Scipy.io.loadmat开启simplify_cells=True时加载含匿名函数的Matlab结构失败

问题概述 #

使用scipy.io.loadmat并设置simplify_cells=True时，加载包含匿名函数的Matlab结构文件会触发IndexError: too many indices for array: array is 0-dimensional, but 1 were indexed错误。原因是匿名函数被解析为0维mat_struct数组，而开启simplify_cells后，内部处理逻辑要求mat_struct对象至少为1维。

复现步骤 #

1. 在Matlab中生成测试文件：

exStruct = struct();             % 创建结构体
exStruct.anonymous = @(x) x;     % 添加匿名函数字段
save('exStruct.mat','exStruct')  % 保存为.mat文件

2. 在Python中触发错误：

import scipy.io as scio
fileName = 'exStruct.mat'
matStruct = scio.loadmat(fileName, simplify_cells=True) 

问题根源 #

错误来自scipy.io.matlab._mio5.py中的_has_struct函数（第106行）：

def _has_struct(elem):
    """Determine if elem is an array and if first array item is a struct."""
    return (isinstance(elem, np.ndarray) and (elem.size > 0) and
            isinstance(elem[0], mat_struct))

该函数直接尝试对数组执行elem[0]索引操作，但匿名函数被加载为0维mat_struct数组，0维数组不支持这种索引方式，因此抛出错误。

解决方案 #

方案1：修改Scipy内部函数（临时修复） #

修改_has_struct函数，增加数组维度判断，确保仅对1维及以上数组进行索引：

def _has_struct(elem):
    """Determine if elem is an array and if first array item is a struct."""
    return (isinstance(elem, np.ndarray) and (elem.size > 0) and
            elem.ndim > 0 and isinstance(elem[0], mat_struct))

修改后可正常加载文件，但匿名函数字段仍无法在Python中执行。

方案2：不启用simplify_cells，手动处理结构 #

先关闭simplify_cells加载文件，再手动转换结构：

import scipy.io as scio
import numpy as np

fileName = 'exStruct.mat'
# 不启用simplify_cells加载
matStruct = scio.loadmat(fileName, struct_as_record=False, squeeze_me=True)
exStruct = matStruct['exStruct']

# 手动处理结构体字段
def simplify_struct(s):
    if isinstance(s, np.ndarray) and s.ndim == 0:
        return s.item()
    elif hasattr(s, '_fieldnames'):
        return {f: simplify_struct(getattr(s, f)) for f in s._fieldnames}
    else:
        return s

simplified_exStruct = simplify_struct(exStruct)

此方法可避免报错，同时完成结构简化，但同样无法运行匿名函数。

方案3：使用第三方库加载 #

如果不需要保留匿名函数，或仅需加载其他字段，可尝试使用mat73库（支持Matlab 7.3及以上版本的文件）：

import mat73

data = mat73.loadmat('exStruct.mat')

mat73对复杂结构的兼容性更好，但同样无法解析Matlab匿名函数。

注意事项 #

无论采用哪种方案，Python都无法直接运行Matlab的匿名函数，因为两者的字节码格式和运行时环境完全不同，匿名函数的逻辑无法在Python中解析执行。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Andrew Landau