工作用 java 实现起来轻而易举。 然而，Java 在数据分析和处理方面的能力却不那么突出，尤其是在对数组矩阵之类的数据 进行操作时会因为多次循环而速度变得缓慢，这在数组或矩阵位数很大时缺点尤为突出1。如果用 Matlab 和 java 混合编程开发 Windows 的应用程序则可以实现优势互补，缩短 开发时间，降低程序设计的复杂度。同时程序可
3、以脱离 Matlab 环境独立运行，在工程计算 和教学实践中都具有实际意义。 1、使用使用 java 调用调用 Maltab 函数的基本方法函数的基本方法 使用 java 调用 Maltab 函数的基本方法是：通过 Java Builder 实现 Java 调用 Matlab。在 Java 环境中直接调用 Matlab 所生成的 Jar 包。 下面以在 Java 中产生任意维数的魔方矩阵，计算任意矩阵的特征向量和特征值，对两 组数据进行拟合并绘制拟合曲线三个实例来说明通过 Java Builder 实现 Java 调用 Matlab 的 过程。传统的纯 Java 编程实现上述实例非常复杂，甚至
4、很难完成。这一问题在 Matlab 中 只需要调用几个函数即可完成。 1.1、将 Matlab 函数包装成 Java 类 首先在 Matlab 中编写三个 M 文件： Eig.m function v,d=Eig(input) format long v,d=eig(input); End Magic.m function f =Magic( input ) f=magic(input); endPlot.m function Plot(x,y ) p=polyfit(x,y,3); t=min(x):max(x)/100:max(x); s=polyval(p,t); plot(x,y,*,
5、t,s); title(数据拟合结果);xlabel(x); ylabel(y); end其次，在Matlab中新建一个Deployment Project,名称为MyProject.prj，类型为Java package。在Project中新建三个Class，分别为GetEig，GetMagic，PolyFit。将 Eig.m，Magic.m，plot.m分别添加到上述Class中。之后点击Builder the project，等待编译成 功即可。 1.2、在Java中调用Matlab函数 新建一个 Java 类 JavaMatlab，并引入相关的包。 import com.mathwor
6、ks.toolbox.javabuilder.*;/引入 Matlab 相关 包import MyProject.*;/引入建立的包及类调用时 Java 与 Matlab 之间的参数传递需要通过 MWNumericArray 完成。具体的调用 代码如下： package org.genius.ExpandJava; import MyProject.*; import com.mathworks.toolbox.javabuilder.*; public class JavaMatlab public static void main(String args) MWNumericArray a
7、 = null; / 用于保存矩阵MWNumericArray ax = null; / 用于保存矩阵MWNumericArray ay = null; / 用于保存矩阵Object result = null; / 用于保存计算结果GetEig getEig = null; GetMagic getMagic=null; PolyFit polyFit=null;int r = 4; / 魔方矩阵维数int array=50,-20,0,-20,80,60,0,60,-70; double x=0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,0.7,0.8,0.9,1; double y
8、=- 0.447,1.978,3.28,6.16,7.08,7.34,7.66,9.56,9.48,9.3,11.2; try /产生魔方矩阵并打印a = new MWNumericArray(r, MWClassID.DOUBLE); getMagic = new GetMagic(); result = getMagic.Magic(1,a);System.out.println(“产生的四维魔方矩阵:“);System.out.println(result0); MWArray.disposeArray(result);/计算所给矩阵的特征向量和特征值并打印结果a = new MWNum
9、ericArray(array, MWClassID.DOUBLE); getEig = new GetEig(); result = getEig.Eig(2, a);System.out.println(“原始矩阵:“);System.out.println(a.toString(); System.out.println(“得到的特征向量:“); System.out.println(result0);System.out.println(“得到的特征值:“);System.out.println(result1); MWArray.disposeArray(result); ax =
10、new MWNumericArray(x, MWClassID.DOUBLE); ay = new MWNumericArray(y, MWClassID.DOUBLE); polyFit = new PolyFit(); result=polyFit.Plot(ax,ay); polyFit.waitForFigures(); catch (Exception e) System.out.println(“Exception: “ + e.toString(); finally / 释放本地资源MWArray.disposeArray(a); MWArray.disposeArray(ax)
11、; MWArray.disposeArray(ay); MWArray.disposeArray(result); getEig.dispose(); getMagic.dispose(); polyFit.dispose(); 程序的运行结果如下图所示：2、Java 和和 Matlab 混合编程在工程中的应用。混合编程在工程中的应用。 在材料力学和弹、塑性力学中，三向应力状态的分析，尤其是主应力的计算十分重要， 主方向和切应力的计算须先求出主应力，但一般三向应力状态的主应力的计算非常繁琐， 工程上常用的图解法等，只能得到近似值。而运用 Matlab 编程进行应力分析则能方便快捷 的得到精确解
12、。再结合 Java 的图形界面，跨平台的优势，就能得到一个方便，实用的三向 应力分析程序。 2.1、三向应力状态分析原理 三向应力状态单元体应力情况可表示为应力矩阵： zzyzxyzyyxxzxyx 由切应力互等定理有 T该单元体内任意斜截面 ABC 全应力 P 在三个方向的分量为： nmlppp pzzyzxyzyyxxzxyxzyx其主应力及主方向为该点应力矩阵的特征值以及对应的特征值2。 在上述的结论下，便可利用前面得到的 GetEig 函数，用 Java 和 Matlab 混合编程得到 一个跨平台的，界面友好简洁实用的三向应力分析软件。软件截图如下所示：3、总结总结 本文通过几个实例，
13、介绍了 Java 与 Matlab 混合编程实现的过程。通过混合编程，在 进行数据计算及图形处理时，可以在 Matlab 中完成数据处理过程，然后在 Java 中调用相 应的 Matlab 函数，充分利用了 Matlab 强大的数据处理能力，大大提高了开发效率。最后 解决了材料力学中三向应力状态分析的问题，用两种程序语言开发出了一个个跨平台的， 界面友好简洁实用的三向应力分析软件。由此可见混合编程模式在 Matlab 擅长的图像处理、 数据计算等方面有很大的实用价值。参考文献参考文献 1任文杰,王伟,马松辉,陈怀民,MATLAB 和 JAVA 的混合编程研究与实现,西北 工业大学,2009 2危洪清，应用 Matlab 分析三向应力状态，科技信息（学术版） ，2006
