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  • Matlab 之 find()函数

      当我第一次用matlab语言编写一个工程项目时,发现自己编写的脚本里循环特别多,导致编程效率很低,这让我特别苦恼。有一次导师让我阅读他编写的一个Matlab脚本,并按照新要求对其进行更改。我发现脚本里多次用到find()函数,猛然间豁然开朗,原来有大部分循环可以用find()函数解决!对我而言,find()函数是我从Matlab小白开始进阶的标志,仅以此文,献给find()函数!

      [1] find()函数基本功能

      find()函数的基本功能是返回向量或者矩阵中不为0的元素的位置索引。

    1 >> X = [1 0 4 -3 0 0 0 8 6];
    2 >> ind = find(X)
    3 
    4 ind =
    5 
    6      1     3     4     8     9

      其有多种用法,比如返回前k的不为0的元素:

    1 >> ind = find(X,2)
    2 
    3 ind =
    4 
    5      1     3

      也可以写成:

    1 >> ind = find(X,2,'first')
    2 
    3 ind =
    4 
    5      1     3

      返回后k个不为0的元素:

    1 >> ind = find(X,2,'last')
    2 
    3 ind =
    4 
    5      8     9

      若X是一个矩阵,索引该如何返回呢?

     1 >> X = [1 -3 0;0 0 8;4 0 6]
     2 
     3 X =
     4 
     5      1    -3     0
     6      0     0     8
     7      4     0     6
     8 
     9 >> ind = find(X)
    10 
    11 ind =
    12 
    13      1
    14      3
    15      4
    16      8
    17      9

      这是因为在Matlab在存储矩阵时,是一列一列存储的,我们可以做一下验证:

    1 >> X(4)
    2 
    3 ans =
    4 
    5     -3

      假如你需要按照行列的信息输出该怎么办呢?

    >> [r,c] = find(X)
    r =
         1
         3
         1
         2
         3
    
    c =
         1
         1
         2
         3
         3

      如果你还需要输出具体的元素值:

     1 >> [r,c,v] = find(X)
     2 r =
     3      1
     4      3
     5      1
     6      2
     7      3
     8 
     9 c =
    10      1
    11      1
    12      2
    13      3
    14      3
    15 
    16 v =
    17      1
    18      4
    19     -3
    20      8
    21      6

      [2] 进阶技巧

      (1)find()函数的功能是找到向量或者矩阵中不为0的元素,那如果需要找到其中满足一定条件的元素,比如,等于4的元素该怎么办呢?

    1 >> X = [1 0 4 -3 0 0 0 8 6];
    2 >> ind = find(X == 4)
    3 
    4 ind =
    5 
    6      3

      在Matlab中,有一个logical数据类型,和C++中的bool值相同。find()函数将logical值0也视为数值0,logical值1视为数值1,因此可以用上面的方法找到矩阵中满足一定条件的元素。

      (2)在程序中,我们经常会以向量中是否包含某一元素为判断条件,比如X中是否有等于9的元素,这时也可以应用find()函数:

    >> if isempty(find(X == 9))
            log = 0
        else
            log = 1
        end
    
    log =
         0        

      这里需要补充说明下,当输入中没有非0元素时,findf()返回一个空数组。

      [3] 高级技巧

      在进阶技巧(2)中,假如向量X的阶数很高,比如1000万维,如果我们用上面的方法,运行速度会很慢。仔细分析这个语句,我们其实并不希望找到X中等于9的全部元素,我们只想找到其中是否有等于9的元素,所以,我们只需作如下更改:

    1 isempty(find(X == 9,1))

      我们做一个小实验:

    1 X = randi(100,1,10000000);
    2 tic
    3 for i = 1:100
    4     isempty(find(X == 9));
    5 end
    6 toc

      输出是:

    1 Elapsed time is 1.954537 seconds.

      更改后:

    1 X = randi(100,1,10000000);
    2 tic
    3 for i = 1:100
    4     isempty(find(X == 9,1));
    5 end
    6 toc

      输出为:

    1 Elapsed time is 0.757994 seconds.

      运行效率约是原来的2.5倍。

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