第2章 Matlab基本數(shù)據(jù)類型及運(yùn)算

第2章Matlab基本數(shù)據(jù)類型及運(yùn)算主要內(nèi)容概述變量和常量基本數(shù)值類型字符串結(jié)構(gòu)體基本運(yùn)算2.1概述基本數(shù)據(jù)類型數(shù)值數(shù)據(jù)：雙精度型、單精度數(shù)、帶符號(hào)整數(shù)和無符號(hào)整數(shù)邏輯類型字符數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(Structure)、單元(Cell)多維矩陣、稀疏矩陣(Sparse)矩陣是MATLAB最基本、最重要的數(shù)據(jù)對(duì)象。單個(gè)數(shù)據(jù)可以看成是矩陣的特例。2.2變量和常量變量的命名在MATLAB中，變量名是以字母開頭，后接字母、數(shù)字或下劃線的字符序列，最多19個(gè)字符。在MATLAB中，變量名區(qū)分字母的大小寫。賦值語句變量=表達(dá)式表達(dá)式變量的顯示一般地，運(yùn)算結(jié)果在命令窗口中顯示出來。如果在語句的最后加分號(hào)，那么，MATLAB僅僅執(zhí)行賦值操作，不再顯示運(yùn)算的結(jié)果。在MATLAB語句后面可以加上注釋，注釋以%開頭，后面是注釋的內(nèi)容。變量和常量例2.1

計(jì)算表達(dá)式的值，并將結(jié)果賦給變量x，然后顯示出結(jié)果。數(shù)據(jù)的輸出格式可以用format命令設(shè)置或改變數(shù)據(jù)輸出格式。format命令的格式為：format格式符format命令只影響數(shù)據(jù)輸出格式，而不影響數(shù)據(jù)的計(jì)算和存儲(chǔ)。>>x=2+sin(pi/180)x=2.0175>>%計(jì)算表達(dá)式的值變量和常量?jī)?nèi)存變量的管理顯示：who和whos這兩個(gè)命令用于顯示在MATLAB工作空間中已經(jīng)駐留的變量名清單。>>A=1A=1>>whoYourvariablesare:A>>whosNameSizeBytesClassAttributesA1x18double變量和常量刪除：clear命令用于刪除MATLAB工作空間中的變量。內(nèi)存變量文件：利用MAT文件(.mat)可以把當(dāng)前MATLAB工作空間中的一些有用變量長(zhǎng)久地保留下來。MAT文件的生成和裝入由save和load命令來完成。常用格式為：

save文件名[變量名表][-append][-ascii]

load文件名[變量名表][-ascii]

變量和常量常量常量說明ans最近運(yùn)算的結(jié)果eps浮點(diǎn)數(shù)相對(duì)精度，定義為1.0到最近浮點(diǎn)數(shù)的距離realmaxMATLAB能表示的實(shí)數(shù)的最大絕對(duì)值realminMATLAB能表示的實(shí)數(shù)的最小絕對(duì)值pi圓周率的近似值3.1415926i，j復(fù)數(shù)的虛部數(shù)據(jù)最小單位inf

或Inf表示正無大,定義為1/0NaN或nan非數(shù)，它產(chǎn)生于0×

，0/0，

/

等運(yùn)算變量和常量eps、realmax、realmin

三個(gè)常量具體的數(shù)值與運(yùn)行MATLAB的計(jì)算機(jī)相關(guān)，不同的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可能具有不同的數(shù)值

>>epsans=2.2204e-016>>realmaxans=1.7977e+308>>realminans=2.2251e-308變量和常量常量數(shù)值可以修改

>>pi=100pi=100>>clear>>pians=3.1416變量和常量Inf，NaNInf，NaN可用于計(jì)算，計(jì)算結(jié)果可能為inf或NaN。進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時(shí)，Inf將獲取相應(yīng)數(shù)據(jù)類型的最大值，NaN返回相應(yīng)整數(shù)數(shù)據(jù)類型的數(shù)值0，浮點(diǎn)數(shù)類型則仍然為NaN例：NaN和Inf運(yùn)算示例

>>A=Inf;>>class(A)ans=

Double>>B=int16(A)B=

327672.3基本數(shù)值類型數(shù)據(jù)類型說明字節(jié)數(shù)double雙精度數(shù)據(jù)類型8single單精度數(shù)據(jù)類型4uint8無符號(hào)8位整數(shù)1uint16無符號(hào)16位整數(shù)2uint32無符號(hào)32位整數(shù)4uint64無符號(hào)64位整數(shù)8int8有符號(hào)8位整數(shù)1int16有符號(hào)16位整數(shù)2int32有符號(hào)32位整數(shù)4int64有符號(hào)64位整數(shù)8基本數(shù)值類型MATLAB和C語言在處理數(shù)據(jù)類型和變量時(shí)的區(qū)別在C語言中，任何變量在使用之前必須聲明，然后賦值，在聲明變量時(shí)就指定了變量的數(shù)據(jù)類型在MATLAB中，任何數(shù)據(jù)變量都不需要預(yù)先聲明，MATLAB將自動(dòng)地將數(shù)據(jù)類型設(shè)置為雙精度類型基本數(shù)值類型class函數(shù)可以用來獲取變量或?qū)ο蟮念愋涂梢杂脕韯?chuàng)建用戶自定義的數(shù)據(jù)類型

>>A=0.5A=0.5000

>>B=int16(A)B=1

>>class(B)ans=int162.4邏輯數(shù)據(jù)類型邏輯數(shù)據(jù)類型邏輯數(shù)據(jù)類型是僅具有兩個(gè)數(shù)值的一種數(shù)據(jù)類True——

用1表示False

——

用0表示任何數(shù)值都可以參與邏輯運(yùn)算非零值看作邏輯真零值看作邏輯假邏輯類型的數(shù)據(jù)只能通過數(shù)值類型轉(zhuǎn)換，或者使用特殊的函數(shù)生成相應(yīng)類型的數(shù)組或者矩陣邏輯數(shù)據(jù)類型創(chuàng)建邏輯類型數(shù)據(jù)的函數(shù)函數(shù)說明logical將任意類型的數(shù)組轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嬵愋蛿?shù)組，其中非零元素為真，零元素為假True產(chǎn)生邏輯真值數(shù)組False產(chǎn)生邏輯假值數(shù)組邏輯數(shù)據(jù)類型例2.2創(chuàng)建邏輯類型數(shù)組>>A=[1-23;024;316]A=1-23024316>>logical(A)ans=111011111>>true(size(A))ans=111111111>>false(size(A))ans=000000000邏輯數(shù)據(jù)類型使用true或者false函數(shù)創(chuàng)建邏輯類型數(shù)組時(shí)，若不指明參數(shù)，則創(chuàng)建一個(gè)邏輯類型的標(biāo)量>>a=truea=1>>b=falseb=0>>c=1c=1>>isnumeric(a)ans=0>>isnumeric(c)ans=

1>>islogical(a)ans=

1>>islogical(b)ans=

1>>islogical(c)ans=

02.5字符串

2.5.1創(chuàng)建字符串創(chuàng)建字符串時(shí)需要使用單引號(hào)將字符串的內(nèi)容包括起來字符串一般以行向量形式存在，并且每一個(gè)字符占用兩個(gè)字節(jié)的內(nèi)存>>a='123'a=123>>class(a)ans=char>>size(a)ans=13創(chuàng)建字符串若需要在字符串內(nèi)容中包含單引號(hào)，則在鍵入字符串內(nèi)容時(shí)，連續(xù)鍵入兩個(gè)單引號(hào)即可。

>>a='It''sacup'a=It'sacup2.5.2字符串和數(shù)值的轉(zhuǎn)換使用char函數(shù)可以將數(shù)值轉(zhuǎn)變?yōu)樽址褂胐ouble函數(shù)可以將字符轉(zhuǎn)變成數(shù)值>>a='Hello'a=Hello>>b=double(a)b=72101108108111>>char(b)ans=Hello2.5.3字符串操作函數(shù)函數(shù)說明函數(shù)說明char創(chuàng)建字符串，將數(shù)值轉(zhuǎn)變成為字符串strcmpi比較字符串，比較時(shí)忽略字符的大小寫double將字符串轉(zhuǎn)變成為Unicode數(shù)值strncmpi比較字符串前n個(gè)字符，比較時(shí)忽略字符的大小寫blanks創(chuàng)建空白的字符串（由空格組成）findstr在較長(zhǎng)的字符串中查尋較短的字符串出現(xiàn)的索引deblank將字符串尾部的空格刪除strfind在第一個(gè)字符串中查尋第二個(gè)字符串出現(xiàn)的索引ischar判斷變量是否是字符類型strjust對(duì)齊排列字符串strcat水平組合字符串，構(gòu)成更長(zhǎng)的字符向量strrep替換字符串中的子串strvcat垂直組合字符串，構(gòu)成字符串矩陣strmatch查詢匹配的字符串strcmp比較字符串，判斷字符串是否一致upper將字符串的字符都轉(zhuǎn)變成為大寫字符strncmp比較字符串前n個(gè)字符，判斷是否一致lower將字符串的字符都轉(zhuǎn)變成為小寫字符字符串操作函數(shù)組合字符串（strcat和strvcat）>>a='Hello';>>b='MOTO!';>>c=strcat(a,b)c=HelloMOTO!

strvcat函數(shù)允許將不同長(zhǎng)度的字符串組合成為字符矩陣，并且將短字符串?dāng)U充為與長(zhǎng)字符串相同的長(zhǎng)度>>d=strvcat(a,b,c)d=HelloMOTO!HelloMOTO!>>size(d)ans=310字符串操作函數(shù)查尋索引（findstr和strfind）findstr函數(shù)在較長(zhǎng)的字符串中查尋較短的字符串出現(xiàn)的索引strfind函數(shù)在第一個(gè)字符串中查尋第二個(gè)字符串出現(xiàn)的索引>>S1='Afriendinneedisafriendindeed';>>S2='friend';>>a=findstr(S1,S2)a=323>>b=findstr(S2,S1)b=323>>c=strfind(S2,S1)c=[]>>d=strfind(S1,S2)d=3232.5.4字符串轉(zhuǎn)換函數(shù)在MATLAB中使用不同的函數(shù)可以允許不同類型的數(shù)據(jù)和字符串類型的數(shù)據(jù)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換在MATLAB中直接提供了相應(yīng)的函數(shù)對(duì)同樣類型的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)制的轉(zhuǎn)換字符串轉(zhuǎn)換函數(shù)數(shù)字和字符之間的轉(zhuǎn)換函數(shù)函數(shù)說明num2str將數(shù)字轉(zhuǎn)變成為字符串int2str將整數(shù)轉(zhuǎn)變成為字符串mat2str將矩陣轉(zhuǎn)變成為可被eval函數(shù)使用的字符串str2double將字符串轉(zhuǎn)變?yōu)殡p精度類型的數(shù)據(jù)str2num將字符串轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字sprinf格式化輸出數(shù)據(jù)到命令行窗口sscanf讀取格式化字符串字符串轉(zhuǎn)換函數(shù)不同數(shù)值之間的轉(zhuǎn)換函數(shù)函數(shù)說明hex2num將十六進(jìn)制整數(shù)字符串轉(zhuǎn)變成為雙精度數(shù)據(jù)hex2dec將十六進(jìn)制整數(shù)字符串轉(zhuǎn)變成為十進(jìn)制整數(shù)dec2hex將十進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)變成為十六進(jìn)制整數(shù)字符串bin2dec將二進(jìn)制整數(shù)字符串轉(zhuǎn)變成為十進(jìn)制整數(shù)dec2bin將十進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)變成為二進(jìn)制整數(shù)字符串base2dec將指定數(shù)制類型的數(shù)字字符串轉(zhuǎn)變成為十進(jìn)制整數(shù)dec2base將十進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)變成為指定數(shù)制類型的數(shù)字字符串字符串轉(zhuǎn)換函數(shù)例：函數(shù)num2str使用函數(shù)num2str將數(shù)字轉(zhuǎn)換成為字符串時(shí)，可以指定字符串所表示的有效數(shù)字位數(shù)>>a=10;>>class(a)ans=double>>b=num2str(a)b=10>>class(b)ans=char>>A=num2str(rand(2,2),4)A=0.95750.15760.96490.9706有效位數(shù)字符串轉(zhuǎn)換函數(shù)例：函數(shù)str2num在使用時(shí)需要注意：被轉(zhuǎn)換的字符串僅能包含數(shù)字、小數(shù)點(diǎn)、字符“e”（“E”）或者“d”（“D”）、數(shù)字的正號(hào)或者負(fù)號(hào)、復(fù)數(shù)的虛部字符“i”或者“j”使用時(shí)要注意空格字符串轉(zhuǎn)換函數(shù)>>A=str2num('1+2i')A=1.0000+2.0000i>>B=str2num('1+2i')B=1.0000+2.0000i>>C=str2num('1+2i')C=1.00000+2.0000i可以使用str2double函數(shù)避免這個(gè)問題，但str2double函數(shù)只能轉(zhuǎn)換標(biāo)量，不能轉(zhuǎn)換矩陣或者數(shù)組。2.5.5格式化輸入輸出MATLAB可以進(jìn)行格式化的輸入、輸出用于C語言的格式化字符串都可以用于MATLAB的格式化輸入輸出函數(shù)格式化輸入輸出格式化字符字符說明%c顯示內(nèi)容為單一的字符%d有符號(hào)的整數(shù)%e科學(xué)計(jì)數(shù)法，使用小寫的e%E科學(xué)計(jì)數(shù)法，使用大寫的E%f浮點(diǎn)數(shù)據(jù)%g不定，在%e或者%f之間選擇一種形式%G不定，在%E或者%f之間選擇一種形式%o八進(jìn)制表示%s字符串%u無符號(hào)整數(shù)%x十六進(jìn)制表示，使用小寫的字符%X十六進(jìn)制表示，使用大寫的字符格式化輸入輸出格式化輸入輸出函數(shù)sscanf（讀取格式化字符串）A=sscanf(s,format)A=sscanf(s,format,size)sprintf（格式化輸出數(shù)據(jù)）B=sprintf(format,A,······)格式化輸入輸出例：sscanf函數(shù)示例(A=sscanf(s,format,size))>>S='0-2+4816-3264-128'S=0-2+4816-3264-128>>sscanf(S,'%d')ans=0-24816-3264-128>>sscanf(S,'%d',[2,3])ans=0416-28-32格式化輸入輸出例：sprintf函數(shù)示例(S=sprintf(format,A,······))>>b=sprintf('%10.5f',pi)b=3.14159格式化輸入輸出input函數(shù)(滿足用戶的輸入進(jìn)行交互的需要)A=input(prompt)A=input(prompt,’s’)第一個(gè)參數(shù)prompt為提示用的字符串第二個(gè)參數(shù)s若有s，則輸入的數(shù)據(jù)為字符串沒有s，則輸入的數(shù)據(jù)為雙精度數(shù)據(jù)格式化輸入輸出例：>>A=input('任意輸入數(shù)字：')任意輸入數(shù)字：22A=22>>B=input('任意輸入數(shù)字：','s')任意輸入數(shù)字：22B=22>>whosNameSizeBytesClassAttributesA1x18doubleB1x24char2.6結(jié)構(gòu)體結(jié)構(gòu)是包含一組記錄的數(shù)據(jù)類型，記錄是存儲(chǔ)在相應(yīng)的字段中。結(jié)構(gòu)的字段可以是任意一種MATLAB數(shù)據(jù)類型的變量或者對(duì)象。結(jié)構(gòu)類型的變量可以是一維的、二維的或者多維的數(shù)組。在訪問結(jié)構(gòu)類型數(shù)據(jù)的元素時(shí)，需要使用下標(biāo)配合字段的形式。2.6.1結(jié)構(gòu)的創(chuàng)建直接賦值創(chuàng)建的時(shí)候，直接用結(jié)構(gòu)的名稱，配合操作符“.”和相應(yīng)的字段的名稱完成創(chuàng)建。利用struct函數(shù)創(chuàng)建結(jié)構(gòu)的創(chuàng)建例>>S='Yu';>>Student.age=26;>>Student.grade=uint16(3);>>whosNameSizeBytesClassAttributesStudent1x1386struct>>StudentStudent=name:'Yu'age:26grade:3StudentnameYuage26grade3結(jié)構(gòu)的創(chuàng)建利用struct函數(shù)創(chuàng)建結(jié)構(gòu)數(shù)組struct函數(shù)的基本語法Struct_name=struct('field1',val1,'field2',val2,······)Struct_name=struct('field1',{val1,val2,···},

'field2',{val1,val2,···},······)注意：字段名要用單引號(hào)括起來，若字段值的類型是字符型的也要用單引號(hào)括起來。結(jié)構(gòu)的創(chuàng)建例：>>Student=struct('name','Yu','age',26,'grade',uint16(3));>>StudentStudent=name:'Yu'age:26grade:3結(jié)構(gòu)的創(chuàng)建例>>Student=struct('name',{'Yu','Li'},'age',{26,24},'grade',{3,1});>>Student(1)ans=name:'Yu'age:26grade:3>>Student(2)ans=name:'Li'age:24grade:1StudentnameYuLiage2624grade312.6.2結(jié)構(gòu)的基本操作對(duì)于結(jié)構(gòu)的基本操作其實(shí)是對(duì)結(jié)構(gòu)數(shù)組元素包含的記錄的操作。結(jié)構(gòu)記錄數(shù)據(jù)的訪問字段的增加和刪除訪問結(jié)構(gòu)數(shù)組元素包含的記錄的方法直接使用結(jié)構(gòu)數(shù)組的名稱和字段的名稱以及操作符“.”完成相應(yīng)的操作可以使用“動(dòng)態(tài)”字段的形式基本語法結(jié)構(gòu)struct_name.(expression)利用動(dòng)態(tài)字段形式訪問結(jié)構(gòu)數(shù)組元素，便于利用函數(shù)完成對(duì)結(jié)構(gòu)字段數(shù)據(jù)的重復(fù)操作結(jié)構(gòu)的基本操作例>>Student=struct('name',{'Yu','Li'},'age',{26,24},'grade',{3,1});>>Student(2).ageans=24結(jié)構(gòu)的基本操作結(jié)構(gòu)操作函數(shù)函數(shù)說明struct創(chuàng)建結(jié)構(gòu)或其他數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)變成結(jié)構(gòu)fieldnames獲取結(jié)構(gòu)的字段名稱getfield獲取結(jié)構(gòu)字段的數(shù)據(jù)setfield設(shè)置結(jié)構(gòu)字段的數(shù)據(jù)rmfield刪除結(jié)構(gòu)的指定字段isfield判斷給定的字符串是否為結(jié)構(gòu)的字段名稱isstruct判斷給定的數(shù)據(jù)對(duì)象是否為數(shù)據(jù)類型oderfields將結(jié)構(gòu)字段排序結(jié)構(gòu)的基本操作例：getfield函數(shù)>>Student=struct('name',{'Yu','Li'},'age',{26,24},'grade',{3,1});>>getfield(Student(2),'name')ans=Li3Matlab的基本運(yùn)算數(shù)學(xué)運(yùn)算符符號(hào)功能實(shí)例+加法3+5=8-減法3-5=-2*矩陣乘法3*5=15.*點(diǎn)乘，即數(shù)組乘法/右除3/5=0.6000./數(shù)組右除\左除3\5=1.6667.\數(shù)組左除^乘方3^5=243.^數(shù)組乘方'矩陣共軛轉(zhuǎn)置.'矩陣轉(zhuǎn)置Matlab的基本運(yùn)算邏輯運(yùn)算符運(yùn)算符說明&&具有短路作用的邏輯與操作，僅能處理標(biāo)量||具有短路作用的邏輯或操作，僅能處理標(biāo)量&元素與操作|元素或操作~邏輯非操作xor邏輯異或操作any當(dāng)向量中的元素有非零元素時(shí)，返回真all當(dāng)向量中的元素都是非零元素時(shí)，返回真Matlab的基本運(yùn)算例：&操作>>A=eye(3)A=100010001>>B=[100;010;101]B=1000