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  • 1. matlab入门——数组

    1、向量

    (1)生成方式1:

      x = [值]

    x = [3 5 6 7 8]  % 行向量
    y = [4;5;6;7]  % 列向量
    y = x'  % 行向量转为列向量
    

    (2)生成方式2:

      x = 初始值:[步长]:终值

      x = 初始值:终值 (默认步长是1)

    x = 5:2:20 
    x = 3:15
    

    (3)生成方式3:

      x = linspace(初值,终值,个数n)   步长 = (终值-初值)/ n

      x = linspace(初值,终值)     生成100个,均匀分布

    x = linspace(4,12,5) % 生成5个
    y = linspace(1,10)  % 默认生成100个
    

    (4)生成方式4:

       x = logspace(初值,终值,个数)    生成[10^初值,10^终值]之间的数

      个数省略,默认50个

     x = logspace(1,2,10)  % 10到100之间10个数,均匀分布
     y = logspace(1,2)  % 1到100之间50个数
    

    2、二维数组

    (1)直接创建  

      空格逗号 区分同一行的不同元素;分号 或者 回车 区分不同行的元素。

    (2)函数创建

      ① ones(n):生成n行n列,里面都是1;  ones(n,m)生成n行m列

      ② zeros(n):生成n行n列,里面都是0; zeros(n,m)生成n行m列

      ③ eye(n):生成n行n列,主对角线是1,其他均为0; eye(n,m)生成n行m列

      ④ rand(n) :生成n行n列随机数,分布在(0~1)之间;rand(n,m)生成n行m列

      ⑤ randn(n,m) :生成n行n列标准正态分布的伪随机数,均值为0,方差为1;

      ⑥ randi(max,n) :生成n行n列整数,数组分布在闭区间[1,max];

        randi(max,n,m) 指定最大值,生成n行m列 ;

        randi([iMin,iMax],n)指定最小和最大值;生成n行n列;

        randi([iMin,iMax],n,m)指定最小和最大值,生成n行m列 ;

     %% 二维数组1 直接创建
     x = [1 2 3;4 5 6]  % 分号换行
     y = [1 2 3         % 回车换行
         4 5 6
         7 8 9]
     %% 二维数组2 函数创建
     x = ones(9)
     y = ones(3,5)
     x = zeros(5)
     y = zeros(3,4)
     x = eye(9)
     y = eye(4,7)
     x = rand(5)
     y = rand(6,7)
     r = randn(5,6)
     r = randi(7,5)
     r = randi(5,6,7) % 6行7列,最大随机数5
     r = randi([5,10],5) % 最小5,最大10,5行5列
     r = randi([5,10],3,5) % 最小5,最大10,3行5列
    

    3、数组大小

    (1)d = size(数组名)  返回值为一个行向量

    (2)[m,n] = size(数组名)   返回 m是行的尺寸大小,n是列的尺寸大小

     %% 数组大小1
     x = randi(7,4,6)
     d = size(x)    % 4 6
     [m,n] = size(x) % 分别返回 m=4 n=6
    

    (3)length(数组名)

        空——>返回0;

        标量——>返回1;

        向量——>返回实际个数;

        多维数组——>返回较大维度。

     %% 数组大小2
     x = [3 4 5; 6 7 8; 6 8 9]
     y = [1 3 5 7 9]
     a = length(x) % 3 最大维度
     b = length(y) % 5 实际个数
    

    (4) numel函数:返回数组总的个数,n*m

     %% 数组大小3
     x = ones(4,5)
     a = numel(x)  % 20  总的个数
    

    4、数组的索引

    (1)双下标索引

      方法:数组名(所在行,所在列)

    (2)单下标索引

      方法:数组名(所在序号) 列优先排序

    (3)双下标转为单下标索引

      方法:单下标索引 = sub2ind(size,m,n) (size数组大小=size(数组名))

    (4)单下标转为双下标索引

      方法:[行,列] = ind2sub(数组大小,单下标索引)

     %% 数组的索引
     x = magic(6) % 生成一个魔方数组(每行的值相加相等)
     a = x(3,4)  % 获取位于数组3行4列的值
     
     b = x(4) % 获取第4列第一个数
     
     c = sub2ind(size(x),3,4)  % 21  位于3行4列的单下标索引为21
     
     [m,n] = ind2sub(size(x),21)  % m=3 ,n=4
      
    

    【索引扩展】直接指定当前数组外的一个位置,并对其进行赋值。确保数组以最小代价完成扩展。

     %% 索引扩展
     a = zeros(3,3);
     a(2,4) = 9; % 现在的a是3行4列
     a(5,8) = 5; % 现在的a是5行8列

    5、数组扩展

    (1)cat函数

      方法:扩展结果 = cat(标识,数组1,数组2,...)     

      标识:1或2  1表示列组合(列一致)    2表示行组合(行一致)

    (2)vercat函数

      方法:扩展结果 = vertcat(数组1,数组2,...)   垂直拓展

    (3)horzcat函数

      方法:扩展结果 = horzcat(数组1,数组2,...)水平拓展

     %% 数组扩展
     a = ones(3,4);
     b = zeros(2,4);
     b1 = zeros(3,5);
     c = cat(1,a,b); % 列组合
     
     d = vertcat(a,b); % 列组合
     
     e = horzcat(a,b1); % 行组合
    

    6、块操作

    (1)repmat函数:重复数组

      方法:数组B = repmat(数组A,m,n) 把数组A变成m行n列个,赋给数组B

     % repmat函数
     A = [1 2 3; 4 5 6]; % 2行3列
     B = repmat(A,3,4);  % 6行12列
     C = repmat(A,2);  % 4行6列
    

    (2)blkdiag函数:对角线拼接数组

      方法:数组D = blkdiag(数组A,数组B,数组C,...)

     % blkdiag函数
     A = magic(3);
     B = magic(4);
     C = blkdiag(A,B);  % 7行7列,对角线拼接
    

    (3)kron函数:将数组A的元素每一个乘以数组B为一个块,最优所有的块是数组A的行列数

      方法:数组C = kron(数组A,数组B)

     % kron函数
     A = [0 1; 2 3];  % 2行2列
     B = [1 1 1;1 1 1;1 1 1]; % 3行3列
     C = kron(A,B)
    

     

    7、数组裁剪

    (1)罗列序号裁剪:直接将需要保留的序号罗列出来

      剪裁结果 = 原数组(保留的行,保留的列)

     % 罗列序号裁剪
     a = magic(6);
     b =a([2,3,4],[3,5]); % 保留原数组的2,3,4行和3,5列

    (2)冒号区间裁剪:

      m:n    m—初始值,n—终止值

     % 冒号区间剪裁
     c = a(1:2,3:5); % 保留原数组的第1行到第2行与第3列到第5列交叉的值
    

    (3)冒号等差序列:

      m:k:n   m—初始值,k—等差值,n—终止值

     % 冒号等差序列
     d = a(1:2:5,2:2:6); % 保留原数组第1行,第3行,第5行与第2列,第4列,第6列交叉的值
    

    (4)冒号全部:

     % 冒号全部
     e = a(3:5,:); % 第3行到第5行的所有列
    

    (5)删除整行整列:

      数组(要删除的行,:)= [ ]

      数组(:,要删除的列)= [ ]

     % 删除整行整列
     x = [1 2 3; 4 5 6; 7 8 9; 3 6 8; 3 6 8; 1 4 7];
     x(2:4,:) = []  % 删除2,3,4行
     x(:,2:3) = []  % 删除2,3列
    

    8、数组转置

    (1)实数

      操作符:'  或者 .'

      函数: transpose  或  ctranspose

     % 实数
     a = magic(3);
     b = a';
     c = transpose(a);
     d = ctranspose(a);
    

    (2)含复数

      非共轭转置: .'  或  transpose

      共轭转置: '  或  ctranspose

      

     % 含复数
     a = rand(3,4) +rand(3,4)*i;
     b = a.' % 非共轭转置
     c = a'  % 共轭转置
    
    % 结果
    b =
    
       0.1465 + 0.8877i   0.6311 + 0.0646i   0.8593 + 0.4362i
       0.9742 + 0.8266i   0.5708 + 0.3945i   0.9969 + 0.6135i
       0.5535 + 0.8186i   0.5155 + 0.8862i   0.3307 + 0.9311i
       0.4300 + 0.1908i   0.4918 + 0.2586i   0.0710 + 0.8979i
    
    
    c =
    
       0.1465 - 0.8877i   0.6311 - 0.0646i   0.8593 - 0.4362i
       0.9742 - 0.8266i   0.5708 - 0.3945i   0.9969 - 0.6135i
       0.5535 - 0.8186i   0.5155 - 0.8862i   0.3307 - 0.9311i
       0.4300 - 0.1908i   0.4918 - 0.2586i   0.0710 - 0.8979i
    

    9、数组的翻转

    (1)上下翻转flipud

      结果数组B = flipud(数组A)

    (2)左右翻转fliplf

      结果数组B = fliplr(数组A)

    3)flip函数

      结果数组B = flip(数组A)

      结果数组B = flip(数组A,1) 等价上下翻转

      结果数组B = flip(数组A,2) 等价左右翻转

    (4)rot90函数

      结果数组B = rot90(数组A,k ) 把数组A按照逆时针旋转90*k度,k默认值为1;

      k为负数时为顺时针旋转。

     %% 数组翻转
     % flipud
     A = magic(4);
     B = flipud(A);
     % fliplr
     A = magic(4);
     B = fliplr(A);
     % flip
     A = magic(3); 
     B = flip(A,1); % 上下
     C = flip(A,2); % 左右
     % rot90
     A = magic(3)
     B = rot90(A) % 逆时针旋转90度
     C = rot90(A,2) % 逆时针旋转180度
    

    10、数组尺寸调整

    (1)reshape函数

      结果数组B = reshape(数组A,a,b)   将数组A调整为a行

      单索引不变

    %% 数组尺寸调整
    A = magic(4);
    B = reshape(A,2,8); % 将数组A变换为2行8列
    

    11、数组与标量的运算

    (1)基本运算

      加:结果数组B = 数组A + 标量

      减:结果数组B = 数组A - 标量

      乘:结果数组B = 数组A * 标量

      除:结果数组B = 数组A / 标量

    % 基本运算
    a = ones(5)
    b = a + 2 % 加
    c = a - 2 % 减
    d = a * 5 % 乘法
    e = a / 10 % 除法
    
    
    
    a =
    
         1     1     1     1     1
         1     1     1     1     1
         1     1     1     1     1
         1     1     1     1     1
         1     1     1     1     1
    
    
    b =
    
         3     3     3     3     3
         3     3     3     3     3
         3     3     3     3     3
         3     3     3     3     3
         3     3     3     3     3
    
    
    c =
    
        -1    -1    -1    -1    -1
        -1    -1    -1    -1    -1
        -1    -1    -1    -1    -1
        -1    -1    -1    -1    -1
        -1    -1    -1    -1    -1
    
    
    d =
    
         5     5     5     5     5
         5     5     5     5     5
         5     5     5     5     5
         5     5     5     5     5
         5     5     5     5     5
    
    
    e =
    
        0.1000    0.1000    0.1000    0.1000    0.1000
        0.1000    0.1000    0.1000    0.1000    0.1000
        0.1000    0.1000    0.1000    0.1000    0.1000
        0.1000    0.1000    0.1000    0.1000    0.1000
        0.1000    0.1000    0.1000    0.1000    0.1000
    

    (2)乘方运算

      正整数:结果数组B = 数组A^2  (要求A是方阵)——两个数组相乘

      负数:结果数组B = 数组A^(-1)  计算数组A的逆矩阵

      小数:结果数组B = 数组A^(0.25)   B^4 = A

    % 乘方运算
    a = [1 3; 5 7];
    b = a^2; % 计算a的2次幂
    c = a^(-1); % 计算a的逆矩阵
    d = a^(0.25); % 计算a的小数次幂
    
    
    b =
    
        16    24
        40    64
    
    
    c =
    
       -0.8750    0.3750
        0.6250   -0.1250
    
    
    d =
    
       0.8898 + 0.5551i   0.3180 - 0.2108i
       0.5300 - 0.3514i   1.5259 + 0.1334i
    

    12、数组之间的运算

    (1)加减法运算:(点对点相加减

      要求:参与运算的数组应该具有相等的尺寸

    % 加减法运算
    a = [1 2; 3 4];
    b = [2 3 ;4 5];
    c = a+b;
    d = b-a;
    
    c =
    
         3     5
         7     9
    
    
    d =
    
         1     1
         1     1
    

    (2)乘法:(正常的矩阵乘法运算)

      要求:数组维数相容     A*B,A的列数等于B的行数

    a = [1 2 3;4 5 6];
    b = ones(3)*3;
    c = a*b
    
    c =
    
        18    18    18
        45    45    45
    

    (3)除法:

      A/B:A*inv(B) 或 A*pinv(B)

      AB:inv(A)*B 或 pinv(A)*B

      inv数组求逆矩阵,pinv广义数组求逆函数

    % 除法运算
    a = rand(4);
    b = rand(4);
    c = a/b   % a除去b的逆
    d = a   % a的逆除以b
    
    
    c =
    
        1.5629   -0.3945   -1.5193   -0.1687
        0.3468   -0.6816    0.3584    0.3173
        2.1534   -1.1947   -1.4572   -0.1862
       -0.4125    0.9986    1.4803   -0.0680
    
    
    d =
    
        2.2385    2.0726    1.8485    1.5375
        1.9528    1.4157    2.0773    1.1141
       -4.3650   -2.5815   -2.8704   -1.3101
        3.4662    1.2311    1.4120    0.6752
    

    13、数组的点运算

    (1)乘法:(点对点相乘)

      【注意】:参与运算的数组应该具有相同的的尺寸;

           a.*b 表示a和b中对应的元素相乘;

           a.*b 与 b.*a 等价

    % 乘法
    a = magic(3);
    b = eye(3);
    c = a.*b
    
    c =
    
         8     0     0
         0     5     0
         0     0     2
    

    (2)除法:

      参与运算的两个数组必须大小相等;

      参与运算的两个数组的对应元素做除法;

      分为a.(b做分子)  与 b./a(b做分子)——总结:斜杠上的为分子

    % 除法
    a = magic(3);
    b = ones(3);
    c = a.   % b做分子
    d = a./b   % a做分子
    
    c =
    
        0.1250    1.0000    0.1667
        0.3333    0.2000    0.1429
        0.2500    0.1111    0.5000
    
    
    d =
    
         8     1     6
         3     5     7
         4     9     2
    

    (3)乘方:求幂

      求n个相同因数乘积的运算,叫做乘方。

      乘方的结果叫做幂(power)。

      【分类】:(点对数或点对点)

        数组.^标量       A.^3 ——数组的各个点3次幂,数组元素为底

        标量.^数组       3.^A ——分别把这个数组中的元素做为幂,3为底

        数组.^数组       A.^B ——A数组的元素为底,B数组的元素为幂

    % 乘方
    a = magic(3)
    b = ones(3);
    c = a.^3
    d = 2.^a
    e = a.^b
    
    a =
    
         8     1     6
         3     5     7
         4     9     2
    
    
    c =
    
       512     1   216
        27   125   343
        64   729     8
    
    
    d =
    
       256     2    64
         8    32   128
        16   512     4
    
    
    e =
    
         8     1     6
         3     5     7
         4     9     2
    

      

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