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数组类型多维数组 MATLAB® 环境中的多维数组是具有多个下标的数组。创建多维数组的一种方法是调用具有多个参数的 zeros、ones、rand 或 randn。例如, R = randn(3,4,5);创建一个 3×4×5 数组,共包含 3*4*5 = 60 个正态分布的随机元素。 三维数组可表示在矩形网格中采样的三维物理数据,例如室内温度。或者也可以表示矩阵序列 A(k) 或与时间相关的矩阵示例 A(t)。在下面的示例中,第 k 个或第 tk 个矩阵的第 (i, j) 个元素由 A(i,j,k) 表示。 MATLAB 与丢勒的 4 阶幻方矩阵版本的区别在于交换了两个列。通过交换列,可以生成许多不同的幻方矩阵。语句 p = perms(1:4);生成 4! = 24 置换1:4。第 k 个置换为行向量 p(k,:)。然后, A = magic(4); M = zeros(4,4,24); for k = 1:24 M(:,:,k) = A(:,p(k,:)); end将含有 24 个幻方矩阵的序列存储在三维数组 M 中。M 大小为 size(M) ans = 4 4 24注意 此插图中显示的矩阵顺序可能不同于您的结果。perms 函数始终返回输入向量的所有置换,但置换顺序可能因不同 MATLAB 版本而异。 语句 sum(M,d)通过改变第 d 个下标来计算总和。因此 sum(M,1)是一个含有 24 个行向量副本的 1×4×24 数组 34 34 34 34而 sum(M,2)是一个含有 24 个列向量副本的 4×1×24 数组 34 34 34 34最后, S = sum(M,3)在序列中添加 24 个矩阵。结果的大小为 4×4×1,因此它看似是 4×4 数组: S = 204 204 204 204 204 204 204 204 204 204 204 204 204 204 204 204元胞数组MATLAB 中的元胞数组是以其他数组的副本为元素的多维数组。使用 cell 函数可以创建空矩阵的元胞数组。但是,更普遍的做法是,通过将其他内容的集合括入花括号 {} 中来创建元胞数组。花括号还可以与下标配合使用,以便访问各个元胞的内容。例如, C = {A sum(A) prod(prod(A))}生成一个 1×3 元胞数组。这三个元胞包含幻方矩阵、列总和的行向量及其所有元素的乘积。当显示 C 时,您会看到 C = [4x4 double] [1x4 double] [20922789888000]这是因为前两个元胞太大,无法在此有限空间中输出,但第三个元胞仅包含 16! 一个数字,因此有空间可以输出此数字。 请牢记以下两大要点。第一,要检索某个元胞的内容,请在花括号中使用下标。例如,C{1} 检索幻方矩阵,C{3} 为 16!。第二,元胞数组包含其他数组的副本,而不包含指向这些数组的指针。如果随后更改 A,C 不会发生变化。 使用三维数组可以存储相同大小的矩阵序列。元胞数组可用于存储不同大小的矩阵序列。例如, M = cell(8,1); for n = 1:8 M{n} = magic(n); end M生成具有不同顺序的幻方矩阵序列: M = [ 1] [ 2x2 double] [ 3x3 double] [ 4x4 double] [ 5x5 double] [ 6x6 double] [ 7x7 double] [ 8x8 double]使用以下命令可以检索 4×4 幻方矩阵 M{4}字符与文本使用单引号在 MATLAB 中输入文本。例如, s = 'Hello'其结果与您目前已学过的数值矩阵或数组不属于同一类型,而是一个 1×5 字符数组。 字符在内部作为数字存储,而不会采用浮点格式存储。语句 a = double(s)将字符数组转换为数值矩阵,该矩阵包含每个字符的 ASCII 代码的浮点表示。结果为 a = 72 101 108 108 111语句 s = char(a)是刚才转换的逆转换。 将数字转换为字符可以调查计算机上的各种可用字体。基本 ASCII 字符集中的可打印字符由整数 32:127 表示。(小于 32 的整数表示不可打印的控制字符。)这些整数使用以下语句按相应的 6×16 数组的形式排列 F = reshape(32:127,16,6)';扩展 ASCII 字符集中的可打印字符由 F+128 表示。将这些整数解释为字符时,结果取决于当前使用的字体。键入语句 char(F) char(F+128)然后改变命令行窗口所用的字体。要更改字体,请在主页选项卡上的环境部分中,点击预设 > 字体。如果代码行中包含制表符,请使用等宽字体(例如,Monospaced)以便在不同行中对齐制表符位置。 使用方括号进行串联可将文本变量联接到一起。语句 h = [s, ' world']水平联接字符并生成 h = Hello world语句 v = [s; 'world']垂直联接字符并生成 v = Hello world请注意,必须在 h 中的 'w' 前插入一个空格,并且 v 中的两个单词的长度必须相同。生成的数组均为字符数组;h 为 1×11,v 为 2×5。 要操作包含不同长度的行的文本主体,您有两种选择,即使用填充的字符数组或使用字符向量元胞数组。创建字符数组时,数组各行的长度必须相同。(使用空格填充较短行的末尾。)char 函数可执行这种填充操作。例如, S = char('A','rolling','stone','gathers','momentum.')生成一个 5×9 字符数组: S = A rolling stone gathers momentum.再者,您也可以将文本存储在元胞数组中。例如, C = {'A';'rolling';'stone';'gathers';'momentum.'}创建一个不需要任何填充的 5×1 元胞数组,因为该数组的各行可以具有不同的长度: C = 'A' 'rolling' 'stone' 'gathers' 'momentum.'使用以下语句可以将填充后的字符数组转换为字符向量元胞数组: C = cellstr(S)使用以下语句可以逆转此过程 S = char(C)结构体结构体是多维 MATLAB 数组,包含可按文本字段标志符访问的元素。例如, S.name = 'Ed Plum'; S.score = 83; S.grade = 'B+'创建一个具有三个字段的标量结构体: S = name: 'Ed Plum' score: 83 grade: 'B+'与 MATLAB 环境中的所有其他内容一样,结构体也为数组,因此可以插入其他元素。在本示例中,数组的每个元素都是一个具有若干字段的结构体。可以一次添加一个字段, S(2).name = 'Toni Miller'; S(2).score = 91; S(2).grade = 'A-';也可以使用一个语句添加整个元素: S(3) = struct('name','Jerry Garcia',... 'score',70,'grade','C')现在,结构体非常大以致仅输出摘要: S = 1x3 struct array with fields: name score grade将不同字段重新组合为其他 MATLAB 数组的方法有许多种。这些方法大多基于逗号分隔列表的表示法。键入 S.score与键入 S(1).score, S(2).score, S(3).score相同,这是一个逗号分隔列表。 如果将生成此类列表的表达式括在方括号中,MATLAB 会将该列表中的每一项都存储在数组中。在本示例中,MATLAB 创建一个数值行向量,该向量包含结构体数组 S 的每个元素的 score 字段: scores = [S.score] scores = 83 91 70 avg_score = sum(scores)/length(scores) avg_score = 81.3333要根据某个文本字段(例如,name)创建字符数组,请对 S.name 生成的逗号分隔列表调用 char 函数: names = char(S.name) names = Ed Plum Toni Miller Jerry Garcia同样,通过将生成列表的表达式括入花括号中,可以根据 name 字段创建元胞数组: names = {S.name} names = 'Ed Plum' 'Toni Miller' 'Jerry Garcia'要将结构体数组的每个元素的字段赋值给结构体外部的单独变量,请指定等号左侧的每个输出,并将其全部括在方括号中: [N1 N2 N3] = S.name N1 = Ed Plum N2 = Toni Miller N3 = Jerry Garcia动态字段名称访问结构体中的数据的最常用方法是指定要引用的字段的名称。访问结构体数据的另一种方法是使用动态字段名称。这些名称将字段表示为变量表达式,MATLAB 会在运行时计算这些表达式。此处显示的点-括号语法将 expression 作为动态字段名称: structName.(expression)使用标准 MATLAB 索引语法创建此字段的索引。例如,要在字段名称中计算 expression,并在行 7 中的 1 至 25 列内获取该字段的值,请使用 structName.(expression)(7,1:25)动态字段名称示例. 下面显示的 avgscore 函数可用于计算考试的平均分数,并使用动态字段名称检索 testscores 结构体中的信息: function avg = avgscore(testscores, student, first, last) for k = first:last scores(k) = testscores.(student).week(k); end avg = sum(scores)/(last - first + 1);您可以运行此函数,并对动态字段 student 使用不同值。首先,对包含 25 周内的分数的结构体进行初始化: testscores.Ann_Lane.week(1:25) = ... [95 89 76 82 79 92 94 92 89 81 75 93 ... 85 84 83 86 85 90 82 82 84 79 96 88 98]; testscores.William_King.week(1:25) = ... [87 80 91 84 99 87 93 87 97 87 82 89 ... 86 82 90 98 75 79 92 84 90 93 84 78 81];现在,运行 avgscore,并在运行时使用动态字段名称为 testscores 结构体提供学生姓名字段: avgscore(testscores, 'Ann_Lane', 7, 22) ans = 85.2500 avgscore(testscores, 'William_King', 7, 22) ans = 87.7500 |
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