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  • Matlab中将三维及三维以上的数组统称为高维数组,三维数组也是高级运算的基础,本文将介绍三种创建三维数组的方法。(注:本文为实例操作步骤,一些代码并没做过多介绍) 使用下标创建三维数组 1 在Matlab命令框中...

    在Matlab中习惯性的会将二维数组中的第一维称为“行”第二维称为“列”,而对于三维数组的第三位则是习惯性的称为“页”。在Matlab中将三维及三维以上的数组统称为高维数组,三维数组也是高级运算的基础,本文将介绍三种创建三维数组的方法。(注:本文为实例操作步骤,一些代码并没做过多介绍)

    使用下标创建三维数组
    1
    在Matlab命令框中输入以下代码可以创建简单的三维数组:

    for i=1:2

    for j=1:2

    for k=1:2

    A(i,j,k)=i+j+k;

    end

    end

    end

    2
    要查看程序结果。在命令窗口中输入变量名称按【Enter】,即可得到相应的结果。如

    输入:A(:,:,1)

    得到:

    ans =

     3     4
    
     4     5
    

    输入:A(:,:,2)

    得到:ans =

     4     5
    
     5     6
    

    matlab创建三维数组的三种方法
    END
    使用低维数组创建三维数组
    1
    我们可以先输入一个二维数组,然后通过第三维数组与其关系生成第三维数组,例如输入以下代码可以生成三维数组:

    D2=[1,2,3;4,5,6;7,8,9];

    D3(:,:,1)=D2;

    D3(:,:,2)=2*D2;

    D3(:,:,3)=3*D2;

    2
    要查看程序结果。

    输入:D2 并按【Enter】可以查看输入的二维数组。

    得到:

    D2 =

     1     2     3
    
     4     5     6
    
     7     8     9
    

    输入:D3 并按【Enter】可以查看生成的三维数组。

    D3(:,:,1) =

     1     2     3
    
     4     5     6
    
     7     8     9
    

    D3(:,:,2) =

    2     4     6
    
     8    10    12
    
    14    16    18
    

    D3(:,:,3) =

     3     6     9
    
    12    15    18
    
    21    24    27
    

    matlab创建三维数组的三种方法
    END
    使用创建函数创建三维数组
    1
    使用Cat命令来创建高维数组。Cat命令的个事为【C=cat(dim,A1,A2,A3,A4……)】其中dim表示的是创建数组的维度,A1,A2,A3,A4表示的是各维度上的数组。在命令窗口中输入以下代码即可创建一个简单的三维数组:

    D2=[1,2,3;4,5,6;7,8,9];

    C=cat(3,D2,2D2,3D2);

    2
    要查看程序结果

    输入:C(:,:,1) 并按【Enter】

    得到:

    ans =

     1     2     3
    
     4     5     6
    
     7     8     9
    

    输入:C(:,:,2) 并按【Enter】

    得到:

    ans =

     2     4     6
    
     8    10    12
    
    14    16    18
    

    输入:C(:,:,3) 并按【Enter】

    得到:

    ans =

     3     6     9
    
    12    15    18
    
    21    24    27
    

    matlab创建三维数组的三种方法
    3
    还可以利用【repmat】命令以及【reshape】命令在生成高维数组,因为用到的概率不涉及很高这里不一一阐述。

    转载地址:https://blog.csdn.net/u014650111/article/details/40986747

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  • MATLAB中的代码优化...我们举一个简单的例子来看,创建一个MATLAB函数来计算f(x) = sin(x / 100π):function y = sinfun1(M)x = 0: M - 1;for k = 1: numel(x) y(k) = sin(x(k) / (100 * pi));end12345这里 我们...

    MATLAB中的代码优化

    MATLAB中的代码优化有两种重要的方法:预分配组和向量化循环

    我们举一个简单的例子来看,创建一个MATLAB函数来计算f(x) = sin(x / 100π):

    function y = sinfun1(M)
    x = 0: M - 1;
    for k = 1: numel(x)
    y(k) = sin(x(k) / (100 * pi));
    end
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    这里 我们使用函数timeit来计算调用函数所需的时间。(timeit可用于得到函数调用的可靠的、可重复的时间测量。)

    此时我们得到M数量级为20000时的时间测量,如图1所示:

    157db9fcc6f5398f079bbff7cf472370.png

    图1 函数sinfun1在M=20000的时间测量

    我们在编写完函数sinfun1后可以看到MATLAB编辑器给出了一个提示:变量’y’似乎会随迭代次数而改变,请预分配内存以获得更高的运算速度。

    为什么会出现这样的情况?那是因为在sinfun1这个函数中,输出变量y每经过一次循环后都会增长一个元素大小,它必须重新分配新的存储空间,并且在每次数组生长时都要复制前一组数组元素。这种频繁的内存重新分配和复制的开销非常大,与sin本身的计算相比需要更多的时间。

    此时我们采用预分配数组的办法进行尝试:

    预分配组:是指在进入一个计算数组元素的for循环之前,初始化数组。预分配就意味着咋循环开始之前把它初始化为所希望的输出大小。

    function y = sinfun2(M)
    x = 0: M - 1;
    y = zeros(1, numel(x));
    for k = 1: numel(x)
    y(k) = sin(x(k) / (100 * pi));
    end
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    在这里我们使用了zeros生成一个矩阵来预分配存储空间,然后调用timeit计算M=20000时候的时间测量,如图2:

    6e16a0ab25910a4d175571278e9924dc.png

    图1 函数sinfun2在M=20000的时间测量

    通过对比可以得出,在M=20000的数量级下,使用预分配数组的办法,要比不使用运行快4倍。接下来我们在M的数量级为200000和2000000下对两种方法进行比较,得出的结果如图3,图4所示:

    6fb081a4426e394fe20694947a6c1476.png

    图3 两种方法在M=200000下的时间测量

    c49fc008b08e43ab75a5ba05474bca4a.png

    图4 两种方法在M=2000000下的时间测量

    我们通过计算可以得出,函数sinfun1基本维持了所要求的的时间与M成正比,sinfun2则在数量级到了一定程度后维持正比。另外比较两个函数在200000和2000000下的速度比,可见在这两个数量级下预分配数组的方法大约要比sinfun1快6倍。

    向量化循环是指使用矩阵/向量运算符、索引技术和现有的MATLAB或工具箱函数来完全消除循环的一种技术。

    我们使用向量化循环对矩阵的输入进行逐元素的操作来消除循环:

    function y = sinfun3(M)
    x = 0: M - 1;
    y = sin(x ./ (100 * pi));
    end
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    • 4

    此时我们再用timit在M=20000时进行时间测量,如图5:d3296e0b1fbe7c71072cf6186deebbf0.png

    图5 函数sinfun3在M=20000的时间测量

    由图可知我们使用向量化时,在M=20000时要比预分配数组快3倍。接下来测量M的数量级为200000和2000000的时间。如图6所示:f9731a8772ca067f285d39f6abccf2d6.png

    图6 函数sinfun3在M=200000和2000000的时间测量

    由此可见,不带循环sinfun3的执行速度和带一个循环的sinfun2的执行速度大致相同,但又略快于sinfun2。在教材中为了为了更好地说明这个比较两种优化方法,给出了下面这个例子。

    这个例子是基于公式f(x) = Asin(u0x + v0y)创建一幅合成图像,首先使用嵌套的for循环来计算f:

    function f = twodsin1(A, u0, v0, M, N)
    %f = zeros(M, N);
    for c = 1 : N
    v0y = v0 * (c - 1);
    for r = 1 : M
    u0x = u0 * (r - 1);
    f(r, c) = A * sin(u0x + v0y);
    end
    end
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    不使用预分配和使用后的执行时间如图7所示:40a3ba2ca385899ab9299c90b86e1b64.png

    图7 函数twodsin1使用预分配的前后比较

    我们在这里发现使用预分配前后,执行时间的差距并没有很大。接下来来看向量化后的结果。

    在实验中使用一个meshgrid的MATLAB函数将函数重写为没有for循环的形式。

    function f = twodsin2(A, u0, v0, M, N)
    r = 0 : M - 1;
    c = 0 : N - 1;
    [C, R] = meshgrid(c, r);
    f = A * sin(u0 * R + v0 * C);
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    • 5

    继续用timeit测试,得到的结果如图8:060328ccb6ce47601bd0ba981020f100.png

    图8 函数twodsin2的时间测量

    可见使用向量化后,比使用预分配快了30%,比不使用任何优化方法快了50%。

    小结

    综合以上两个实验表明,两种代码优化方法(预分配数组和向量化循环)在具体的使用中的差别并不是很大,都可以提升循环运行的速度。我们可以在遇到具体问题后,根据具体情况选择具体的方法:若是循环存在没有预分配内存的问题,那我们可以考虑采用预分配的方法,这样对代码的改动不大,更直观,也更容易表示我们代码得到实际工作机理;若是确定没有预分配的问题,就可以选择向量化循环的办法,这样与基于循环的代码相比,向量化后的代码更易于阅读,更为简洁。

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  • MATLAB数组

    2020-04-09 11:08:52
    一维数组是最简单的数组,是最容易创建和使用的数组,MATLAB创建一维数组的方法有五种:分别是直接输入法、冒号发、转置发、函数linspace创建法、函数logspace法。 实例:一维数组创建的五种方法 %直接输入法 %...

     

    MATLAB中学到的数据类型的变量都是数组类型,向量也称一维数组,矩阵称二维数组。

    7.1一维数组(向量)

      一维数组是最简单的数组,是最容易创建和使用的数组,MATLAB中创建一维数组的方法有五种:分别是直接输入法、冒号发、转置发、函数linspace创建法、函数logspace法。

    实例:一维数组创建的五种方法

    %直接输入法

    %创建一行一维数组

      >> x=[2 4 6 8 10]

     

    x =

     

         2     4     6     8    10

     

    >> %冒号法

    >> x=2:2:10

     

    x =

     

         2     4     6     8    10

     

    >> %转置法

    >> x=[2:1:2*pi]'

     

    x =

     

         2

         3

         4

         5

         6

     

    >> %函数linspace

    >> %linspace(first_value,last_value,num)

    >> %该方法中第一个是开始数值,第二个是结束的数值,最后一个是元素的个数

    >> x=linspace(0,10,11)

     

    x =

     

         0     1     2     3     4     5     6     7     8     9    10

     

    >> %利用函数logspace

    >> %logspace(first_value,last_value,num)

    >> %该方法第一个数值为10^firsst_value,结束为10^last_value,最后一个是元素的个数

    >> x=logspace(1,3,4)

     

    x =

     

       1.0e+03 *

     

        0.0100    0.0464    0.2154    1.0000

     

    7.2 二维数组(矩阵)

    二维数组也称矩阵, MATLAB就是matrix laboratory(矩阵实验室)的缩写,可见矩阵在MATLAB中的分量有多大。

    7.2.1二维数组的定义

    二维数组(矩阵)是MATLAB操作的基本单位,矩阵的运算非常的便捷、高效。二维数组是由m*n个数aij排列而成,记成:

     

    A=     a11 a12 ……a1n

                          a21 a22 ……a2n

                 ……………………...

                am1 am2 ……amn

     

    注意:由有限个向量组成构成二维数组(矩阵),如果A=(aij)是矩阵m*n矩阵,那么有m个n维行向量,有n个m为列向量。

    矩阵的生成主要有直接输入法,M文件生成法和文本文件生成。

    实例:二维数组的创建

    ·直接输入创建二维数组

     创建元素为1,3*3矩阵

      >> m=[1 1 1;1 1 1;1 1 1]

     

    m =

     

         1     1     1

         1     1     1

         1     1     1

     ·利用m文件创建二维数组

     当矩阵的数据规模比较大时,直接输入会觉得非常的麻烦而容易出错,出错了也不容易更改,为了解决这一状况,MATLAB提供了可也将二维数组按一定的格式写入文本文件,并将其拓展名命名为m,即M文件。

    实例:使用M文件生成二维数组

    %创建一个为matrix.m的文件,输入如下代码

    matrix1=[123 456 789 12 23;234 46 47 89 528;4564 7897 4568 7895 48955;202 203 505 564 4562]

    %在命令行中运行M文件

    >> matrixdemo

     

    matrix1 =

     

             123         456         789          12          23

             234          46          47          89         528

            4564        7897        4568        7895       48955

             202         203         505         564        4562

      ·文本创建

    利用文本创建二维数组只要在文件夹中创建txt格式文件,然后在命令行中调用即可,

     实例:利用文本进行二维数组的创建

     现在文本文件中建立文件,输入如下数组,文件名命名为wenbendemo.txt

     3 5 8

    10 20 30

    在命令行中调取;

    >> load wenbendemo.txt

    >> wenbendemo

     

    wenbendemo =

     

         3     5     8

    10    20    30

     

    7.3多维数组

    当数组的维度超过了二维时,就称为多维数组,MATLAB中的多维数组是二维数组的扩展,每个多维数组都要先创建一个二维数组,然后在二维数组的基础上增加维度。

    实例:创建三维数组的方法:

      先创建一个二维数组

    >> a = [9 8 5;2 1 1;1 1 1]

     

    a =

     

         9     8     5

         2     1     1

         1     1     1

     

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

     

    a(:,:,1) =

     

         9     8     5

         2     1     1

         1     1     1

     

     

    a(:,:,2) =

     

         1     2     3

         4     5     6

         7     8     9

    利用cat()函数也可以构建多维数组

    cat()的语法规则:

    a=cat(dim,A1,A2…)

    a是创建的数组名称

    A1,A2是要创建连接的数组

    dim是连接数组的大小

    实例:cat()创建多维数组

    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])

    >> catdemo

    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

     

     

     

    7.4特殊数组

    在MATLAB中有一些特殊的数组函数,这些函数能创建出现一些特殊的数组

    ·全零数组:zero()

    实例:>> zeros(6)

     

    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     0     0     0     0     0

         0     0     0     0     0     0

    ·全一数组:ones()

    实例:>> ones(6)

     

    ans =

     

         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     1     1     1     1     1

         1     1     1     1     1     1

    ·单位矩阵:eye()

    实例:>> eye(6)

     

    ans =

     

         1     0     0     0     0     0

         0     1     0     0     0     0

         0     0     1     0     0     0

         0     0     0     1     0     0

         0     0     0     0     1     0

         0     0     0     0     0     1

    ·随机数数组:rand()

    实例:>> rand(6)

     

    ans =

     

        0.8147    0.2785    0.9572    0.7922    0.6787    0.7060

        0.9058    0.5469    0.4854    0.9595    0.7577    0.0318

        0.1270    0.9575    0.8003    0.6557    0.7431    0.2769

        0.9134    0.9649    0.1419    0.0357    0.3922    0.0462

        0.6324    0.1576    0.4218    0.8491    0.6555    0.0971

        0.0975    0.9706    0.9157    0.9340    0.1712    0.8235

       7.4魔方

       魔方是一个平方矩阵,他的每一列,每一行,对角线相加都相等。利用magic()函数创建,但需要注意的是括号内的参数要大于或等于3。

    实例:>> magic(6)

     

    ans =

     

        35     1     6    26    19    24

         3    32     7    21    23    25

        31     9     2    22    27    20

         8    28    33    17    10    15

        30     5    34    12    14    16

         4    36    29    13    18    11

    7.5排序数组

    在实际使用时,用户经常需要对数组进行排序,MATLAB提供了一个排序的函数(sort())可以对数组进行排序,不需要用户辛苦的去对函数进行排序,MATLAB将这种数组称为排序数组

    实例:先创建脚本文件sortdemo.m,代码如下

      v = [ 03 25 32 9 7 0 13 17] 

    sort(v)                    

    m = [9 8 5; 5 3 9; 2 1 1]   

    sort(m, 1)               

    sort(m, 2)               

     

    命令行代码

    >> sortdemo

     

    v =

     

         3    25    32     9     7     0    13    17

     

     

    ans =

     

         0     3     7     9    13    17    25    32

     

     

    m =

     

         9     8     5

         5     3     9

         2     1     1

     

     

    ans =

     

         2     1     1

         5     3     5

         9     8     9

     

     

    ans =

     

         5     8     9

         3     5     9

         1     1     2

    7.6数组函数

     MATLAB为用户提供了一些操作数组的函数,帮助用户能够更好的对MATLAB进行操作。

    下面给出了一些常用的数组函数:

    函数

    功能

    Length

    数组长度

    Numel

    数组元素个数

    Size

    数组维度

    Queeze

    删除单列维度

    Iscolumn

    是否为列向量

    Isrow

    是否为行向量

    Isempty

    是否为空

    Isscalar

    是否为标量

    Isvector

    是否为向量

    实例:求出一个数组的维度

    >> b=size(a)

     

    b =

     

    2     3

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  • MATLAB中字符串数组的创建和引用

    万次阅读 2016-03-26 15:51:29
    MATLAB中当需要创建一个元素为字符串的数组时与元素为简单的字符不同,可以看下面两个例子: 创建字符串数组和字符数组的区别: gesture=['1','2','3','4','5'];//数组元素为单个字符 gesture=char('jack','...

    在MATLAB中当需要创建一个元素为字符串的数组时与元素为简单的字符不同,可以看下面两个例子:

    创建字符串数组和字符数组的区别:

    gesture=['1','2','3','4','5'];//数组元素为单个字符

    gesture=char('jack','jump','run','skip','walk');//数组元素为一个字符串

    引用字符串数组和字符数组的区别:

    gesture(index)   //数组元素为单个字符

    gesture(index,:)  //数组元素为一个字符串


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    万次阅读 2016-11-24 21:41:43
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    2020-02-15 21:32:23
    这次只是MATLAB中一点数组和矩阵知识,特别基础的简单提了一下,感觉数学建模就足够用了,没有再去深入学习,多多指教。 一维数组 1.数组的建立 简单数组的建立: x=[a b c d e]创建包含指定元素行向量 ...
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  • matlab三大重要数组之字符串数组

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  • matlab简单介绍.rar

    2020-03-03 14:53:43
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  • MATLAB怎么创建矩阵和数组

    千次阅读 2020-06-27 16:26:30
    即可创建数组,数据之间使用空格或者逗号隔开,x=[2,4,6,8,10]可创建同样的数组,在MATLAB命令行窗口输入并运行代码创建数组如下图所示。 第二步:如果我们想进一步确认或者直观看到是否成功创建数组的话,我们...
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    2016-09-27 21:46:54
    1.元胞数组转化为矩阵 a=cell2mat(B); %将元胞数组B转化为矩阵a 2.矩阵数据导出到txt文件 ave 'data.txt' a -ascii %将矩阵a导出到data.txt文件中 3.创建元胞数组 4.获取元胞数组数据 5.创建mat文件 6.
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  • MATLAB零基础入门教程,主要介绍数组和矩阵、数据类型和M文件设计等。很详细地介绍了MATLAB语言基础知识。 本课程特点是内容系统全面,条理清晰,并且内容比较新,讲了表、时间表等新数据类型。 ...
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