1、第三章 字符串、元胞和構(gòu)架數(shù)組,四種數(shù)據(jù)類(lèi)型基本構(gòu)成比較表,3.1 字符串?dāng)?shù)組 3.1.1 字符串入門(mén) 【例3.1.1-1】先請(qǐng)讀者實(shí)際操作本例，以體會(huì)數(shù)值量與字符串的區(qū)別。 clear a=12345.6789 class(a) a_s=size(a) b=S class(b) b_s=size(b) whos列出當(dāng)前工作空間中所有變量的名字尺寸字節(jié)數(shù)屬性,3.1.2 串?dāng)?shù)組的屬性和標(biāo)識(shí) 【例3.1.2-1】本例演示：串的基本屬性、標(biāo)識(shí)和簡(jiǎn)單操作。 （1）創(chuàng)建串?dāng)?shù)組 a=This is an example. （2）串?dāng)?shù)組a的大小 size(a) （3）串?dāng)?shù)組元素的標(biāo)識(shí) a14=a(1:4)

2、 ra=a(end:-1:1) （4）串?dāng)?shù)組的ASCII碼 ascii_a=double(a) %產(chǎn)生ASCII碼 char(ascii_a) %把ASCII碼變回字符串,（5）對(duì)字符串ASCII碼數(shù)組的操作 w=find(a=a A_s=size(A) A56=A(5 6) ASCII_A=double(A) char(ASCII_A),（7）創(chuàng)建帶單引號(hào)的字符串 b=Example 3.1.2-1 （8）由小串構(gòu)成長(zhǎng)串 ab=a(1:7), ,b, . 這里第2個(gè)輸入為空格串,3.1.3 復(fù)雜串?dāng)?shù)組的創(chuàng)建 多行串?dāng)?shù)組的直接創(chuàng)建 【例-1】多行串?dāng)?shù)組的直接輸入示

3、例。 clear S=This string array has multiple rows. size(S), 利用串操作函數(shù)創(chuàng)建多行串?dāng)?shù)組 【例-1】演示：用專(zhuān)門(mén)函數(shù)char ,str2mat , strvcat創(chuàng)建多行串?dāng)?shù)組示例。 S1=char(This string array,has two rows.) S2=str2mat(這,字符,串?dāng)?shù)組,由4行組成) %”空串“會(huì)產(chǎn)生空格行 S3=strvcat(這,字符,串?dāng)?shù)組,由4行組成) %”空串“不會(huì)產(chǎn)生空格行 size(S3) 說(shuō)明：這3個(gè)函數(shù)創(chuàng)建多行串?dāng)?shù)組時(shí)，不必?fù)?dān)心每行字符數(shù)是否相等。它們總會(huì)按最長(zhǎng)

4、行設(shè)置第2維的長(zhǎng)度，其它行的尾部用空格填充；“空串”與“空格串”是不同的, 轉(zhuǎn)換函數(shù)產(chǎn)生數(shù)碼字符串 【例-1】最常用的數(shù)組/字符串轉(zhuǎn)換函數(shù)int2str , num2str , mat2str 示例。 （1）int2str把整數(shù)數(shù)組轉(zhuǎn)換成串?dāng)?shù)組（非整數(shù)將被四舍五入圓整后再轉(zhuǎn)換） A=eye(2,4); %生成一個(gè)（24）數(shù)值數(shù)組 A_str1=int2str(A) %轉(zhuǎn)換成(210)串?dāng)?shù)組 （2）num2str把非整數(shù)數(shù)組轉(zhuǎn)換為串?dāng)?shù)組 rand(state,0) B=rand(2,4); B3=num2str(B,3) 保持 3 位有效數(shù)字，轉(zhuǎn)換為串,（3）mat2

5、str把數(shù)值數(shù)組轉(zhuǎn)換成輸入形態(tài)的串?dāng)?shù)組（常與eval指令配用） B_str=mat2str(B,4) %保持4位有效數(shù)字轉(zhuǎn)換為“數(shù)組輸入形式”串 Expression=exp(-,B_str,); eval(Expression)把 exp(-B_str) 送去執(zhí)行 將字符串轉(zhuǎn)換為代碼執(zhí)行,并返回一個(gè)或多個(gè)值函數(shù)原型返回值,【例-2】綜合例題：在MATLAB計(jì)算生成的圖形上標(biāo)出圖名和最大值點(diǎn)坐標(biāo)。 clear,a=2;w=3;t=0:0.01:10; y=exp(-a*t).*sin(w*t); y_max,i_max=max(y); 找最大值元素位置 t_text=t=,num

6、2str(t(i_max)生成最大值點(diǎn)橫坐標(biāo)字符串 y_text=y=,num2str(y_max);縱坐標(biāo)字符串 max_text=char(maximum,t_text,y_text); tit=y=exp(,num2str(a),t)*sin(,num2str(w),t);生成標(biāo)志圖名用的字符串 plot(t,zeros(size(t),k)畫(huà)縱坐標(biāo)為 0 的基準(zhǔn)線(xiàn) hold on保持繪制的線(xiàn)不被清除 plot(t,y,b)用蘭色畫(huà) y(t) 曲線(xiàn) plot(t(i_max),y_max,r.,MarkerSize,20) 用大紅點(diǎn) text(t(i_max)+0.3,y_max+0.0

7、5,max_text)最大值點(diǎn) title(tit),xlabel(t),ylabel(y), hold off,3.1.1 串轉(zhuǎn)換函數(shù) 【例3.1.4-1】fprintf, sprintf, sscanf的用法示例。 a=rand(2,2); s1=num2str(a) s_s=sprintf(%.10en,a) %10數(shù)位科學(xué)記述串，每寫(xiě)一個(gè)元素就換行 fprintf(%.5g,a)%以5位數(shù)位最短形式顯示 s_sscan=sscanf(s_s,%f,3,2) %浮點(diǎn)格式把串轉(zhuǎn)換成(32)數(shù)值數(shù)組 說(shuō)明：與num2str、mat2str相比，fprintf、sprintf的轉(zhuǎn)換格式更靈活；

8、fprintf與sprintf的區(qū)別是，前者把轉(zhuǎn)換結(jié)果書(shū)寫(xiě)于屏幕或指定的文件，而后者則把轉(zhuǎn)換結(jié)果存放于變量。；與str2num相比，sscanf的轉(zhuǎn)換方式更靈活,3.2 元胞數(shù)組 元胞數(shù)組(Cell array)的基本組分(Element)是元胞(Cell)。每個(gè)元胞本身在數(shù)組中是平等的，它們只能以下標(biāo)區(qū)分。元胞可以存放任何類(lèi)型，任何大小的數(shù)組(如任意維數(shù)數(shù)值數(shù)組、字符串?dāng)?shù)組、符號(hào)對(duì)象等)。而且同一個(gè)元胞數(shù)組中各元胞中的內(nèi)容可以不同。 與數(shù)值數(shù)組一樣，元胞數(shù)組維數(shù)不受限制，可以是一維、二維或更高維，不過(guò)一維元胞數(shù)組用的最多。元胞數(shù)組對(duì)元胞的編址方法也有單下標(biāo)編址和全下標(biāo)編址兩種。,3.2.1元

9、胞數(shù)組的創(chuàng)建和顯示 1.元胞標(biāo)識(shí)尋訪(fǎng)和內(nèi)容編址尋訪(fǎng)的不同 在元胞數(shù)組中，元胞和元胞里的內(nèi)容是兩個(gè)不同范疇的東西。因此尋訪(fǎng)元胞和元胞中的內(nèi)容是兩種不同的操作。MATLAB提供了兩種不同的操作：“元胞外標(biāo)識(shí)(Cell Indexing)”和“元胞內(nèi)編址(Content Addressing)” 例如：元胞數(shù)組A，A(2,3)就是指A元胞數(shù)組中的第2行第3列元胞元素；而A2,3就是指A元胞數(shù)組第2行第3列元胞中所允許存或取的內(nèi)容。,2.元胞數(shù)組的創(chuàng)建和顯示 【例 -1】本例演示(22)元胞數(shù)組的創(chuàng)建。 C_str=char(這是,元胞數(shù)組創(chuàng)建算例 1); R=reshape(1:9,3

10、,3); Cn=1+2i; S_sym=sym(sin(-3*t)*exp(-t); (1)直接創(chuàng)建法之一：“外標(biāo)識(shí)元胞元素賦值法” A(1,1)=C_str; A(1,2)=R; A(2,1)=Cn; A(2,2)=S_sym,（2）直接創(chuàng)建法之二：“編址元胞元素內(nèi)涵的直接賦值法” B1,1=C_str; B1,2=R; B2,1=Cn; B2,2=S_sym; celldisp(B),說(shuō)明： 在“外標(biāo)識(shí)元胞元素賦值法”中，等式左邊是標(biāo)識(shí)的元胞元素（采用“圓括號(hào)”），等式右邊是用“花括號(hào)”包圍的“子元胞” 在“編址元胞元素內(nèi)涵的直接賦值法”中，等式左邊是編址了的“子元胞”（采用“花括號(hào)”）內(nèi)

11、部，等式右邊是內(nèi)容本身。 顯示元胞數(shù)組全部或部分內(nèi)容的指令是celldisp 若在指令窗中，直接鍵入元胞數(shù)組名（比如A或B），除“單”元素元胞外，一般只能得知元胞所存內(nèi)容的屬性，而不是顯示元胞數(shù)組的內(nèi)容,3.2.2 元胞數(shù)組的擴(kuò)充、收縮和重組 【例3.2.2-1】元胞數(shù)組的擴(kuò)充。 （1）利用cell指令創(chuàng)建元胞數(shù)組 C=cell(2); C(:,1)=char(Another,text string);10:-1:1 （2）元胞數(shù)組的“列”擴(kuò)充和“行”擴(kuò)充 AC=A C A_C=A;C,【例3.2.2-2】cellplot能用圖形形象化地表示元胞數(shù)組的內(nèi)容。（A_C取自上例） cellplot

12、(A_C,legend) 說(shuō)明： 指令cellplot(A_C,legend)中的第2個(gè)輸入宗量是用于顯示色彩圖例的。該 指令用大白方格表示元胞，用小方格表示所存數(shù)組的元素，色彩表示數(shù)據(jù)屬性。,【例3.2.2-3】元胞數(shù)組的收縮和重組。 （1）元胞數(shù)組的收縮 A_C(3,:)= （2）把A_C重建成(23)的元胞數(shù)組 R_A_C=reshape(A_C,2,3),3.2.3 元胞數(shù)組內(nèi)容的調(diào)取 【例3.2.3-1】元胞數(shù)組內(nèi)容的調(diào)取示例。 （1）調(diào)取一個(gè)元胞 f1=R_A_C(1,3) class(f1) （2）調(diào)取一個(gè)元胞的內(nèi)容 f2=R_A_C1,3 class(f2) （3）調(diào)取元胞內(nèi)的

13、子數(shù)組 f3=R_A_C1,1(:,1 2 5 6) （4）同時(shí)取多個(gè)元胞內(nèi)容 f4,f5,f6=deal(R_A_C1,3,4) deal可把輸入宗量逐個(gè)分配給輸出宗量使用。,3.2.4 元胞數(shù)組轉(zhuǎn)換函數(shù) Cnum2cell(A,dimN) %把dimN指定“維號(hào)”方向的數(shù)組元素存為C的一個(gè)元胞，當(dāng)dimN缺省時(shí)。默認(rèn)數(shù)組每個(gè)元素各存為C的一個(gè)元胞 Cmat2cell(B,M,N) %把矩陣B轉(zhuǎn)換為元胞數(shù)組C；M、N的元素?cái)?shù)分別決定C的行數(shù)、列數(shù)；M、N的元素值分別決定C中相應(yīng)位置元胞的行、列大小 Dcell2mat(C) %把一個(gè)適當(dāng)?shù)脑麛?shù)組變換為單一的矩陣,【例3.2.4-1】常用元胞

14、數(shù)組轉(zhuǎn)換函示例。 （1）num2cell 把數(shù)值數(shù)組轉(zhuǎn)換成元胞數(shù)組 rand(state,0); A=rand(2,3,2) C1=num2cell(A) %把數(shù)值數(shù)組A轉(zhuǎn)換成維數(shù)大小相同的元胞數(shù)組C1 C2=num2cell(A,1) %把“行”方向元素裝入C2的一個(gè)元胞 C3=num2cell(A,2,3) %把“列、頁(yè)”方向元素裝入C3的一個(gè)元胞區(qū),（2） mat2cell把矩陣分解成元胞數(shù)組 clear,x=zeros(4,5); x(:)=1:20 C4=mat2cell(x, 2 2, 3 2) %把數(shù)組x轉(zhuǎn)移到(22)的元胞數(shù)組C4 %數(shù)組x的分塊方式如下： %“行維”方向分成兩

15、塊，第一塊占2行，第二塊占2行 %“列維”方向分成兩塊，第一塊占3列，第二塊占2列 celldisp(C4) （3）cell2mat把元胞數(shù)組轉(zhuǎn)換成矩陣 D=cell2mat(C4(1,:) %C4的第一行子元胞數(shù)組轉(zhuǎn)換成單個(gè)矩陣,利用元胞數(shù)組創(chuàng)建復(fù)雜字符串 【例-1】元胞數(shù)組在存放和操作字符串上的應(yīng)用。 a=MATLAB 6.x; b=includes new data types:; c1=Multidimensional array; c2=User-definable data structure; c3=Cell arrays; c4=Character array;

16、c5=Function handle; c=char(c1,c2,c3,c4,c5); C=a;b;c; disp(C1:2) disp( ) disp(C3),3.3 構(gòu)架數(shù)組 構(gòu)架數(shù)組的基本組分(Element)是構(gòu)架(Structure) 。數(shù)組中的每個(gè)構(gòu)架是平等的，它們以下標(biāo)區(qū)分。構(gòu)架必須在劃分“域”后才能使用。數(shù)據(jù)不能直接存放于構(gòu)架，而只能存放在域中。構(gòu)架的域可以存放任何類(lèi)型、任何大小的數(shù)組(如任意維數(shù)數(shù)值數(shù)組、字符串?dāng)?shù)組、符號(hào)對(duì)象等)。而且，不同構(gòu)架的同名域中存放的內(nèi)容可以不同。 與數(shù)值數(shù)組一樣，構(gòu)架數(shù)組維數(shù)不受限制，可以是一維、二維或更高維，不過(guò)一維構(gòu)架數(shù)組用得最多。構(gòu)架數(shù)組對(duì)構(gòu)

17、架的編址方法也有單下標(biāo)編址合全下標(biāo)編址兩種。,3.3.1 構(gòu)架數(shù)組的創(chuàng)建和顯示 1 直接創(chuàng)建法及顯示 【例-1】本例通過(guò)溫室數(shù)據(jù)（包括溫室名、容積、溫度、濕度等）演示：?jiǎn)螛?gòu)架的創(chuàng)建和顯示。 （1）直接對(duì)域賦值法產(chǎn)生“單構(gòu)架”數(shù)組，即(11)構(gòu)架數(shù)組 green_=一號(hào)房; green_house.volume=2000立方米; green_house.parameter.temperature= 31.2 30.4 31.6 28.7 29.7 31.1 30.9 29.6; green_house.parameter.humidity= 62.1 59.5

18、57.7 61.5 62.0 61.9 59.2 57.5;,（2）顯示“單構(gòu)架”結(jié)構(gòu)和內(nèi)容 green_house%顯示單構(gòu)架結(jié)構(gòu) green_house.parameter %顯示parameter域中內(nèi)容 green_house.parameter.temperature %顯示temperature域中的內(nèi)容,【例-2】本例演示構(gòu)架數(shù)組的創(chuàng)建和顯示，并利用構(gòu)架數(shù)組保存一個(gè)溫室群的數(shù)據(jù)。（1）直接對(duì)域賦值法“構(gòu)架數(shù)組” green_house(2,3).name=六號(hào)房; %產(chǎn)生(23)構(gòu)架數(shù)組 （2）顯示構(gòu)架數(shù)組的結(jié)構(gòu)和構(gòu)架元素的內(nèi)容 green_house %顯示構(gòu)架數(shù)

19、組的結(jié)構(gòu):構(gòu)架行列數(shù)；構(gòu)架的域 green_house(2,3) %顯示元素構(gòu)架的結(jié)構(gòu)：域；是否有子域,2 利用構(gòu)造函數(shù)創(chuàng)建構(gòu)架數(shù)組 【例-1】利用構(gòu)造函數(shù)struct，建立溫室群的數(shù)據(jù)庫(kù)。 （1）struct預(yù)建空構(gòu)架數(shù)組方法之一 a=cell(2,3); green_house_1=struct(name,a,volume,a,parameter,a(1,2) （2） struct預(yù)建空構(gòu)架數(shù)組方法之二 green_house_2=struct(name,a,volume,parameter,),（3） struct預(yù)建空構(gòu)架數(shù)組方法之三 green_hopuse_3(2,3

20、)=struct(name,volume,parameter, ) （4） struct預(yù)建空構(gòu)架數(shù)組方法之四 a1=六號(hào)房;a2=3200立方米; green_house_4(2,3)=struct(name,a1,volume,a2,parameter,); T6=31.2,30.4,31.6,28.7;29.7,31.1,30.9,29.6;green_house_4(2,3).parameter.temperature=T6; green_house_4,概括介紹fieldnames、getfield和setfield指令的基本使用格式 FN=fieldnames(S_n) %獲得構(gòu)架

21、域名 FC=getfield(S_n,S_index,f_name,f_index) %獲得具體構(gòu)架域中的內(nèi)容 S_n=setfield(S_n,S_index,f_name,f_index,value) %設(shè)置具體構(gòu)架域中的內(nèi)容 說(shuō)明： Fieldnames函數(shù)輸出一維元胞數(shù)組FN，它的每個(gè)元胞被S_n的每個(gè)域名賦值 Getfield函數(shù)輸出的FC是具體構(gòu)架域中的內(nèi)容。,Setfield函數(shù)輸出的仍是構(gòu)架數(shù)組本身，只是它的某些域被重置了。 S_n 可以是構(gòu)架數(shù)組名，或由編址的元素構(gòu)架 S_index 當(dāng)S_n為構(gòu)架數(shù)組時(shí)，S_index用來(lái)指定元素構(gòu)架的下標(biāo)。 S_index 必須是元胞數(shù)組

22、形式 f_name 指定的域名，必須是字符串 f_index 用來(lái)指定域中數(shù)組的下標(biāo)。 f_index 必須是元胞數(shù)組形式。 value 是設(shè)置值,【例3.3.2-1】本例目的： 一、演示函數(shù)fieldnames , getfield , setfield的使用方法； 二、讓讀者感受到構(gòu)架數(shù)組對(duì)應(yīng)用工具包的影響； 三、演示struct函數(shù)把“對(duì)象”轉(zhuǎn)換為構(gòu)架的應(yīng)用。 本例為獲得一個(gè)演練的構(gòu)架，借助Toolbox control 工具包中的tf函數(shù)，先產(chǎn)生一個(gè)用傳遞函數(shù)描寫(xiě)的LTI線(xiàn)性時(shí)不變2輸入2輸出系統(tǒng),（1）產(chǎn)生2輸入2輸出系統(tǒng)的傳遞函數(shù)陣“對(duì)象” Stf=tf(3,2;4 1,1,1 3

23、 2,1 1 1;1 2 2 1,1 0) （2）為本例演示，把上述的LTI對(duì)象Stf轉(zhuǎn)換為構(gòu)架 SSTF=struct(Stf) %把對(duì)象轉(zhuǎn)換成構(gòu)架，并顯示構(gòu)架的組成 （3）獲得構(gòu)架數(shù)組SSTF的域名 FN=fieldnames(SSTF) %獲得域名元胞數(shù)組FN class(FN) %檢查FN的類(lèi)別,（4）獲取SSTF.den(2,1)域的內(nèi)容 FC=getfield(SSTF,den,2,1) %相當(dāng)于FCSSTF.den(2,1) FC1 %與celldisp(FC)的作用大致相當(dāng) poly2str(FC1,s) %為了把多項(xiàng)式顯示成習(xí)慣的形式 （5）重新設(shè)置SSTF.mum(2,1)

24、域的內(nèi)容 SSTF.num2,1 SSTF=setfield(SSTF,num,2,1,1 3 1); SSTF.num2,1,3.3.3 構(gòu)架數(shù)組操作深入 1 構(gòu)架數(shù)組的擴(kuò)充和收縮 【例-1】本例演示構(gòu)架數(shù)組SSTF的擴(kuò)充和收縮。（本例以例3.3.2-1的運(yùn)行為基礎(chǔ)。） （1）原構(gòu)架是一個(gè)“單構(gòu)架” size(SSTF) （2）演示構(gòu)架的擴(kuò)充 SSTF(2,2)=struct(tf(1,1 1) size(SSTF) （3）演示構(gòu)架數(shù)組的收縮：刪除構(gòu)架數(shù)組的第1行 SSTF(1,:)= S22n=SSTF(1,2).num, S22d=SSTF(1,2).den printsy

25、s(S22n1,S22d1),2 增添域和刪除域 【例-1】對(duì)構(gòu)架數(shù)組green_house進(jìn)行域的增添和刪減操作。 （1）創(chuàng)建構(gòu)架數(shù)組 clear, for k=1:10; department(k).number=No.,int2str(k) end （2）添加域：在數(shù)組中任何一個(gè)構(gòu)架上進(jìn)行的域增添操作，其影響遍及整個(gè)構(gòu)架數(shù)組 department(1).teacher=40; department(1).student=300; department(1).PC_computer=40; department,（3）添加子域的操作只影響被操作的那個(gè)具體構(gòu)架，而不影響整個(gè)構(gòu)架

26、數(shù)組 department(2).teacher.male=35; department(2).teacher.female=13; D2T=department(2).teacher %第2構(gòu)架teacher域包含兩個(gè)子域 D1T=department(1).teacher %第1構(gòu)架teacher域僅是一個(gè)數(shù) （4）刪除子域的操作只影響被操作的那個(gè)具體構(gòu)架，而不影響整個(gè)構(gòu)架數(shù)組 department(2).teacher=rmfield(department(2).teacher,male); department(2).teacher,（5）刪除域的操作是對(duì)整個(gè)構(gòu)架數(shù)組實(shí)施的 depar

27、tment=rmfield(department,student) department=rmfield(department,teacher;PC_computer) 說(shuō)明： 構(gòu)架數(shù)組域的增添操作采用賦值法進(jìn)行比較簡(jiǎn)單 構(gòu)架數(shù)組域的刪減操作只能靠rmfield指令實(shí)現(xiàn)。 對(duì)子域的操作都是對(duì)具體指定的構(gòu)架實(shí)施的，而不影響整個(gè)構(gòu)架數(shù)組,3 數(shù)值運(yùn)算操作和函數(shù)對(duì)構(gòu)架數(shù)組的應(yīng)用 【例-1】數(shù)值運(yùn)算操作和函數(shù)在構(gòu)架域上的作用。 n_ex=5; for k=1:n_ex, ex(k).f=(k-1)*n_ex+1:5; end ex disp(blanks(10) 構(gòu)架域中內(nèi)容) for

28、k=1:n_ex,disp(ex(k).f), end,class(ex(1).f) sum_f=zeros(1,5); for k=1:n_ex, sum_f=sum_f+ex(k).f; end,sum_f disp(blanks(20) ex.f的平方根值) For k=1:n_ex, disp(sqrt(ex(k).f), end,3.3.4 構(gòu)架數(shù)組和元胞數(shù)組之間的轉(zhuǎn)換 構(gòu)架數(shù)組和元胞數(shù)組之間的轉(zhuǎn)換函數(shù)有struct2cell和cell2struct struct2cell在轉(zhuǎn)換時(shí)，總把構(gòu)架數(shù)組的“域”轉(zhuǎn)換為元胞數(shù)組的“行”。而所得元胞數(shù)組的第二、三等維分別是原構(gòu)架數(shù)組的第一、二等維。原構(gòu)架數(shù)組中的子域，將仍被當(dāng)作子構(gòu)架存放到新的元胞數(shù)組中。 在使用cell2struct把元胞數(shù)組轉(zhuǎn)換成構(gòu)架數(shù)組前，必須先作一抉擇：究竟把“哪一維”轉(zhuǎn)換為“域”。在抉擇確定后，還需要給出域名字符串。,【例3.3.4-1】指令struct2cell和cell2struct的使用。 （1）創(chuàng)建“兩個(gè)”帶域的（15）構(gòu)架數(shù)組 for k=1:5, ex(k).s=No. int2str(k); ex(k).f=(k-1)*5+1:5; end （2）顯示構(gòu)架數(shù)組的內(nèi)容 fprintf(%sn,ex.s域的內(nèi)容); fprintf(%s,b