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MATLAB数组

MATLAB 中,所有的所有数据类型的变量是多维数组。向量是一个一维阵列,矩阵是一个二维数组。

我们已经讨论过的向量和矩阵。在本章中,我们将讨论多维数组。然而,在这之前,让我们讨论一些特殊类型的数组。

MATLAB中的特殊阵列

在本节中,我们将讨论一些函数来创建一些特殊的阵列。对于所有这些函数,一个参数创建一个正方形阵列,双参数创建矩形阵列。

 zeros() 函数创建一个数组的所有零:

例如:

zeros(5)

MATLAB 将执行上面的语句,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() 函数创建一个数组,所有的:

例如:

ones(4,3)

MATLAB将执行上面的语句,并返回以下结果:

ans =
     1     1     1
     1     1     1
     1     1     1
     1     1     1

eye() 函数创建一个矩阵。

例如:

eye(4)

MATLAB将执行上面的语句,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() 函数创建一个数组(0,1)上均匀分布的随机数:

例如:

rand(3, 5)

MATLAB将执行上面的语句,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

幻方

产生相同的总和,当它的元素加入逐行,逐列或对角线幻方是一个正方形。

magic() 函数创建一个幻方阵列。它需要一个单数的参数。该参数必须是一个标量大于或等于3。

magic(4)

MATLAB将执行上面的语句,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

一个阵列,其具有两个以上的维度被称为多维数组在MATLAB中。在MATLAB中的多维数组是正常的两维矩阵的延伸。

一般生成一个多维数组,我们首先要创建一个二维数组,并扩展它。

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将执行上面的语句,并返回以下结果:

a =
     7     9     5
     6     1     9
     4     3     2

数组a是一个3x3阵列,我们可以添加一个第三维,通过提供的值,如:

a(:, :, 2)= [ 1 2 3; 4 5 6; 7 8 9]

MATLAB将执行上面的语句,并返回以下结果:

a(:,:,1) =
     7     9     5
     6     1     9
     4     3     2

a(:,:,2) =
     1     2     3
     4     5     6
     7     8     9

我们也可以使用 ones(), zeros() 或 rand() 函数创建多维数组。

例如,

b = rand(4,3,2)

MATLAB将执行上面的语句,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()函数来建立多维数组。它结合沿着指定的维度的数组列表:

cat() 函数的语法是:

B = cat(dim, A1, A2...)

这里:

  • B 是创建新的数组

  • A1, A2, ... 是要连接的阵列

  • dim 是一起串联阵列的维度

例子

创建一个脚本文件,并键入下面的代码:

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])

当运行该文件时,它会显示:

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提供以下功能进行排序,旋转,置乱,重塑或移动数组的内容。

函数 目的
length Length of vector or largest array dimension
ndims Number of array dimensions
numel Number of array elements
size Array dimensions
iscolumn Determine whether input is column vector
isempty Determine whether array is empty
ismatrix Determine whether input is matrix
isrow Determine whether input is row vector
isscalar Determine whether input is scalar
isvector Determine whether input is vector
blkdiag Construct block diagonal matrix from input arguments
circshift Shift array circularly
ctranspose Complex conjugate transpose
diag Diagonal matrices and diagonals of matrix
flipdim Flip array along specified dimension
fliplr Flip matrix left to right
flipud Flip matrix up to down
ipermute Inverse permute dimensions of N-D array
permute Rearrange dimensions of N-D array
repmat Replicate and tile array
reshape Reshape array
rot90 Rotate matrix 90 degrees
shiftdim Shift dimensions
issorted Determine whether set elements are in sorted order
sort Sort array elements in ascending or descending order
sortrows Sort rows in ascending order
squeeze Remove singleton dimensions
transpose Transpose
vectorize Vectorize expression

示例

下面的例子说明一些上述函数。

长度,尺寸和数量的元素:

创建一个脚本文件,并键入下面的代码:

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

当您运行该文件,它会显示以下结果:

ans =
     8
ans =
     4
ans =
    23

循环移位的数组元素:

创建一个脚本文件,并键入下面的代码:

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.

当您运行该文件,它会显示以下结果:

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

创建一个脚本文件,并键入下面的代码:

v = [ 23 45 12 9 5 0 19 17]  % horizonal 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

当您运行该文件,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

单元阵列

单元阵列的阵列,其中每个单元格可以存储不同的维度和数据类型的数组的索引单元格。

单元格函数用于创建一个单元阵列。单元格函数的语法是:

C = cell(dim)
C = cell(dim1,...,dimN)
D = cell(obj)

这里

  • C 是单元阵列;

  • dim 是一个标量整数或整数向量,指定单元格阵列C的尺寸;

  • dim1, ... , dimN 是标量整数指定尺寸的C;

  • obj 是以下内容之一:

    • Java数组或对象

    • .NET阵列System.String类型或System.Object

例子

创建一个脚本文件,并键入下面的代码:

c = cell(2, 5);
c = {'Red', 'Blue', 'Green', 'Yellow', 'White'; 1 2 3 4 5}

当运行该文件,它会显示以下结果:

c = 
    'Red'    'Blue'    'Green'    'Yellow'    'White'
    [  1]    [   2]    [    3]    [     4]    [    5]

在单元格上阵列访问数据

有两种方法来引用的单元阵列的元素:

  • 封闭的索引在第一个 bracket (),是指一组单元格

  • 封闭的在大括号{},的索引单个单元格内的数据

括在第一支架的索引,它指的是单元格的集。

单元阵列索引平稳括号单元格集合。

例如:

c = {'Red', 'Blue', 'Green', 'Yellow', 'White'; 1 2 3 4 5};
c(1:2,1:2)

MATLAB将执行上面的语句,并返回以下结果:

ans = 
    'Red'    'Blue'
    [  1]    [   2]

也可以用花括号索引访问单元格的内容。

例如:

c = {'Red', 'Blue', 'Green', 'Yellow', 'White'; 1 2 3 4 5};
c{1, 2:4}

MATLAB将执行上面的语句,并返回以下结果:

ans =
   Blue
ans =
   Green
ans =
   Yellow