MATLAB - 数组

MATLAB 中所有数据类型的所有变量都是多维数组。 向量是一维数组，矩阵是二维数组。

我们已经讨论过向量和矩阵。 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，单个参数创建方形数组，双参数创建矩形数组。

zeros()函数创建一个全零的数组 −

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() 函数创建一个全为 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() 函数在 (0,1) 上创建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

魔方

魔方是当其元素按行、列或对角相加时产生相同总和的方格。

magic()函数创建一个魔方数组。 它需要一个奇异参数来给出正方形的大小。 参数必须是大于或等于 3 的标量。

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，二维以上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。

一般要生成多维数组，我们首先创建一个二维数组并对其进行扩展。

例如，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3×3数组； 我们可以通过提供如下值来向 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

我们还可以使用cat()函数来构建多维数组。 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 是创建的新数组

• A1, A2, ... 是要连接的数组

• dim 是连接数组的维度

示例

创建一个脚本文件并在其中键入以下代码 −

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])

当您运行该文件时，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 提供以下函数来对数组内容进行排序、旋转、排列、重塑或移位。

示例

以下示例说明了上面提到的一些功能。

长度、尺寸和元素数量 −

创建一个脚本文件并在其中键入以下代码 −

x = [7.1, 3.4, 7.2, 28/4, 3.6, 17, 9.4, 8.9];
length(x)      % x 向量的长度
y = rand(3, 4, 5, 2);
ndims(y)       % 数组 y 中的维度数
s = ['Zara', 'Nuha', 'Shamim', 'Riz', 'Shadab'];
numel(s)       % s 中的元素数量

当您运行该文件时，它会显示以下结果 −

ans =  8
ans =  4
ans =  23

数组元素的循环移位 −

创建一个脚本文件并在其中键入以下代码 −

a = [1 2 3; 4 5 6; 7 8 9]  % 原始数组a
b = circshift(a,1)         %  将第一维值向下循环移动 1。
c = circshift(a,[1 -1])    % 将第一维值循环平移 % 向下 1
                           % 第二个维度值向左 % 增加 1。

当您运行该文件时，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

Sorting Arrays

创建一个脚本文件并在其中键入以下代码 −

v = [ 23 45 12 9 5 0 19 17]  % 水平向量
sort(v)                      % 排序v
m = [2 6 4; 5 3 9; 2 0 1]    % 二维数组
sort(m, 1)                   % 沿行对 m 进行排序
sort(m, 2)                   % 沿列对 m 进行排序

当您运行该文件时，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

单元格数组

单元格数组是索引单元格的数组，其中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。 单元格函数的语法是 −

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

其中,

• C 是单元格数组；

• dim 是标量整数或整数向量，指定单元格数组 C 的维度；

• dim1, ... , dimN 是指定 C 维度的标量整数；

• obj 是以下之一 −

  • Java 数组或对象
  • System.String 或 System.Object 类型的 .NET 数组

示例

创建一个脚本文件并在其中键入以下代码 −

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，以引用单元格集合
• 将索引括在大括号 {} 中，以引用各个单元格内的数据

当您将索引括在第一个括号中时，它指的是单元格集。

圆括号中的单元格数组索引指的是单元格集合。

例如 −

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

MATLAB 将执行上述语句并返回以下结果 −

ans = 
{
   [1,1] = Red
   [2,1] =  1
   [1,2] = Blue
   [2,2] =  2
}

您还可以通过使用大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