matlab字符串数组.docx

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matlab字符串数组

第三章字符串、元胞和构架数组

MATLAB6.x版的内建数据类型（Built-indatatype）就有5种以上，此外还有许多其他专门设计的类（Class），如符号类、内联函数类、控制工具包中的线性时不变模型类、神经网络类等。

就程序设计而言，MATLAB6.x版采用了面向对象编程技术。

数据和编程的改变使用户能更简捷而自然地解决复杂的计算问题（如符号计算问题、多变量控制系统问题、神经网络问题）。

本章内容根据MATLAB6.5编写，但绝大部分内容适用于其他MATLAB6.x版本。

第二章介绍了数值数组（NumericArray），这是读者比较熟悉的数据类型。

本章将集中讲述另外三类数据：

字符串数组（CharacterStringArray）、元胞数组（Cellarray）和构架数组（Structurearray）。

它们之间的基本差别见表3-1。

表3-1四种数据类型基本构成比较表

数组类型

基本组分

组分内涵

基本组分占用字节数

数值数组

元素

双精度实数标量

或双精度复数标量

8

16

字符串数组

元素

字符

2

元胞数组

元胞

可以存放任何类型、任何大小的数据。

不定

构架数组

构架

只有挂接在构架上的“域”才能存放数据。

数据可以是任何类型、任何大小。

不定

3.1字符串数组

3.1.1字符串入门

【例3.1.1-1】先请读者实际操作本例，以体会数值量与字符串的区别。

clear

a=12345.6789

class（a）

a_s=size（a）

a=

1.2346e+004

ans=

double

a_s=

11

b='S'

class（b）

b_s=size（b）

b=

S

ans=

char

b_s=

11

whos

NameSizeBytesClass

a1x18doublearray

a_s1x216doublearray

ans1x48chararray

b1x12chararray

b_s1x216doublearray

Grandtotalis10elementsusing50bytes

3.1.2串数组的属性和标识

【例3.1.2-1】本例演示：

串的基本属性、标识和简单操作。

（1）

a='Thisisanexample.'

a=

Thisisanexample.

（2）

size（a）

ans=

119

（3）

a14=a（1:

4）

ra=a（end:

-1:

1）

a14=

This

ra=

.elpmaxenasisihT

（4）

ascii_a=double（a）

ascii_a=

Columns1through12

8410410511532105115329711032101

Columns13through19

1209710911210810146

char（ascii_a）

ans=

Thisisanexample.

（5）

w=find（a>='a'&a<='z'）;

ascii_a（w）=ascii_a（w）-32;

char（ascii_a）

ans=

THISISANEXAMPLE.

（6）

A='这是一个算例。

';

A_s=size（A）

A56=A（[56]）

ASCII_A=double（A）

A_s=

17

A56=

算例

ASCII_A=

Columns1through6

547545191153947473505219549405

Column7

41379

char（ASCII_A）

ans=

这是一个算例。

（7）

b='Example''3.1.2-1'''

b=

Example'3.1.2-1'

（8）

ab=[a（1:

7）,'',b,'.']

ab=

ThisisExample'3.1.2-1'.

3.1.3复杂串数组的创建

3.1.3.1多行串数组的直接创建

【例3.1.3.1-1】多行串数组的直接输入示例。

clear

S=['Thisstringarray'

'hasmultiplerows.']

S=

Thisstringarray

hasmultiplerows.

size（S）

ans=

218

3.1.3.2利用串操作函数创建多行串数组

【例3.1.3.2-1】演示：

用专门函数char,str2mat,strvcat创建多行串数组示例。

S1=char（'Thisstringarray','hastworows.'）

S1=

Thisstringarray

hastworows.

S2=str2mat（'这','字符','串数组','','由4行组成'）

S2=

这

字符

串数组

由4行组成

S3=strvcat（'这','字符','串数组','','由4行组成'）

S3=

这

字符

串数组

由4行组成

size（S3）

ans=

55

3.1.3.3转换函数产生数码字符串

【例3.1.3.3-1】最常用的数组/字符串转换函数int2str,num2str,mat2str示例。

（1）

A=eye（2,4）;

A_str1=int2str（A）

A_str1=

1000

0100

（2）

rand（'state',0）

B=rand（2,4）;

B3=num2str（B,3）

B3=

0.950.6070.8910.456

0.2310.4860.7620.0185

（3）

B_str=mat2str（B,4）

B_str=

[0.95010.60680.89130.4565;0.23110.4860.76210.0185]

Expression=['exp（-',B_str,'）'];

eval（Expression）

ans=

0.38670.54510.41010.6335

0.79370.61510.46670.9817

【例3.1.3.3-2】综合例题：

在MATLAB计算生成的图形上标出图名和最大值点坐标。

clear

a=2;

w=3;

t=0:

0.01:

10;

y=exp（-a*t）.*sin（w*t）;

[y_max,i_max]=max（y）;

t_text=['t=',num2str（t（i_max））];%<7>

y_text=['y=',num2str（y_max）];%<8>

max_text=char（'maximum',t_text,y_text）;%<9>

%

tit=['y=exp（-',num2str（a）,'t）*sin（',num2str（w）,'t）'];%<11>

plot（t,zeros（size（t））,'k'）

holdon

plot（t,y,'b'）

plot（t（i_max）,y_max,'r.','MarkerSize',20）

text（t（i_max）+0.3,y_max+0.05,max_text）%<16>

title（tit）,xlabel（'t'）,ylabel（'y'）,holdoff

图3.1-1

3.1.3.4利用元胞数组创建复杂字符串

【例3.1.3.4-1】元胞数组在存放和操作字符串上的应用。

a='MATLAB6.x';b='includesnewdatatypes:

';

c1='◆Multidimensionalarray';c2='◆User-definabledatastructure';

c3='◆Cellarrays';c4='◆Characterarray';

c5='◆Functionhandle';

c=char（c1,c2,c3,c4,c5）;

C={a;b;c};%<5>

disp（[C{1:

2}]）%<6>

disp（''）%

disp（C{3}）%<8>

MATLAB6.xincludesnewdatatypes:

◆Multidimensionalarray

◆User-definabledatastructure

◆Cellarrays

◆Characterarray

◆Functionhandle

3.1.4串转换函数

【例3.1.4-1】fprintf,sprintf,sscanf的用法示例。

rand（'state',0）;a=rand（2,2）;

s1=num2str（a）

s_s=sprintf（'%.10e\n',a）

s1=

0.950130.60684

0.231140.48598

s_s=

9.5012928515e-001

2.3113851357e-001

6.0684258354e-001

4.8598246871e-001

fprintf（'%.5g\\',a）

0.95013\0.23114\0.60684\0.48598\

s_sscan=sscanf（s_s,'%f',[3,2]）

s_sscan=

0.95010.4860

0.23110

0.60680

3.1.5串操作函数

3.2元胞数组

3.2.1元胞数组的创建和显示

3.2.1.1元胞标识寻访和内容编址寻访的不同

3.2.1.2元胞数组的创建和显示

【例3.2.1.2-1】本例演示：

元胞数组的创建。

C_str=char（'这是','元胞数组创建算例1'）;

R=reshape（1:

9,3,3）;

Cn=[1+2i];

S_sym=sym（'sin（-3*t）*exp（-t）'）;

（1）直接创建法之一

A（1,1）={C_str};A（1,2）={R};A（2,1）={Cn};A（2,2）={S_sym};

A

A=

[2x10char][3x3double]

[1.0000+2.0000i][1x1sym]

（2）直接创建法之二

B{1,1}=C_str;B{1,2}=R;B{2,1}=Cn;B{2,2}=S_sym;

celldisp（B）

B{1,1}=

这是

元胞数组创建算例1

B{2,1}=

1.0000+2.0000i

B{1,2}=

147

258

369

B{2,2}=

sin（-3*t）*exp（-t）

3.2.2元胞数组的扩充、收缩和重组

【例3.2.2-1】元胞数组的扩充。

（1）

C=cell

（2）;

C（:

1）={char（'Another','textstring'）;10:

-1:

1}

C=

[2x11char][]

[1x10double][]

（2）

AC=[AC]

A_C=[A;C]

AC=

[2x10char][3x3double][2x11char][]

[1.0000+2.0000i][1x1sym][1x10double][]

A_C=

[2x10char][3x3double]

[1.0000+2.0000i][1x1sym]

[2x11char][]

[1x10double][]

【例3.2.2-2】cellplot能用图形形象化地表示元胞数组的内容。

（A_C取自上例）

cellplot（A_C,'legend'）

图3.2-1

【例3.2.2-3】元胞数组的收缩和重组。

（1）

A_C（3,:

）=[]

A_C=

[2x10char][3x3double]

[1.0000+2.0000i][1x1sym]

[1x10double][]

（2）

R_A_C=reshape（A_C,2,3）

R_A_C=

[2x10char][1x10double][1x1sym]

[1.0000+2.0000i][3x3double][]

3.2.3元胞数组内容的调取

【例3.2.3-1】元胞数组内容的调取示例。

（1）

f1=R_A_C（1,3）

class（f1）

f1=

[1x1sym]

ans=

cell

（2）

f2=R_A_C{1,3}

class（f2）

f2=

sin（-3*t）*exp（-t）

ans=

sym

（3）

f3=R_A_C{1,1}（:

[1256]）

f3=

这是

元胞创建

（4）

[f4,f5,f6]=deal（R_A_C{[1,3,4]}）

f4=

这是

元胞数组创建算例1

f5=

10987654321

f6=

147

258

369

3.2.4元胞数组转换函数

【例3.2.4-1】常用元胞数组转换函示例。

（1）num2cell把数值数组转换成元胞数组

rand（'state',0）;

A=rand（2,3,2）

C1=num2cell（A）

A（:

:

1）=

0.95010.60680.8913

0.23110.48600.7621

A（:

:

2）=

0.45650.82140.6154

0.01850.44470.7919

C1（:

:

1）=

[0.9501][0.6068][0.8913]

[0.2311][0.4860][0.7621]

C1（:

:

2）=

[0.4565][0.8214][0.6154]

[0.0185][0.4447][0.7919]

C2=num2cell（A,1）

C2（:

:

1）=

[2x1double][2x1double][2x1double]

C2（:

:

2）=

[2x1double][2x1double][2x1double]

C3=num2cell（A,[2,3]）

C3=

[1x3x2double]

[1x3x2double]

（2）

clear,x=zeros（4,5）;

x（:

）=1:

20

C4=mat2cell（x,[22],[32]）

celldisp（C4）

x=

1591317

26101418

37111519

48121620

C4=

[2x3double][2x2double]

[2x3double][2x2double]

C4{1,1}=

159

2610

C4{2,1}=

3711

4812

C4{1,2}=

1317

1418

C4{2,2}=

1519

1620

（3）

D=cell2mat（C4（1,:

））

D=

1591317

26101418

3.3构架数组

3.3.1构架数组的创建和显示

3.3.1.1直接创建法及显示

【例3.3.1.1-1】本例通过温室数据（包括温室名、容积、温度、湿度等）演示：

单构架的创建和显示。

（1）

green_house.name='一号房';%<1>

green_house.volume='2000立方米';%<2>

green_house.parameter.temperature=[31.230.431.628.7

29.731.130.929.6];%<3>

green_house.parameter.humidity=[62.159.557.761.5

62.061.959.257.5];%<4>

（2）显示“单构架”结构和内容

green_house%<5>

green_house=

name:

'一号房'

volume:

'2000立方米'

parameter:

[1x1struct]

green_house.parameter%<6>

ans=

temperature:

[2x4double]

humidity:

[2x4double]

green_house.parameter.temperature%<7>

ans=

31.200030.400031.600028.7000

29.700031.100030.900029.6000

【例3.3.1.1-2】本例演示构架数组的创建和显示，并利用构架数组保存一个温室群的数据。

本例的运行以例3.3.1.1-1为先导。

（1）

green_house（2,3）.name='六号房';%<1>

（2）

green_house%<2>

green_house=

2x3structarraywithfields:

name

volume

parameter

green_house（2,3）%<3>

ans=

name:

'六号房'

volume:

[]

parameter:

[]

3.3.1.2利用构造函数创建构架数组

【例3.3.1.2-1】利用构造函数struct，建立温室群的数据库。

（1）

a=cell（2,3）;

green_house_1=struct（'name',a,'volume',a,'parameter',a（1,2））%<2>

green_house_1=

2x3structarraywithfields:

name

volume

parameter

（2）

green_house_2=struct（'name',a,'volume',[],'parameter',[]）%<3>

green_house_2=

2x3structarraywithfields:

name

volume

parameter

（3）

green_hopuse_3（2,3）=struct（'name',[],'volume',[],'parameter',[]）%<4>

green_hopuse_3=

2x3structarraywithfields:

name

volume

parameter

（4）

a1={'六号房'};a2={'3200立方米'};

green_house_4（2,3）=struct（'name',a1,'volume',a2,'parameter',[]）;%<6>

T6=[31.2,30.4,31.6,28.7;29.7,31.1,30.9,29.6];%<7>

green_house_4（2,3）.parameter.temperature=T6;%<8>

green_house_4

green_house_4=

2x3structarraywithfields:

name

volume

parameter

3.3.2构架数组域中内容的调取和设置

【例3.3.2-1】本例目的：

一，演示函数fieldnames,getfield,setfield的使用方法；二，让读者感受到构架数组对应用工具包的影响；三，演示struct函数把“对象”转换为构架的应用。

本例为获得一个演练的构架，借助Toolboxcontrol工具包中的tf函数，先产生一个用传递函数描写的LTI线性时不变2输入2输出系统

。

（1）

Stf=tf（{3,2;[41],1},{[132],[111];[1221],[10]}）

Transferfunctionfrominput1tooutput...

3

#1:

-------------

s^2+3s+2

4s+1

#2:

---------------------

s^3+2s^2+2s+1

Transferfunctionfrominput2tooutput...

2

#1:

-----------

s^2+s+1

1

#2:

-

s

（2）

SSTF=struct（Stf）

SSTF=

num:

{2x2cell}

den:

{2x2cell}

Variable:

's'

lti:

[1x1lti]

（3）

FN=fieldnames（SSTF）

class（FN）

FN=

'num'

'den'

'Variable'

'lti'

ans=

cell

（4）

FC=getfield（SSTF,'den',{2,1}）

FC{1}

poly2str（FC{1},'s'）

FC=

[1x4double]

ans=

1221

ans=

s^3+2s^2+2s+1

（5）

SSTF.num{2,1}

SSTF=setfield（SSTF,'num',{2,1},{[131]}）;

SSTF.num{2,1}

ans=

0041

ans=

131

3.3.3构架数组操作深入

3.3.3.1构架数组的扩充和收缩

【例3.3.3.1-1】本例演示构架数组SSTF的扩充和收缩。

（本例以例3.3.2-1的运行为基础。

）

（1）

size（SSTF）

ans=

11

（2）

SSTF（2,2）=struct（tf（1,[11]））

size（SSTF）

SSTF=

2x2structarraywithfields:

num