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,
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,
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
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
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大括号 {}
中来创建元胞数组。大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,
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
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,请在大括号中使用下标。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
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
然后改变命令行窗口所用的字体。要更改字体,请在主页标签上的环境部分中,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,
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:
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:
同样,通过将生成列表的表达式括入大括号中,可以根据 name
字段创建元胞数组:
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:
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
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:
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:
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: