1多维数组
MATLAB 环境中的多维数组是具有多个下标的数组。创建多维数组的一种方法是调用具有多个参数的 zeros
、
ones
、
rand
或
randn
。例如，
R = randn(3,4,5);
创建一个 3×4×5 数组，共包含 3*4*5 = 60
个正态分布的随机元素。
三维数组可表示在矩形网格中采样的三维物理数据，例如室内温度。或者也可以表示矩阵序列 A(k) 或与时间相关的矩阵示例 A(t)。在下面的示例中，第 k 个或第 t
k
个矩阵的第 (i, j) 个元素由 A(i,j,k) 表示。MATLAB 与丢勒的 4 阶幻方矩阵版本的区别在于交换了两个列。通过交换列，可以生成许多不同的幻方矩阵。语句
p = perms(1:4);
生成 4! = 24 置换 1:4
。第
k
个置换为行向量
p(k,:)
。然后，
A = magic(4);
M = zeros(4,4,24);
for k = 1:24
M(:,:,k) = A(:,p(k,:));
end
将含有 24 个幻方矩阵的序列存储在三维数组 M
中。
M
大小为
size(M)
ans =
4 4 24
注意 此插图中显示的矩阵顺序可能不同于您的结果。
perms 函数始终返回输入向量的所有置换，但置换顺序可能因不同 MATLAB 版本而异。
语句
sum(M,d)
通过改变第 d
个下标来计算总和。因此
sum(M,1)
是一个含有 24 个行向量副本的 1×4×24 数组 34 34 34 34
而
sum(M,2)
是一个含有 24 个列向量副本的 4×1×24 数组
34
34
34
34
最后，
S = sum(M,3)
在序列中添加 24 个矩阵。结果的大小为 4×4×1，因此它看似是 4×4 数组：
S =
204 204 204 204
204 204 204 204
204 204 204 204
204 204 204 204
2元胞数组
MATLAB 中的元胞数组是以其他数组的副本为元素的多维数组。使用 cell 函数可以创建空矩阵的元胞数组。但是，更普遍的做法是，通过将其他内容的集合括入花括号
{} 中来创建元胞数组。花括号还可以与下标配合使用，以便访问各个元胞的内容。例如，
C = {A sum(A) prod(prod(A))}
生成一个 1×3 元胞数组。这三个元胞包含幻方矩阵、列总和的行向量及其所有元素的乘积。当显示 C
时，您会看到
C =
[4x4 double] [1x4 double] [20922789888000]
这是因为前两个元胞太大，无法在此有限空间中输出，但第三个元胞仅包含 16! 一个数字，因此有空间可以输出此数字。请牢记以下两大要点。第一，要检索某个元胞的内容，请在花括号中使用下标。例如，
C{1} 检索幻方矩阵，
C{3} 为 16!。第二，元胞数组包含其他数组的副本，而不包含指向这些数组的指针。如果随后更改A
，
C
不会发生变化。
使用三维数组可以存储相同大小的矩阵序列。元胞数组可用于存储不同大小的矩阵序列。例如，
M = cell(8,1);
for n = 1:8
M{n} = magic(n);
end
M
生成具有不同顺序的幻方矩阵序列：
M =
[ 1]
[ 2x2 double]
[ 3x3 double]
[ 4x4 double]
[ 5x5 double]
[ 6x6 double]
[ 7x7 double]
[ 8x8 double]
使用以下命令可以检索 4×4 幻方矩阵
M{4}3字符与文本
使用单引号在 MATLAB 中输入文本。例如，
s = 'Hello'
其结果与您目前已学过的数值矩阵或数组不属于同一类型，而是一个 1×5 字符数组。字符在内部作为数字存储，而不会采用浮点格式存储。语句
a = double(s)
将字符数组转换为数值矩阵，该矩阵包含每个字符的 ASCII 代码的浮点表示。结果为
a =
72 101 108 108 111
语句
s = char(a)
是刚才转换的逆转换。
将数字转换为字符可以调查计算机上的各种可用字体。基本 ASCII 字符集中的可打印字符由整数 32:127 表示。（小于 32 的整数表示不可打印的控制字符。）这些整数使用以下语句按相应的 6×16 数组的形式排列
F = reshape(32:127,16,6)';
扩展 ASCII 字符集中的可打印字符由 F+128 表示。将这些整数解释为字符时，结果取决于当前使用的字体。键入语句
char(F)
char(F+128)
然后改变命令行窗口所用的字体。要更改字体，请在主页
选项卡上的
环境
部分中，点击
预设
>
字体。如果代码行中包含制表符，请使用等宽字体（例如，
Monospaced）以便在不同行中对齐制表符位置。使用方括号进行串联可将文本变量联接到一起。语句
h = [s, ' world']
水平联接字符并生成
h =
Hello world
语句
v = [s; 'world']
垂直联接字符并生成
v =
Hello
world
请注意，必须在 h
中的
'w'
前插入一个空格，并且
v 中的两个单词的长度必须相同。生成的数组均为字符数组；
h
为 1×11，v 为 2×5。要操作包含不同长度的行的文本主体，您有两种选择，即使用填充的字符数组或使用字符向量元胞数组。创建字符数组时，数组各行的长度必须相同。（使用空格填充较短行的末尾。）
char 函数可执行这种填充操作。例如，
S = char('A','rolling','stone','gathers','momentum.')
生成一个 5×9 字符数组：
S =
A
rolling
stone
gathers
momentum.
再者，您也可以将文本存储在元胞数组中。例如，
C = {'A';'rolling';'stone';'gathers';'momentum.'}
创建一个不需要任何填充的 5×1 元胞数组，因为该数组的各行可以具有不同的长度：
C =
'A'
'rolling'
'stone'
'gathers'
'momentum.'
使用以下语句可以将填充后的字符数组转换为字符向量元胞数组：
C = cellstr(S)
使用以下语句可以逆转此过程
S = char(C)4结构体
结构体是多维 MATLAB 数组，包含可按文本字段标志符访问的元素。例如，
S.name = 'Ed Plum';
S.score = 83;
S.grade = 'B+'
创建一个具有三个字段的标量结构体：
S =
name: 'Ed Plum'
score: 83
grade: 'B+'
与 MATLAB 环境中的所有其他内容一样，结构体也为数组，因此可以插入其他元素。在本示例中，数组的每个元素都是一个具有若干字段的结构体。可以一次添加一个字段，
S(2).name = 'Toni Miller';
S(2).score = 91;
S(2).grade = 'A-';
也可以使用一个语句添加整个元素：
S(3) = struct('name','Jerry Garcia',...
'score',70,'grade','C')
现在，结构体非常大以致仅输出摘要：
S =
1x3 struct array with fields:
name
score
grade
将不同字段重新组合为其他 MATLAB 数组的方法有许多种。这些方法大多基于逗号分隔列表的表示法。键入
S.score
与键入
S(1).score, S(2).score, S(3).score
相同，这是一个逗号分隔列表。如果将生成此类列表的表达式括在方括号中，MATLAB 会将该列表中的每一项都存储在数组中。在本示例中，MATLAB 创建一个数值行向量，该向量包含结构体数组
S
的每个元素的
score
字段：
scores = [S.score]
scores =
83 91 70
avg_score = sum(scores)/length(scores)
avg_score =
81.3333
要根据某个文本字段（例如，name
）创建字符数组，请对
S.name
生成的逗号分隔列表调用
char 函数：
names = char(S.name)
names =
Ed Plum
Toni Miller
Jerry Garcia
同样，通过将生成列表的表达式括入花括号中，可以根据 name
字段创建元胞数组：
names = {S.name}
names =
'Ed Plum' 'Toni Miller' 'Jerry Garcia'
要将结构体数组的每个元素的字段赋值给结构体外部的单独变量，请指定等号左侧的每个输出，并将其全部括在方括号中：
[N1 N2 N3] = S.name
N1 =
Ed Plum
N2 =
Toni Miller
N3 =
Jerry Garcia
5动态字段名称
访问结构体中的数据的最常用方法是指定要引用的字段的名称。访问结构体数据的另一种方法是使用动态字段名称。这些名称将字段表示为变量表达式，MATLAB 会在运行时计算这些表达式。此处显示的点-括号语法将
expression
作为动态字段名称：
structName.(expression)
使用标准 MATLAB 索引语法创建此字段的索引。例如，要在字段名称中计算 expression
，并在行
7 中的1
至
25
列内获取该字段的值，请使用
structName.(expression)(7,1:25)下面显示的 avgscore 函数可用于计算考试的平均分数，并使用动态字段名称检索 testscores 结构体中的信息：
function avg = avgscore(testscores, student, first, last)
for k = first:last
scores(k) = testscores.(student).week(k);
end
avg = sum(scores)/(last - first + 1);
您可以运行此函数，并对动态字段 student 使用不同值。首先，对包含 25 周内的分数的结构体进行初始化：
testscores.Ann_Lane.week(1:25) = ...
[95 89 76 82 79 92 94 92 89 81 75 93 ...
85 84 83 86 85 90 82 82 84 79 96 88 98];
testscores.William_King.week(1:25) = ...
[87 80 91 84 99 87 93 87 97 87 82 89 ...
86 82 90 98 75 79 92 84 90 93 84 78 81];
现在，运行
avgscore
，并在运行时使用动态字段名称为
testscores
结构体提供学生姓名字段：
avgscore(testscores, 'Ann_Lane', 7, 22)
ans =
85.2500
avgscore(testscores, 'William_King', 7, 22)
ans =
87.7500
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