实验三MATLAB字符串元胞和构架数组.docx
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实验三MATLAB字符串元胞和构架数组
实验三字符串、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)
b='S'
class(b)
b_s=size(b)
whos
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.'
(2)
size(a)
(3)
a14=a(1:
4)
ra=a(end:
-1:
1)
(4)
ascii_a=double(a)
char(ascii_a)
(5)
w=find(a>='a'&a<='z');
ascii_a(w)=ascii_a(w)-32;
char(ascii_a)
(6)
A='这是一个算例。
';
A_s=size(A)
A56=A([56])
ASCII_A=double(A)
char(ASCII_A)
(7)
b='Example''3.1.2-1'''
(8)
ab=[a(1:
7),'',b,'.']
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.']
size(S)
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.')
S2=str2mat('这','字符','串数组','','由4行组成')
S3=strvcat('这','字符','串数组','','由4行组成')
size(S3)
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)
(2)
rand('state',0)
B=rand(2,4);
B3=num2str(B,3)
(3)
B_str=mat2str(B,4)
Expression=['exp(-',B_str,')'];
eval(Expression)
【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>
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)
fprintf('%.5g\\',a)
s_sscan=sscanf(s_s,'%f',[3,2])
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
(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)
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}
(2)
AC=[AC]
A_C=[A;C]
【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,:
)=[]
(2)
R_A_C=reshape(A_C,2,3)
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)
(2)
f2=R_A_C{1,3}
class(f2)
(3)
f3=R_A_C{1,1}(:
[1256])
(4)
[f4,f5,f6]=deal(R_A_C{[1,3,4]})
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)
C2=num2cell(A,1)
C3=num2cell(A,[2,3])
(2)
clear,x=zeros(4,5);
x(:
)=1:
20
C4=mat2cell(x,[22],[32])
celldisp(C4)
(3)
D=cell2mat(C4(1,:
))
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.parameter%<6>
green_house.parameter.temperature%<7>
【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(2,3)%<3>
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>
(2)
green_house_2=struct('name',a,'volume',[],'parameter',[])%<3>
(3)
green_hopuse_3(2,3)=struct('name',[],'volume',[],'parameter',[])%<4>
(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
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]})
(2)
SSTF=struct(Stf)
(3)
FN=fieldnames(SSTF)
class(FN)
(4)
FC=getfield(SSTF,'den',{2,1})
FC{1}
poly2str(FC{1},'s')
(5)
SSTF.num{2,1}
SSTF=setfield(SSTF,'num',{2,1},{[131]});
SSTF.num{2,1}
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)
(2)
SSTF(2,2)=struct(tf(1,[11]))
size(SSTF)
(3)
SSTF(1,:
)=[]
S22n=SSTF(1,2).num,S22d=SSTF(1,2).den
printsys(S22n{1},S22d{1})
3.3.3.2增添域和删除域
【例3.3.3.2-1】对构架数组green_house进行域的增添和删减操作。
(1)
clear,fork=1:
10;department(k).number=['No.',int2str(k)];end
department
(2)
department
(1).teacher=40;department
(1).student=300;
department
(1).PC_computer=40;
department
(3)
department
(2).teacher.male=35;department
(2).teacher.female=13;
D2T=department
(2).teacher%第2构架teacher域包含两个子域
D1T=department
(1).teacher%第1构架teacher域仅是一个数
(4)
department
(2).teacher=rmfield(department
(2).teacher,'male');
department
(2).teacher
(5)
department=rmfield(department,'student')
department=rmfield(department,{'teacher';'PC_computer'})
3.3.3.3数值运算操作和函数对构架数组的应用
【例3.3.3.3-1】数值运算操作和函数在构架域上的作用。
n_ex=5;
fork=1:
n_ex,ex(k).f=(k-1)*n_ex+[1:
5];end
ex
%
disp([blanks(10)'构架域中内容'])
fork=1:
n_ex,disp(ex(k).f),end
class(ex
(1).f)
%
sum_f=zeros(1,5);
fork=1:
n_ex,sum_f=sum_f+ex(k).f;end,sum_f
%
disp([blanks(20)'ex.f的平方根值'])
fork=1:
n_ex,disp(sqrt(ex(k).f)),end
3.3.4构架数组和元胞数组之间的转换
【例3.3.4-1】指令struct2cell和cell2struct的使用。
(1)
fork=1:
5,ex(k).s=['No.'int2str(k)];ex(k).f=(k-1)*5+[1:
5];end
(2)
fprintf('%s\n','ex.s域的内容');fprintf('%s\',blanks(4))
fork=1:
5;fprintf('%s\\',[ex(k).sblanks
(1)]);end
fprintf('%s\n',blanks
(1)),fprintf('%s\n','ex.f域的内容')
fork=1:
5;disp(ex(k).f);end
(3)
C_ex=struct2cell(ex);
size(C_ex)
fprintf('%s\',[C_ex{1,1,1},blanks(3)])
fprintf('%5g\',C_ex{2,1,1})
(4)
FS={'S_char';'F_num'};
EX1=cell2struct(C_ex,FS,1)
EX1
(1)
(5)
EX2=cell2struct(C_ex,'xx',2)
(6)
YY=strvcat('y1','y2','y3','y4','y5');EX3=cell2struct(C_ex,YY,3)
EX3
(1)
EX3
(2)
【例3.3.4-2】带子域的构架数组转换为元胞数组。
本例中的ex构架数组由例3.3.4-1生成,然后再运行以下程序。
ex(1,1).s
%
ex(1,1).s.sub='SUB1';
ex(3,1).s.sub='SUB3';
ex(3,1).s.num=1/3;
ex(1,1).s
ex(3,1).s
C_ex_sub=struct2cell(ex)
size(C_ex_sub)
C_ex_sub{1,1,1}
C_ex_sub{1,3,1}
3.4关于数据类型的归纳性说明
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- 关 键 词:
- 实验三 MATLAB字符串元胞和构架数组 实验 MATLAB 字符串 构架 数组