matlab中如何利用向量作為矩陣索引訪問相應元素

2021-03-07 04:53:52 字數 8006 閱讀 9260

1樓:三翼熾天使

n維矩陣有兩個下標,n維向量只能提供一個下標。當然你可以採用單下標訪問方式。

比如a(a)顯示的結果是a矩陣的第1,3,4……個元素;

而a(1,a)顯示的是a(1,1),a(1,3),a(1,4)……的結果。

matlab中陣列元素引用有三種方法:

1.下標法(subscripts)

2.索引法(index)

3.布林法(boolean)

在使用這三種方法之前,大家頭腦一定要清晰的記住,matlab中陣列元素是按列儲存(與fortran一樣),比如說下面的二維陣列

a=8 1 6

3 5 7

4 9 2

matlab的儲存順序是8,3,4,1,5,9,6,7,2,也就是說先行後列,對於3維陣列呢,就是先行後列再頁

對應個元素的索引和下標分別為

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)

從上面的例子中已經很清晰的說明了下標和索引的區別了,也就是說matlab為沒有個元素分配了一個唯一識別的id(即index)

1.下標法引用

a(ii,jj):其中ii和jj可以是一維向量、標量、「:」號或者「end」

大家對下標估計比較熟悉,由於在c語言中接觸過,但是我這裡需要強調的是,matlab的下標是可以多行多列同時引用的,而像c語言等一次只能引用一個,比如

a(2:3,3:-1:1)表示引用陣列中的2~3行,3~1列對應的元素

a(:,end)表示引用最後一列元素,「:」表示所有列或行,「end」表示最後一列或列,「end-n」表示倒數第n行或列

a(1,end-1)表示引用第1行倒數第2個元素

a([2 1 3 3],[1 1 2 2 1])表示引用按兩個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列對應的元素

>>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 =67

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 4

2.索引法引用(說白了索引就是儲存順序)

a(index):index可以是任意的陣列,index的元素必須是正整數,且不大於numel(a),返回的是一個尺寸與index一樣的陣列

下標和索引之間可以通過ind2sub和sub2ind函式相互轉換,具體可以看幫助,很簡單

[i,j] = ind2sub(siz,ind)

ind = sub2ind(siz,i,j)

還有使用a(:)就可以將陣列a轉換為列向量

a(8):表示引用a的第8個元素

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個元素,返回與index尺寸相同的陣列,也就是說size(b)=size(index)

a([2 5 9;1 1 1;8 5 6]):返回的時侯是一個3*3的矩陣

>>a=magic(5)%括號中為索引值

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 24

3.布林法引用

a(x):x是一個有0和1組成布林型資料,且size(a)=size(x),對應位置為1則留下該資料,0則去掉,最後按a中的儲存順序,返回一個列向量

假如說a是3*3的陣列

a(logical([1 0 0;0 1 0;0 0 1])):表示引用了陣列a的對角線元素,注意必須使用logical將0/1陣列轉換為布林型

>>a=magic(3)%生成一個3*3的陣列

a=8 1 6

3 5 7

4 9 2

>>x=logical([1 1 0;0 1 1;1 0 1])%將double轉化為boolean型資料

x =1 1 0

0 1 1

1 0 1

>>a(x)%引用對應位置為1的資料,返回列向量

ans =84

1572

>>x=a>5%是有了比較語句,返回布林型資料,對應位置資料大於5的為1,否則為0

x =1 0 1

0 0 1

0 1 0

>>a(x)%返回大於a中大於5的元素,其實該命令可以一次性執行a(a>5)或者find(a>5),前者返回具體元素,後者返回大於5的資料的索引值

ans =89

67>>a(a>5)%一次性執行上面的命令

ans =89

67>>indx=find(a>5)%查詢a中對於5的元素,返回它們的索引(index)值,此時我們可以通過a(index)返回具體的元素

index =16

78增加內容

1、向量的建立

1)直接輸入:

行向量:a=[1,2,3,4,5]

列向量:a=[1;2;3;4;5]

2)用「:」生成向量

a=j:k 生成的行向量是a=[j,j+1,…,k]

a=j:d:k 生成行向量a=[j,j+d,…,j+m*d],m=fix((k-j)/d)

3)函式linspace 用來生成資料按等差形式排列的行向量

x=linspace(x1,x2):在x1和x2間生成100個線性分佈的資料,相鄰的兩個資料的差保持不變。構成等差數列。

x=linspace(x1,x2,n): 在x1和x2間生成n個線性分佈的資料,相鄰的兩個資料的差保持不變。構成等差數列。

4)函式logspace用來生成等比形式排列的行向量

x=logspace(x1,x2) 在x1和x2之間生成50個對數等分資料的行向量。構成等比數列,數列的第一項x(1)=10x1,x(50)=10x2

x=logspace(x1,x2,n) 在x1和x2之間生成n個對數等分資料的行向量。構成等比數列,數列的第一項x(1)=10x1,x(n)=10x2

注:向量的的轉置:x=(0,5)』

2、矩陣的建立

1)直接輸入:將資料括在中,同一行的元素用空格或逗號隔開,每一行可以用回車或是分號結束

如:a=[1,2,3;3,4,5],執行後:

a =1 2 3

3 4 5

2)函式eye,生成單位矩陣

eye(n) :生成n*n階單位e

eye(m,n):生成m*n的矩陣e,對角線元素為1,其他為0

eye(size(a)):生成一個矩陣a大小相同的單位矩陣

eye(m,n,classname):對角線上生成的元素是1,資料型別用classname指定。其資料型別可以是:

duoble、single、int8、uint8、int16、uint16、int32、uint32 。

3)函式ones 用ones生成全1的矩陣

ones(n) : 生成n*n的全1矩陣

ones(m,n) : 生成m*n的全1矩陣

ones(size(a)) : 生成與矩陣a大小相同的全1矩陣

ones(m,n,p,…)生成m*n*p*….的全1的多維矩陣

ones(m,n,…,classname)制定資料型別為classname

4)函式zeros 函式zeros生成全0矩陣

zeros(n):生成n*n的全0矩陣

zeros(m,n:)生成m*n的全0矩陣

zeros(size(a)): 生成與矩陣a大小相同的全0矩陣

zeros (m,n,p,…)生成m*n*p*….的全0的多維矩陣

zeros (m,n,…,classname)指定資料型別為classname

5)函式rand 函式rand用來生成[0,1]之間均勻分佈的隨機函式,其呼叫格式是:

y=rand:生成一個隨機數

y=rand(n):生成n*n的隨機矩陣

y=rand(m,n):生成m*n的隨機矩陣

y=rand(size(a)):生成與矩陣a大小相同的隨機矩陣

y=rand(m,n,p,…):生成m*n*p*…的隨機數多維陣列

6)函式randn 函式rand用來生成服從正態分佈的隨機函式,其呼叫格式是:

y=randn:生成一個服從標準正態分佈的隨機數

y=randn(n):生成n*n的服從標準正態分佈的隨機矩陣

y=randn(m,n):生成m*n的服從標準正態分佈的隨機矩陣

y=randn(size(a)):生成與矩陣a大小相同的服從標準正態分佈的隨機矩陣

y=randn(m,n,p,…):生成m*n*p*…的服從標準正態分佈的隨機數多維陣列

3、矩陣元素的提取與替換

1) 單個元素的提取

如:a=[1,2,3;3,4,5],執行後:

a =1 2 3

3 4 5

輸入b=a(1,2)

b =2

2) 提取矩陣中某一行的元素,

如:a=[1,2,3;3,4,5],執行後:

a =1 2 3

3 4 5

輸入b=a(1,:)

b =1 2 3

3) 提取矩陣中某一列:

如:a=[1,2,3;3,4,5],執行後:

a =1 2 3

3 4 5

輸入b=a(:,1)

b =1

34) 提取矩陣中的多行元素

如:a=[1,2,3;3,4,5],執行後:

a =1 2 3

3 4 5

輸入b=a([1,2],:)

b =1 2 3

3 4 5

5) 提取矩陣中的多列元素

如:a=[1,2,3;3,4,5],執行後:

a =1 2 3

3 4 5

輸入b=a(:,[1,3])

b =1 3

3 5

6) 提取矩陣中多行多列交叉點上的元素

如:a=[1,2,3;3,4,5],執行後:

a =1 2 3

3 4 5

輸入b=a([1,2],[1,3])

b =1 3

3 5

7) 單個元素的替換:

如:a=[1,2,3;3,4,5],執行後:

a =1 2 3

3 4 5

輸入:a(2,3)=-1

a =1 2 3

3 4 -1

4、矩陣元素的重排和複製排列

1) 矩陣元素的重排

b=reshape(a,m,n):返回的是一個m*n矩陣b,矩陣b的元素就是矩陣a的元素,若矩陣a的元素不是m*n個則提示錯誤。

b=reshape(a,m,n,p):返回的是一個多維的陣列b,陣列b中的元素個數和矩陣a中的元素個數相等

b=reshape(a,…,,…):可以預設其中的一個維數

b=reshape(a,siz) : 由向量siz指定陣列b的維數,要求siz的各元素之積等於矩陣a的元素個數

2) 矩陣的複製排列 函式是repmat

b=repmat(a,n):返回b是一個n*n塊大小的矩陣,每一塊矩陣都是a

b=repmat(a,m,n):返回值是由m*n個塊組成的大矩陣,每一個塊都是矩陣a。

b=repmat(a,[m,n,p,…]):返回值b是一個多維陣列形式的塊,每一個塊都是矩陣a

5、矩陣的翻轉和旋轉

1)矩陣的左右翻轉 左右翻轉函式是fliplr,呼叫格式:

b=fliplr(a):將矩陣a左右翻轉成矩陣b。

輸入:a=[1,2,3;3,4,2]

a =1 2 3

3 4 2

輸入:b=fliplr(a)

b =3 2 1

2 4 3

2)矩陣上下翻轉 函式:flipud,呼叫格式:

b=flipud(a):把矩陣a上下翻轉成矩陣b

3) 多維陣列翻轉 函式:flipdim,呼叫格式:

b=flipdim(a,dim):把矩陣或多維陣列a沿指定維數翻轉成b

4) 矩陣的旋轉 函式:rot90,呼叫格式:

b=rot90(a):矩陣b是矩陣a沿逆時針方向旋轉90。得到的

b=rot90(a,k):矩陣b是矩陣a沿逆時針方向旋轉k*90。得到的(要想順時針旋轉,k取-1)

6、矩陣的生成與提取函式

1) 對角線函式 對角線函式diag既可以用來生成矩陣,又可以來提取矩陣的對角線元素,其呼叫格式:

a) a=diag(v,k):當v是有n個元素的向量,返回矩陣a是行列數為n+|k|的方陣。向量v的元素位於a的第k條對角線上。

k=0 對應主對角線,k>0對應主對角線以上,k<0對應主對角線以下。

b) a=diag(v):將向量v的元素放在方陣a的主對角線上,等同於a=diag(v,k)中k=0的情況。

c) v=diag(a,k):提取矩陣a的第k條對角線上的元素於列向量v中。

d) v=diag(a):提取矩陣a的主對角線元素於v中,這種呼叫等同於v=diag(a,k)中k=0的情況。

2) 下三角陣的提取 用函式tril,呼叫格式:

a) l=tril(a): 提取矩陣a的下三角部分

b) l=tril(a,k):提取矩陣a的第k條對角線以下部分。k=0 對應主對角線,k>0對應主對角線以上,k<0對應主對角線以下。

3) 上三角陣的提取 函式triu,呼叫格式:

a) u=triu(a): 提取矩陣a的上三角部分元素

b) u=triu(a,k): 提取矩陣a的第k條對角線以上的元素。k=0 對應主對角線,k>0對應主對角線以上,k<0對應主對角線以下。

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