Java程序命令行调用Python矩阵算法

涛哥

2025-1-3

Java

前言

首先我们来了解一下什么是矩阵也就是我们常说的二维数组矩阵运算也就是我们常说的加减乘除
如何实现java调用xxx.py

方式

使用Jython 注意：目前支持到Python 2.7 ，并不完全支持所有的Python标准库和第三方库，特别是依赖于C扩展的库
网络通讯如http python（Flask）提供http接口 Java通过 http请求调用
命令行 java通过ProcessBuilder或者Runtime.getRuntime.exec()这个类进行调用python脚本
使用Py4J网关
消息队列 Java程序发布消息 Python订阅消息并进行矩阵运算
RPC

技术

Java
Python
fastjson2

详细案例

创建一个maven项目

添加fastjson2依赖

       <dependency>      
            <groupId>com.alibaba.fastjson2</groupId>
            <artifactId>fastjson2</artifactId>
            <version>2.0.46</version>
        </dependency>

编写matrix_opration.py脚本

import sys
import json
from turtledemo.paint import switchupdown

import numpy as np

# 加
def add(matrixA, matrixB):
    return np.add(matrixA,matrixB).tolist()
# 减
def sub(matrixA, matrixB):
    return np.subtract(matrixA,matrixB).tolist()
# 乘
def mul(matrixA, matrixB):
    return np.dot(matrixA,matrixB).tolist()
# 除
def div(matrixA, matrixB):
    return np.divide(matrixA,matrixB).tolist()

if __name__ == '__main__':
    if len(sys.argv) != 4:
        print('usage: python matrix_opration.py <matrixA> <matrixB>')
        sys.exit(1)
    jsonA = sys.argv[1]
    jsonB = sys.argv[2]
    # 控制使用哪个算法
    num = int(sys.argv[3])
    try:
        matrixA = np.array(json.loads(jsonA))
        matrixB = np.array(json.loads(jsonB))
        if num == 0:
            result = add(matrixA, matrixB)
        elif num == 1:
            result = sub(matrixA, matrixB)
        elif num == 2:
            result = mul(matrixA, matrixB)
        else:
            result = div(matrixA, matrixB)
        print(json.dumps(result))

    except Exception as e:
        print(f"Error processing matrices: {e}", file=sys.stderr)
        sys.exit(1)

编写Java端 MatrixMultiplication.java

package com.demo;

import com.alibaba.fastjson2.JSON;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.InputStreamReader;
import java.util.Arrays;
import java.util.Scanner;

/**
 * @Program: Default (Template) Project
 * @ClassName MatrixMultiplication
 * @Author: liutao
 * @Description: 矩阵运算客户端
 * @Create: 2025-01-02 21:09
 * @Version 1.0
 **/
public class MatrixMultiplication {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        // 定义矩阵
        int[][] matrixA = {{1, 2, 3}, {4, 5, 6}, {7, 8, 9}};
        int[][] matrixB = {{9, 8, 7}, {6, 5, 4}, {3, 2, 1}};

        String jsonMatrixA = JSON.toJSONString(matrixA);
        String jsonMatrixB = JSON.toJSONString(matrixB);
        System.out.println("请输入py文件path：");
        String pyScriptPath = sc.next();
        System.out.println("请选择矩阵算法：（0：加、1：减、2：乘、3：除）");
        String algorithm = sc.next();
        // 构建命令行调用py文件
        ProcessBuilder processBuilder = new ProcessBuilder("python",pyScriptPath,jsonMatrixA,jsonMatrixB,algorithm);
        processBuilder.redirectErrorStream(true);

        try{
            Process process = processBuilder.start();
            BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(process.getInputStream()));
            StringBuilder output = new StringBuilder();
            String line;
            while ((line = reader.readLine())!= null) {
                output.append(line).append("\n");
            }
            int exitCode = process.waitFor();
            System.out.println("Exited code " + exitCode);
            if(exitCode == 0){
                int[][] result = JSON.parseObject(output.toString().trim(),int[][].class);
                System.out.println("Matrix result:");
                for (int[] row:result) {
                    System.out.println(Arrays.toString(row));
                }
                System.out.println("Python 脚本执行成功");
            } else {
                System.err.println("Python 脚本执行失败");
                System.out.println("output:"+output);
            }
        }catch(Exception e){
            e.printStackTrace();
        }
    }
}