matlab 矩阵引用,[教程] Matlab中矩阵、向量及数组元素的引用方法和讨论

matlab beginner,经常会遇到这样的疑问,Matlab矩阵元素引用真灵活,我都看花了眼了!还有数组、矩阵、向量、行列式有什么区别呢?

既然有需求,就有市场,那下面我们详细分析下,期望对初学者的有些启示作用。

先说说数组、矩阵、方正、行列式、向量的区别(只是个人理解,不一定准确)

至于具体的数学定义,大家可以到百度百科中查看下

1.数组(array):就是我们最熟悉的array,在Matlab可以建立任意尺寸和维数,只要你的内存足够,不够的时候会提示

我们可通过下面的函数获取数组的信息

size(A):获取数组A的尺寸(Array dimensions)

numel(A):获取数组A的元素个数(Number of elements in array)

ndims(A):获取数组A的维数(Number of array dimensions)在这里我们需要明确一点:尺寸和维数是两回事,初学者经常将它混淆,I*J*K叫做尺寸,而此时是三维数组,还有一点Matlab中没有一维数组,它将标量视为1*1的二维数组(虽然只有一个元素)还有就是Matlab中数组是按列存储的(沿袭了Fortran的用法),所以所有对数组操作的命令都是优先对列进行处理

>>A=rand(4,3,2)%随机生成一个有4*3*2的包含24个元素的三维数组

A(:,:,1) =

0.7094    0.6551    0.9597

0.7547    0.1626    0.3404

0.2760    0.1190    0.5853

0.6797    0.49840.2238

A(:,:,2) =

0.7513    0.8909    0.1493

0.2551    0.9593    0.2575

0.5060    0.5472    0.8407

0.6991    0.1386    0.2543

>>size(A)%获取数组尺度

ans =

4     3     2

>>numel(A)%获取数组元素的个数

ans =

24

>>ndims(A)%获取数组的维数

ans =

3

>>size(5),numel(5),ndims(5)%测试一个标量的上述参数:标量是1*1的包含1个元素的二维数组

ans =

1     1

ans =

1

ans =

2

2.矩阵(matrix):一般特指二维数组,其它与数组相同

3.方阵(square matrix):一般特指n*n的数组,其它与数组相同

4.行列式(determinant):方阵的det值,一般用在解线性方程组中

注意数组和行列式的区别:数组与标量相乘,是数组的每一个元素都乘以那个标量,而行列式则只有某一行(列)乘以那个标量

5.向量(vector):特指1*n或n*1的数组,前者称为行向量,后者称为列向量

Matlab中数组元素引用有三种方法:

1.下标法(subscripts)

2.索引法(index)

3.布尔法(Boolean)在使用这三种方法之前,大家头脑一定要清晰的记住,Matlab中数组元素是按列存储(与Fortran一样),比如说下面的二维数组

A=

8     1     6

3     5     7

4     9     2

Matlab的存储顺序是8,3,4,1,5,9,6,7,2,也就是说先行后列,对于3维数组呢,就是先行后列再页

对应个元素的索引和下标分别为

Element Index Subscripts

8        1      (1,1)

3        2      (2,1)

4        3      (3,1)

1        4      (1,2)

5        5      (2,2)

9        6      (3,2)

6        7      (1,3)

7        8      (2,3)

2        9      (3,3)从上面的例子中已经很清晰的说明了下标和索引的区别了,也就是说Matlab为没有个元素分配了一个唯一识别的ID(即index)1.下标法引用

A(ii,jj):其中ii和jj可以是一维向量、标量、“:”号或者“end”大家对下标估计比较熟悉,由于在C语言中接触过,但是我这里需要强调的是,Matlab的下标是可以多行多列同时引用的,而像C语言等一次只能引用一个,比如

A(2:3,3:-1:1)表示引用数组中的2~3行,3~1列对应的元素

A(:,end)表示引用最后一列元素,“:”表示所有列或行,“end”表示最后一列或列,“end-n”表示倒数第n行或列

A(1,end-1)表示引用第1行倒数第2个元素

A([2 1 3 3],[1 1 2 2 1])表示引用按两个向量引用指定的元素,即A中的第2,1,3,3行和第1,1,2,2,1列对应的元素

>>A=magic(3)

A =

8     1     6

3     5     7

4     9     2

>>A(2:3,3:-1:1)

ans =

7     5     3

2     9     4

>>A(:,end)

ans =

6

7

2

>>A(1,end-1)

ans =

1

>>A([2 1 3 3],[1 1 2 2 1])

ans =

3     3     5     5     3

8     8     1     1     8

4     4     9     9     4

4     4     9     9     42.索引法引用(说白了索引就是存储顺序)

A(index):index可以是任意的数组,index的元素必须是正整数,且不大于numel(A),返回的是一个尺寸与index一样的数组

下标和索引之间可以通过ind2sub和sub2ind函数相互转换,具体可以看帮助,很简单

[I,J] = ind2sub(siz,IND)

IND = sub2ind(siz,I,J)还有使用A(:)就可以将数组A转换为列向量

A(8):表示引用A的第8个元素

B=A([1 10 5 2 2 1 3]):表示依次引用A的第1,10,5,2,2,1,3个元素,返回与index尺寸相同的数组,也就是说size(B)=size(index)

A([2 5 9;1 1 1;8 5 6]):返回的时侯是一个3*3的矩阵

>>A=magic(5)%括号中为索引值

A =

17 (1)     24 (6)     1 (11)     8 (16)    15 (21)

23 (2)      5 (7)     7 (12)    14 (17)    16 (22)

4 (3)      6 (8)    13 (13)    20 (18)    22 (23)

10 (4)     12 (9)    19 (14)    21 (19)     3 (24)

11 (5)    18 (10)    25 (15)     2 (20)     9 (25)

>>A(8)

ans =

6

>>A([1 10 5 2 2 1 3])

ans =

17    18    11    23    23    17     4

>>A([2 5 9;1 1 1;8 5 6])

ans =

23    11    12

17    17    17

6    11    243.布尔法引用

A(X):X是一个有0和1组成布尔型数据,且size(A)=size(X),对应位置为1则留下该数据,0则去掉,最后按A中的存储顺序,返回一个列向量

假如说A是3*3的数组

A(logical([1 0 0;0 1 0;0 0 1])):表示引用了数组A的对角线元素,注意必须使用logical将0/1数组转换为布尔型

>>A=magic(3)%生成一个3*3的数组

A=

8     1     6

3     5     7

4     9     2

>>x=logical([1 1 0;0 1 1;1 0 1])%将double转化为boolean型数据

x =

1     1     0

0     1     1

1     0     1

>>A(x)%引用对应位置为1的数据,返回列向量

ans =

8

4

1

5

7

2

>>x=A>5%是有了比较语句,返回布尔型数据,对应位置数据大于5的为1,否则为0

x =

1     0     1

0     0     1

0     1     0

>>A(x)%返回大于A中大于5的元素,其实该命令可以一次性执行A(A>5)或者find(A>5),前者返回具体元素,后者返回大于5的数据的索引值

ans =

8

9

6

7

>>A(A>5)%一次性执行上面的命令

ans =

8

9

6

7

>>indx=find(A>5)%查找A中对于5的元素,返回它们的索引(index)值,此时我们可以通过A(index)返回具体的元素

index =

1

6

7

8