MATLAB - tablice

Wszystkie zmienne wszystkich typów danych w MATLAB są tablicami wielowymiarowymi. Wektor to jednowymiarowa tablica, a macierz to dwuwymiarowa tablica.

Omówiliśmy już wektory i macierze. W tym rozdziale omówimy tablice wielowymiarowe. Jednak wcześniej omówimy kilka specjalnych typów tablic.

Specjalne tablice w MATLAB

W tej sekcji omówimy niektóre funkcje, które tworzą specjalne tablice. Dla wszystkich tych funkcji pojedynczy argument tworzy tablicę kwadratową, podwójne argumenty tworzą tablicę prostokątną.

Plik zeros() funkcja tworzy tablicę wszystkich zer -

Na przykład -

zeros(5)

MATLAB wykona powyższą instrukcję i zwróci następujący wynik -

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

Plik ones() funkcja tworzy tablicę wszystkich jedynek -

Na przykład -

ones(4,3)

MATLAB wykona powyższą instrukcję i zwróci następujący wynik -

ans =
      1     1     1
      1     1     1
      1     1     1
      1     1     1

Plik eye() funkcja tworzy macierz tożsamości.

Na przykład -

eye(4)

MATLAB wykona powyższą instrukcję i zwróci następujący wynik -

ans =
      1     0     0     0
      0     1     0     0
      0     0     1     0
      0     0     0     1

Plik rand() funkcja tworzy tablicę równomiernie rozłożonych liczb losowych na (0,1) -

Na przykład -

rand(3, 5)

MATLAB wykona powyższą instrukcję i zwróci następujący wynik -

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

Magiczny kwadrat

ZA magic square jest kwadratem, który daje taką samą sumę, gdy jego elementy są dodawane wierszami, kolumnami lub ukośnie.

Plik magic()funkcja tworzy magiczną tablicę kwadratową. Potrzeba pojedynczego argumentu, który podaje rozmiar kwadratu. Argument musi być wartością skalarną większą lub równą 3.

magic(4)

MATLAB wykona powyższą instrukcję i zwróci następujący wynik -

ans =
   16     2     3    13
   5    11    10     8
   9     7     6    12
   4    14    15     1

Tablice wielowymiarowe

Tablica mająca więcej niż dwa wymiary nazywana jest tablicą wielowymiarową w MATLAB. Tablice wielowymiarowe w MATLAB są rozszerzeniem normalnej macierzy dwuwymiarowej.

Generalnie, aby wygenerować tablicę wielowymiarową, najpierw tworzymy tablicę dwuwymiarową i rozszerzamy ją.

Na przykład utwórzmy dwuwymiarową tablicę a.

a = [7 9 5; 6 1 9; 4 3 2]

MATLAB wykona powyższą instrukcję i zwróci następujący wynik -

a =
   7     9     5
   6     1     9
   4     3     2

Tablica a jest tablicą 3 na 3; możemy dodać trzeci wymiar do a , podając wartości takie jak -

a(:, :, 2)= [ 1 2 3; 4 5 6; 7 8 9]

MATLAB wykona powyższą instrukcję i zwróci następujący wynik -

a =

ans(:,:,1) =

   0   0   0
   0   0   0
   0   0   0

ans(:,:,2) =

   1   2   3
   4   5   6
   7   8   9

Możemy również tworzyć tablice wielowymiarowe za pomocą funkcji jedynek (), zer () lub rand ().

Na przykład,

b = rand(4,3,2)

MATLAB wykona powyższą instrukcję i zwróci następujący wynik -

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

Możemy również użyć cat()funkcję budowania wielowymiarowych tablic. Łączy listę tablic wzdłuż określonego wymiaru -

Składnia funkcji cat () to -

B = cat(dim, A1, A2...)

Gdzie,

• B to nowa utworzona tablica

• A1 , A2 , ... to tablice do konkatenacji

• dim jest wymiarem, wzdłuż którego mają być łączone tablice

Przykład

Utwórz plik skryptu i wpisz w nim następujący kod -

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])

Po uruchomieniu pliku wyświetla się -

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

Funkcje tablicowe

MATLAB udostępnia następujące funkcje do sortowania, obracania, permutacji, zmiany kształtu lub przesuwania zawartości tablicy.

Funkcjonować	Cel, powód
długość	Długość wektora lub największego wymiaru tablicy
ndims	Liczba wymiarów tablicy
numel	Liczba elementów tablicy
rozmiar	Wymiary tablicy
iscolumn	Określa, czy dane wejściowe są wektorem kolumnowym
jest pusty	Określa, czy tablica jest pusta
ismatrix	Określa, czy dane wejściowe to macierz
isrow	Określa, czy dane wejściowe są wektorem wiersza
isscalar	Określa, czy dane wejściowe są skalarne
isvector	Określa, czy dane wejściowe są wektorowe
blkdiag	Konstruuje blokową macierz przekątną z argumentów wejściowych
Circshift	Przesuwa tablicę cyklicznie
ctranspoza	Złożona transpozycja koniugatu
diag	Macierze diagonalne i przekątne macierzy
flipdim	Odwraca tablicę wzdłuż określonego wymiaru
fliplr	Odwraca macierz od lewej do prawej
flipud	Odwraca macierz z góry na dół
ipermute	Odwraca permute wymiary tablicy ND
przestawiać	Przestawia wymiary tablicy ND
repmat	Replikuje i szyk kafelków
przefasonować	Zmienia kształt tablicy
rot90	Obraca matrycę o 90 stopni
shiftdim	Przesuwa wymiary
jest posortowany	Określa, czy elementy zestawu są posortowane
sortować	Sortuje elementy tablicy w kolejności rosnącej lub malejącej
sortrows	Sortuje wiersze w kolejności rosnącej
ściskać	Usuwa pojedyncze wymiary
transponować	Transponować
wektoryzować	Wektoryzuje wyrażenie

Przykłady

Poniższe przykłady ilustrują niektóre z wyżej wymienionych funkcji.

Length, Dimension and Number of elements −

Utwórz plik skryptu i wpisz w nim następujący kod -

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

Po uruchomieniu pliku wyświetla następujący wynik -

ans =  8
ans =  4
ans =  23

Circular Shifting of the Array Elements −

Utwórz plik skryptu i wpisz w nim następujący kod -

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.

Po uruchomieniu pliku wyświetla następujący wynik -

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

Sortowanie tablic

Utwórz plik skryptu i wpisz w nim następujący kod -

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

Po uruchomieniu pliku wyświetla następujący wynik -

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

Tablica komórek

Macierze komórek to tablice indeksowanych komórek, w których każda komórka może przechowywać tablicę o różnych wymiarach i typach danych.

Plik cellfunkcja służy do tworzenia tablicy komórek. Składnia funkcji komórki to -

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

Gdzie,

• C to tablica komórek;

• dim to skalarna liczba całkowita lub wektor liczb całkowitych określający wymiary tablicy komórek C;

• dim1, ..., dimN to skalarne liczby całkowite, które określają wymiary C;

• obj jest jednym z następujących -

  • Tablica lub obiekt Java
  • Tablica .NET typu System.String lub System.Object

Przykład

Utwórz plik skryptu i wpisz w nim następujący kod -

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

Po uruchomieniu pliku wyświetla następujący wynik -

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
}

Dostęp do danych w tablicach komórek

Istnieją dwa sposoby odwoływania się do elementów tablicy komórek -

• Ujęcie indeksów w pierwszym nawiasie kwadratowym (), aby odwołać się do zestawów komórek
• Ujmij indeksy w nawiasy klamrowe {}, aby odwołać się do danych w poszczególnych komórkach

Gdy umieścisz indeksy w pierwszym nawiasie, oznacza to zbiór komórek.

Indeksy tablic komórek w gładkich nawiasach odnoszą się do zestawów komórek.

Na przykład -

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

MATLAB wykona powyższą instrukcję i zwróci następujący wynik -

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

Możesz również uzyskać dostęp do zawartości komórek, indeksując je za pomocą nawiasów klamrowych.

Na przykład -

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

MATLAB wykona powyższą instrukcję i zwróci następujący wynik -

ans = Blue
ans = Green
ans = Yellow