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MATLAB 数组
MATLAB中的所有数据类型的变量都是多维数组。向量是一维数组，矩阵是二维数组。
我们已经讨论了向量和矩阵。在这一章中，我们将讨论多维数组。在此之前，让我们讨论一些特殊类型的数组。
MATLAB中的特殊数组
在本节中，我们将讨论一些创建特殊数组的函数。对于所有这些函数，单个参数创建一个方形数组，两个参数创建一个矩形数组。
zeros() 函数创建一个全0的数组
例如 -
zeros(5)
MATLAB将执行上述语句并返回以下结果 -
ans =
0 0 0 0 0
0 0 0 0 0
0 0 0 0 0
0 0 0 0 0
0 0 0 0 0
ones()函数创建一个全1的数组 -
例如
ones(4,3)
MATLAB将执行上述语句并返回以下结果 -
ans =
1 1 1
1 1 1
1 1 1
1 1 1
eye()函数创建一个单位矩阵。
例如
eye(4)
MATLAB将执行上述语句并返回以下结果 -
ans =
1 0 0 0
0 1 0 0
0 0 1 0
0 0 0 1
rand() 函数创建一个在(0,1)上均匀分布的随机数数组 -
例如
rand(3, 5)
MATLAB将执行上述语句并返回以下结果 -
ans =
0.8147 0.9134 0.2785 0.9649 0.9572
0.9058 0.6324 0.5469 0.1576 0.4854
0.1270 0.0975 0.9575 0.9706 0.8003
魔术正方形
魔术正方形是一个正方形，当它的元素按行、列或对角线相加时产生相同的总和。
magic() 函数创建一个幻方数组。它需要一个单一的参数，给出方阵的大小。参数必须是大于或等于3的标量。
例如
magic(4)
MATLAB将执行上述语句并返回以下结果
ans =
16 2 3 13
5 11 10 8
9 7 6 12
4 14 15 1
多维数组
在MATLAB中，具有两个以上维度的数组称为多维数组。MATLAB中的多维数组是普通二维矩阵的扩展。
通常，要生成多维数组，我们首先创建一个二维数组，然后扩展它。
例如，让我们创建一个二维数组a。
a = [7 9 5; 6 1 9; 4 3 2]
MATLAB将执行上述语句并返回以下结果 -
a =
7 9 5
6 1 9
4 3 2
数组a是一个3 x 3的数组; 我们可以通过提供以下值向a添加第三个维度 -
a(:, :, 2) = [1 2 3; 4 5 6; 7 8 9]
MATLAB将执行上述语句并返回以下结果 -
a =
ans(:,:,1) =
0 0 0
0 0 0
0 0 0
ans(:,:,2) =
1 2 3
4 5 6
7 8 9
我们还可以使用ones()，zeros()或rand()函数创建多维数组。
例如，
b = rand(4,3,2)
MATLAB将执行上述语句并返回以下结果
b(:,:,1) =
0.0344 0.7952 0.6463
0.4387 0.1869 0.7094
0.3816 0.4898 0.7547
0.7655 0.4456 0.2760
b(:,:,2) =
0.6797 0.4984 0.2238
0.6551 0.9597 0.7513
0.1626 0.3404 0.2551
0.1190 0.5853 0.5060
我们也可以使用 cat() 函数构建多维数组。它沿指定维度连接数组列表-
cat() 函数的语法是
B = cat(dim, A1, A2...)
其中，
- B是新创建的数组
- A1、A2、...是要连接的数组
- dim是要连接数组的维度
例子
创建一个脚本文件并将以下代码键入其中-
a = [9 8 7; 6 5 4; 3 2 1];
b = [1 2 3; 4 5 6; 7 8 9];
c = cat(3, a, b, [ 2 3 1; 4 7 8; 3 9 0])
运行文件后，它显示
c(:,:,1) =
9 8 7
6 5 4
3 2 1
c(:,:,2) =
1 2 3
4 5 6
7 8 9
c(:,:,3) =
2 3 1
4 7 8
3 9 0
数组函数
MATLAB提供了以下排序，旋转，置换，重新塑形或移位数组内容的函数。
函数 目的 :--: | -- length | 向量长度或最大数组维数 ndims | 数组维数 numel | 数组元素数 size | 数组维度 iscolumn | 确定输入是否为列向量 isempty | 确定数组是否为空 ismatrix | 确定输入是否为矩阵 isrow | 确定输入是否为行向量 isscalar | 确定输入是否为标量 isvector | 确定输入是否为向量 blkdiag | 从输入参数构造块对角线矩阵 circshift | 循环移位数组 ctranspose | 复共轭转置 diag | 对角矩阵和矩阵的对角线 flipdim | 沿指定维度翻转数组 fliplr | 从左到右翻转矩阵 flipud | 将矩阵上下翻转 ipermute | 反置N-D数组的置换维度 permute | 重新排列N-D数组的维度 repmat | 复制和平铺数组 reshape | 重新塑形数组 rot90 | 将矩阵旋转90度 shiftdim | 移动维度 issorted | 确定集合元素是否按排序顺序排列 sort | 按升序或降序排序数组元素 sortrows | 按升序排序行 squeeze | 删除单例维度 transpose | 转置 vectorize | 向量化表达式
示例
以下示例说明了上述一些函数的使用。
长度，维数和元素数
创建脚本文件，将以下代码键入其中 -
x = [7.1, 3.4, 7.2, 28/4, 3.6, 17, 9.4, 8.9];
length(x) % length of x vector
y = rand(3, 4, 5, 2);
ndims(y) % no of dimensions in array y
s = ['Zara', 'Nuha', 'Shamim', 'Riz', 'Shadab'];
numel(s) % no of elements in s
运行文件，它会显示 -
ans = 8
ans = 4
ans = 23
数组元素的循环移位
创建脚本文件，将以下代码键入其中 -
a = [1 2 3; 4 5 6; 7 8 9] % the original array a
b = circshift(a,1) % circular shift first dimension values down by 1.
c = circshift(a,[1 -1]) % circular shift first dimension values % down by 1
% and second dimension values to the left % by 1.
运行文件，它会显示
a =
1 2 3
4 5 6
7 8 9
b =
7 8 9
1 2 3
4 5 6
c =
8 9 7
2 3 1
5 6 4
数组排序
创建脚本文件，将以下代码键入其中
v = [ 23 45 12 9 5 0 19 17] % horizontal vector
sort(v) % sorting v
m = [2 6 4; 5 3 9; 2 0 1] % two dimensional array
sort(m, 1) % sorting m along the row
sort(m, 2) % sorting m along the column
当运行该文件时，它会显示以下结果 -
v =
23 45 12 9 5 0 19 17
ans =
0 5 9 12 17 19 23 45
m =
2 6 4
5 3 9
2 0 1
ans =
2 0 1
2 3 4
5 6 9
ans =
2 4 6
3 5 9
0 1 2
数组单元格
单元格数组是索引单元格的数组，每个单元格可以存储不同维度和数据类型的数组。
cell 函数用于创建单元格数组。 cell函数的语法如下 -
C = cell(dim)
C = cell(dim1,...,dimN)
D = cell(obj)
其中，
- C是单元格数组;
- dim是一个标量整数或整数向量，指定单元格数组C的维度;
- dim1，...，dimN是标量整数，指定C的维度;
- obj是以下之一 -
- Java数组或对象
- .NET类型System.String或System.Object的数组
示例
创建一个脚本文件，将以下代码键入其中 -
c = cell(2, 5);
c = {'Red', 'Blue', 'Green', 'Yellow', 'White'; 1 2 3 4 5}
当我们运行该文件时，它会显示以下结果 -
c =
{
[1,1] = Red
[2,1] = 1
[1,2] = Blue
[2,2] = 2
[1,3] = Green
[2,3] = 3
[1,4] = Yellow
[2,4] = 4
[1,5] = White
[2,5] = 5
}
访问单元格数组中的数据
有两种方法可以引用单元格数组的元素 -
- 将索引括在第一个括号()中，以引用一组单元格
- 将索引括在大括号{}中，以引用单个单元格内的数据
当将索引括在第一个括号中时，它将引用一组单元格。
光滑括号中的单元格数组索引指的是一组单元格。
例如
c = {'Red', 'Blue', 'Green', 'Yellow', 'White'; 1 2 3 4 5};
c(1:2,1:2)
MATLAB将执行上述语句并返回以下结果 -
ans =
{
[1,1] = Red
[2,1] = 1
[1,2] = Blue
[2,2] = 2
}
我们还可以通过使用花括号进行索引来访问单元格的内容。
例如
c = {'Red', 'Blue', 'Green', 'Yellow', 'White'; 1 2 3 4 5};
c{1, 2:4}
MATLAB将执行上述语句并返回以下结果
ans = Blue
ans = Green
ans = Yellow
