极客教程MATLAB 数组
在MATLAB中，所有数据类型的变量均为多维数组。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。在本章中，我们将讨论多维数组。不过在此之前，让我们先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，一个参数创建正方形数组，两个参数创建矩形数组。
zeros() 函数创建一个全为零的数组 –
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()函数创建一个由全部是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()函数创建了一个在(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
一个魔方阵
魔方阵 是一个方形数组，当它的元素按行求和、按列求和或按对角线求和时，会产生相同的结果。
magic() 函数创建一个魔方阵数组。它接受一个参数来确定方阵的大小。该参数必须是大于等于3的标量值。
magic(4)
MATLAB将执行以上语句，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，超过两个维度的数组被称为多维数组。MATLAB中的多维数组是普通二维矩阵的扩展。
通常，要生成一个多维数组，我们首先创建一个二维数组并进行扩展。
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行3列的数组；我们可以通过提供如下的值给 a 来添加第三维度：
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
我们还可以使用 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...)
在下面，
- B 是创建的新数组
-
A1，A2，… 是要连接的数组
-
dim 是要连接数组的维度
示例
创建一个脚本文件，然后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])
当你运行这个文件时，它显示的是 –
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提供了以下函数来对数组内容进行排序、旋转、排列、重塑或移位。
| 功能 | 目的 |
|---|---|
| length | 向量的长度或最大的数组维度 |
| ndims | 数组的维度数 |
| numel | 数组的元素个数 |
| size | 数组的维度 |
| 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 | 从输入参数构建块对角矩阵 |
| circshift | 循环地移动数组 |
| ctranspose | 复共轭转置 |
| diag | 对角矩阵和矩阵的对角线元素 |
| flipdim | 沿指定维度翻转数组 |
| fliplr | 从左到右翻转矩阵 |
| flipud | 从上到下翻转矩阵 |
| ipermute | 逆置N维数组的维度排列 |
| permute | 重新排列N维数组的维度 |
| repmat | 复制并平铺数组 |
| reshape | 重塑数组 |
| rot90 | 将矩阵旋转90度 |
| shiftdim | 移动维度 |
| issorted | 确定集合元素是否按照排序顺序排列 |
| sort | 将数组元素按照升序或降序排序 |
| sortrows | 按照行的升序排序 |
| squeeze | 移除单例维度 |
| transpose | 转置 |
| vectorize | 向量化表达式 |
示例
以下示例说明了上面提到的一些函数。
长度、维度和元素数量 –
创建一个脚本文件，然后输入以下代码：
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
当您运行文件时，它会显示如下结果-
ans = 8
ans = 4
ans = 23
循环移位数组元素 –
创建一个脚本文件，并输入以下代码 –
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.
运行文件时，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
排序数组
创建一个脚本文件，并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
当您运行该文件时，将显示以下结果 –
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
单元数组
单元数组是一种索引单元的数组，每个单元可以存储不同维度和数据类型的数组。
使用 cell 函数创建单元数组。cell函数的语法如下：
C = cell(dim)
C = cell(dim1,...,dimN)
D = cell(obj)
说明
- C是一个单元数组；
-
dim是一个标量整数或整数向量，用于指定单元数组C的维度；
-
dim1，…，dimN是标量整数，用于指定C的维度；
-
obj是以下之一 –
- Java数组或对象
- .NET类型为System.String或System.Object的数组
示例
创建一个脚本文件，然后输入以下代码 –
c = cell(2, 5);
c = {'Red', 'Blue', 'Green', 'Yellow', 'White'; 1 2 3 4 5}
当您运行该文件时，它将显示以下结果 –
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
}
在单元数组中访问数据
有两种方式可以引用单元数组的元素 –
- 将索引括在第一个括号()中，引用一组单元格
- 将索引括在大括号{}中，引用单个单元格中的数据
当您将索引括在第一个括号中时，它引用一组单元格。
平滑括号中的单元数组索引是一组单元格。
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
}
还可以通过花括号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