matlab学习笔记12单元数组和元胞数组 cell,celldisp,iscell,isa,deal,cellfun,num2cell,size

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12_1 单元数组和元胞数组

cell array --cell,celldisp,iscell,isa,deal,cellfun,num2cell,size

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• 单元数组（cellarray）和结构体（structure）都可以将不同类型的相关数据集成到一个单一的变量中，使得大量的相关数据的处理变得非常简单而且方便。但是，需要注意的是，单元数组和结构体只是承载其他数据类型的容器，大部分的数学运算则只是针对两者之中具体的数据进行，而不是针对单元数组或结构体本身而进行。
• 单元数组中的每一个单元是通过一个数字来进行索引的，但用户需要加人一个单元中或者从一个单元中提取数据时，需要给出单元数组中该单元的索引。结构体和单元数组十分相似，两者之间的主要区别在于，结构体中的数据存储并不是由数字来表示的，而是通过结构体中的名称来进行表示的。

单元数组的创建和操作

• 单元数组中的每一个元素称为单元（cell)。单元中的数据可以为任何数据类型，包括数值数组、字符、符号对象、其他单元数组或结构体等。不同的单元中的数据类型可以不同。理论上，单元数组可以创建任意维数的单元数组，大多数情况下，为简单起见，创建简单的单元数组（如一维单元数组）。单元数组的创建方法可以分为两种，通过赋值语句直接创建；或通过cell函数首先为单元数组分配内存空间，然后再对每个单元进行赋值。如果在工作空间内的某个变量名与所创建的单元数组同名，那么此时则不会对单元数组赋值
• 直接通过赋值语句创建单元数组时，可以采用两种方法来进行，即按 单元索引法 和按 内容索引法（其实也就是将花括号放在等式的右边或是左边的区别）。按 单元索引法 赋值时，采用标准数组的赋值方法，赋值时赋给单元的数值通过花括号 ({}) 将单元内容括起来。按 内容索引法 赋值时，将花括号写在等号左边，即放在单元数组名称后。
  
• 注意．"按单元索引法"和"按内容索引法"是完全等效的，可以互换使用。通过上面的实例，我们看到：花括号"{}"用于访问单元的值，而括号"()"用于标识单元（即：不用于访问单元的值)。具体理解"{}"和"()"区别可以在下面代码最后分别输入A{2，2}和A（2，2)。就会发现．"按内容索引法{}"能显示完整的单元内容，而"按单元索引法()"有时无法显示完整的单元内容。如果需要将单元数组的所有内容都显示出来，则可以采用celldisp函数来强制显示单元数组的所有内容。
  
• 单元数组创建的另一种方法是通过cell函数进行创建的。在创建时，可以采用cell函数生成空的单元数组，为单元数组分配内存，然后再想单元数组内存储内容。存储数据时，可以采用 内容赋值法 或采用 单元索引法 来进行
  
• 单元数组还可以通过扩展的方法来得到进一步的扩展。如利用方括号将多个单元数组组合在一起，从而形成维数更高的单元数组。如果想要获得单元数组子单元的内容，则可以利用数组索引的方法，将一个数组的子集提取出赋予新的单元数组。删除单元数组中的某一部分内容，可以将这部分内容设置为空数组，即可删除单元数组中的这部分内容

高维数组取值区别

• 对于其他语言来说，往往使用多个方括号的形式[][],来对高维数组中的元素进行取值，但是在matlab中使用","分隔维度.例如A(3,1)表示取A数组中第三行第一个元素，A(3,:)表示取第三行所有列的元素，A([1,2],:)表示取第一行和第二行所有列中的元素
• 对于元胞数组的拼接使用的是"[]"方括号，而不是"{}或者是()",但是使用数组的数组和搜索使用"{}"比"()"更好， 例如a(1,1)返回的是1行1列元素的数据类型，a{1,1}返回的是1行1列中的元素内容

clear A      %按单元索引法赋值
A(1,1)={[1 2 3;4 5 6; 7 8 9]};
A(1,2)={1+2i};
A(2,1)={'hello world'};
A(2,2)={0:pi/3:pi};
clear B      %按内容索引法赋值
B{1,1}=[1 2 3;4 5 6;7 8 9];
B{1,2}=3+4i;
B{2,1}='hello world';
B{2,2}=0:2:9;
% 使用B(2,:)可以提取B cell array中第二行中所有的元素，：表示取所有的列
C=[A;B] % 将A元胞数组中的所有元素和B元胞数组中的所有元素相拼接
sprintf('C(i)表示遍历C数组中的所有个体元素')
for i =1:8
    C{i}
end
sprintf('C(3,1)')
sprintf('%f',C{3,1}) % 表示取第三行的第一个元素
sprintf('C(i,:)表示遍历C数组中的所有行元素')
for i=1:4
    C{i,:}
end
% sprintf('C(3,1) %f',C(3,1)) % 表示取第三行的第一个元素 这是一种错误的写法，这种写法会报错误

C =
     [3x3 double]    [1.0000 + 2.0000i]
    'hello world'          [1x4 double]
     [3x3 double]    [3.0000 + 4.0000i]
    'hello world'          [1x5 double]
ans =
C(i)表示遍历C数组中的所有个体元素
ans =
     1     2     3
     4     5     6
     7     8     9
ans =
hello world
ans =
     1     2     3
     4     5     6
     7     8     9
ans =
hello world
ans =
   1.0000 + 2.0000i
ans =
         0    1.0472    2.0944    3.1416
ans =
   3.0000 + 4.0000i
ans =
     0     2     4     6     8
ans =
C(3,1)
ans =
1.0000004.0000007.0000002.0000005.0000008.0000003.0000006.0000009.000000
ans =
C(i,:)表示遍历C数组中的所有行元素
ans =
     1     2     3
     4     5     6
     7     8     9
ans =
   1.0000 + 2.0000i
ans =
hello world
ans =
         0    1.0472    2.0944    3.1416
ans =
     1     2     3
     4     5     6
     7     8     9
ans =
   3.0000 + 4.0000i
ans =
hello world
ans =
     0     2     4     6     8

• 在单元数组的操作中，可以利用reshape函数来改变单元数组的结构。经过reshape函数对单元数组进行处理后，单元数组的内容并不会增加或减少，且单元数组改变前后的单元总数目并不发生变化。

使用repmat函数复制单元数组

format compact
A1=cell(1)
A2=cell(2)
A3=cell(3) % 默认初始化为方阵
A=cell(2,3)
size(A)%计算单元数组A的大小
B=reshape(A,3,2)%改变结构后的单元数组
C1=repmat(B,1,2)
C2=repmat(B,3,2)

A1 =
    {[]}
A2 =
    []    []
    []    []
A3 =
    []    []    []
    []    []    []
    []    []    []
A =
    []    []    []
    []    []    []
ans =
     2     3
B =
    []    []
    []    []
    []    []
C1 =
    []    []    []    []
    []    []    []    []
    []    []    []    []
C2 =
    []    []    []    []
    []    []    []    []
    []    []    []    []
    []    []    []    []
    []    []    []    []
    []    []    []    []
    []    []    []    []
    []    []    []    []
    []    []    []    []

单元数组函数

• MATLAB提供了单元数组的处理函数

cell--新建元胞数组

celldisp--显示单元数组的所有单元内容

a=ones(3,4);
b=zeros(3,2);
c=(5:6)';
X={a b c}
celldisp(X)

X =
    [3x4 double]    [3x2 double]    [2x1 double]
X{1} =
     1     1     1     1
     1     1     1     1
     1     1     1     1
X{2} =
     0     0
     0     0
     0     0
X{3} =
     5
     6

iscell--判断是否为元胞数组

a=ones(3,4);
b=zeros(3,2);
c=(5:6)';
X={a b c};
% celldisp(X);
iscell(a)
iscell(X)


ans =
     0
ans =
     1

isa--确定变量是否具有指定的数据类型

A = 3.1416;
tf1 = isa(A,'double')
tf2 = isa(A,'int')

tf1 =
     1
tf2 =
     0

cellfun--将一个指定的函数应用到一个单元数组的所有单元

• 对元胞数组中的每个元胞应用数组

语法

A = cellfun(func,C)
A = cellfun(func,C1,...,Cn)
A = cellfun( ___ ,Name,Value )
[ A1,...,Am ] = cellfun( ___ )

说明

• A = cellfun(func,C) 将函数 func 应用于元胞数组 C 的每个元胞的内容，每次应用于一个元胞。然后 cellfun 将 func 的输出串联成输出数组 A，因此，对于 C 的第 i 个元素来说，A(i) = func(C{i})。输入参数 func 是一个函数的函数句柄，此函数接受一个输入参数并返回一个标量。func 的输出可以是任何数据类型，只要该类型的对象可以串联即可。数组 A 和元胞数组 C 具有相同的大小。

您不能指定 cellfun 计算 A 的各元素的顺序，也不能指望它们按任何特定的顺序完成计算。

• A = cellfun(func,C1,...,Cn) 将 func 应用于 C1,...,Cn 的各元胞的内容，因此 A(i) = func(C1{i},...,Cn{i})。函数 func 必须接受 n 个输入参数并返回一个标量。元胞数组 C1,...,Cn 的大小必须全部相同

• A = cellfun ( ___ ,Name,Value ) 应用 func 并使用一个或多个 Name,Value 对组参数指定其他选项。例如，要以元胞数组形式返回输出值，请指定 'UniformOutput',false。当 func 返回的值不能串联成数组时，可以按元胞数组的形式返回 A。您可以将 Name,Value 对组参数与上述任何语法中的输入参数结合使用。

• 当 func 返回 m 个输出值时，[A1,...,Am] = cellfun( ___ ) 返回多个输出数组 A1,...,Am。func 可以返回不同数据类型的输出参数，但每次调用 func 时返回的每个输出的数据类型必须相同。您可以将此语法与前面语法中的任何输入参数结合使用。从 func 返回的输出参数的数量不必与 C1,...,Cn 指定的输入参数的数量相同。

将函数应用于元胞数组的内容

创建一个元胞数组，其中包含不同大小的数值数组。

C = {1:10, [2; 4; 6], []}
C = 1x3 cell array
    {1x10 double}    {3x1 double}    {0x0 double}

计算每个数值数组的均值，然后以数组的形式返回这些均值。

A = cellfun(@mean,C)
A = 1×3

    5.5000    4.0000       NaN

将函数应用于元胞数组的内容

创建两个元胞数组，其中包含不同大小的数值数组。

X = {5:5:100, 10:10:100, 20:20:100};
Y = {rand(1,20), rand(1,10), rand(1,5)};
绘制数组。从 plot 函数返回图形线条对象数组，并使用这些对象为每一组数据点添加不同的标记。cellfun 可以返回任何数据类型的数组，只要该数据类型的对象可以串联即可。

figure
hold on
p = cellfun(@plot,X,Y);
p(1).Marker = 'o';
p(2).Marker = '+';
p(3).Marker = 's';
hold off

返回多个输出数组

创建一个元胞数组，其中包含不同大小的数值数组。

C = {1:10, [2; 4; 6], []}
C = 1x3 cell array
    {1x10 double}    {3x1 double}    {0x0 double}

计算 C 中每个数组的大小。行数和列数分别输出在两个 1×3 数值数组中。

[nrows,ncols] = cellfun(@size,C)
nrows = 1×3

     1     3     0

ncols = 1×3

    10     1     0

将函数应用于元胞数组或字符串数组中的字符

• 您可以使用 cellfun 将函数应用于字符向量元胞数组和字符串数组。cellfun 以相同的方式处理这两种数组。
  创建一个字符向量元胞数组，其中包含一周各个工作日的名称。

C = {'Monday','Tuesday','Wednesday','Thursday','Friday'}
C = 1x5 cell array
    {'Monday'}    {'Tuesday'}    {'Wednesday'}    {'Thursday'}    {'Friday'}

使用 cellfun 函数为这些名称创建三个字母的缩写。指定一个函数，以提取前三个字符并将它们以字符向量的形式返回。要以元胞数组的形式返回这些缩写，请指定 'UniformOutput',false 名称-值对组。

A = cellfun(@(x) x(1:3),C,'UniformOutput',false)
A = 1x5 cell array
    {'Mon'}    {'Tue'}    {'Wed'}    {'Thu'}    {'Fri'}

为了实现兼容性，cellfun 将字符串数组的每个元素视为一个字符向量。如果您指定返回文本的函数，cellfun 将以字符向量元胞数组而不是字符串数组的形式返回文本。  " 'UniformOutput',false "

使用 cellfun 为字符串数组中的名称创建缩写。

str = ["Saturday","Sunday"]
str = 1x2 string array
    "Saturday"    "Sunday"

B = cellfun(@(x) x(1:3),str,'UniformOutput',false)
B = 1x2 cell array
    {'Sat'}    {'Sun'}

size--获取数组的维度大小数值

num2cell--从一个数组中提取指定元素，填充到单元数组

• 将数组转换为相同大小的元胞数组

语法

C = num2cell(A)
C = num2cell(A,dim)

说明

• C = num2cell(A) 通过将 A 的每个元素放置于 C 的一个单独元胞中，来将数组 A 转换为元胞数组 C。num2cell 函数转换具有任意数据类型（甚至是非数值类型）的数组。
• C = num2cell(A,dim) 将 A 的内容划分成 C 中单独的元胞，其中 dim 指定每个元胞包含 A 的哪个维度。dim 可以是维度的标量或向量。例如，如果 A 有 2 行 3 列，那么：
  • num2cell(A,1) 创建一个 1×3 元胞数组 C，其中每个元胞包含 A 的 2×1 列。 即按列划分
  • num2cell(A,2) 创建一个 2×1 元胞数组 C，其中每个元胞包含 A 的 1×3 行。 即按行划分
  • num2cell(A,[1 2]) 创建一个 1×1 元胞数组 C，其中每个元胞包含 A 整个数组。

将数组转换为元胞数组

  将一个数值数组的所有元素放入单独的元胞。

  a = magic(3)
  a = 3×3

       8     1     6
       3     5     7
       4     9     2

  c = num2cell(a)
  c = 3x3 cell array
      {[8]}    {[1]}    {[6]}
      {[3]}    {[5]}    {[7]}
      {[4]}    {[9]}    {[2]}

  将一个单词的各个字母放入数组的各个元胞中。

  a = ['four';'five';'nine']
  a = 3x4 char array
      'four'
      'five'
      'nine'

  c = num2cell(a)
  c = 3x4 cell array
      {'f'}    {'o'}    {'u'}    {'r'}
      {'f'}    {'i'}    {'v'}    {'e'}
      {'n'}    {'i'}    {'n'}    {'e'}

创建数值数组的元胞数组

• 生成一个 4×3×2 的数值数组，然后创建一个包含 4×1 列向量的 1×3×2 的元胞数组。

A = reshape(1:12,4,3);
A(:,:,2) = A*10
A =
A(:,:,1) =

     1     5     9
     2     6    10
     3     7    11
     4     8    12


A(:,:,2) =

    10    50    90
    20    60   100
    30    70   110
    40    80   120

• 按列划分

C = num2cell(A,1)
C = 1x3x2 cell array
C(:,:,1) =

    {4x1 double}    {4x1 double}    {4x1 double}


C(:,:,2) =

    {4x1 double}    {4x1 double}    {4x1 double}

每个 4×1 向量包含沿 A 的第一维度的元素：

C{1}
ans = 4×1

     1
     2
     3
     4

• 按行划分

创建 1×3 数值数组的 4×1×2 元胞数组。

C = num2cell(A,2)
C = 4x1x2 cell array
C(:,:,1) =

    {1x3 double}
    {1x3 double}
    {1x3 double}
    {1x3 double}


C(:,:,2) =

    {1x3 double}
    {1x3 double}
    {1x3 double}
    {1x3 double}

每个 1×3 行向量包含沿 A 的第二维度的元素：

C{1}
ans = 1×3

     1     5     9

• 按第三个维度进行划分

创建 1×1×2 数值数组的 4×3 元胞数组。

C = num2cell(A,3)
C = 4x3 cell array
    {1x1x2 double}    {1x1x2 double}    {1x1x2 double}
    {1x1x2 double}    {1x1x2 double}    {1x1x2 double}
    {1x1x2 double}    {1x1x2 double}    {1x1x2 double}
    {1x1x2 double}    {1x1x2 double}    {1x1x2 double}

每个 1×1×2 向量包含沿 A 的第三维度的元素：

C{1}
ans =
ans(:,:,1) =

     1


ans(:,:,2) =

    10

合并维度

• 通过合并各个维度的数值数组创建一个元胞数组

A = reshape(1:12,4,3);
A(:,:,2) = A*10
A =
A(:,:,1) =

     1     5     9
     2     6    10
     3     7    11
     4     8    12


A(:,:,2) =

    10    50    90
    20    60   100
    30    70   110
    40    80   120

c = num2cell(A,[1 3])
c = 1x3 cell array
    {4x1x2 double}    {4x1x2 double}    {4x1x2 double}

每个 4×1×2 数组包含沿 A 的第一维度和第三维度的元素：

c{1}
ans =
ans(:,:,1) =

     1
     2
     3
     4


ans(:,:,2) =

    10
    20
    30
    40

c = num2cell(A,[2 3])
c = 4x1 cell array
    {1x3x2 double}
    {1x3x2 double}
    {1x3x2 double}
    {1x3x2 double}