ch03字符串胞元和构架数组.docx
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ch03字符串胞元和构架数组
第3章字符串、胞元和构架数组
.1MATLAB的数据类型
图3.1-1MATLAB的数据类型
.2字符串数组
本节内容集中于字符串数组（以下简称串数组）。
与数值数组相比，串数组在MATLAB中的重要性较小，但它不可缺少。
假如没有串数组及相应的操作，那么数据可视化将会遇到困难，构作MATLAB的宏指令也将会遇到困难。
既然字符串与数值是两种不同的数据类（Class），那么它们的创建方式也就不同。
数值变量是通过在指令窗中数字赋值创建的。
而字符变量的创建方式是：
在指令窗中，先把待建的字符放在“单引号对”中，再按[Enter]键。
注意，这“单引号对”必须在英文状态下输入。
这“单引号对”是MATLAB识别送来内容“身份”（是变量名、数字，还是字符串）所必需的。
MATLAB为数值数组设计了许多运算、函数和操作，但既没对串数组设计那么多运算，也没设计那么多操作。
然而正是这些串函数和串操作，为MATLAB的文字表达、复杂字符的组织、宏功能的发挥提供了有力的支持。
.2.1串数组的属性和标识
【例3.2-1】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）
Ua=double（a）
Ua=
Columns1through13
8410410511532105115329711032101120
Columns14through19
9710911210810146
char（Ua）
ans=
Thisisanexample.
（5）
w=find（a>='a'&a<='z'）;
Ua（w）=Ua（w）-32;
char（Ua）
ans=
THISISANEXAMPLE.
（6）
A='这是一个算例。
';
A_s=size（A）
A56=A（[56]）
UCA=double（A）
A_s=
17
A56=
算例
UCA=
Columns1through6
368252615919968200103163920363
Column7
12290
char（UCA）
ans=
这是一个算例。
（7）
b='Example''3.2-1'''
b=
Example'3.2-1'
（8）
ab=[a（1:
7）,'',b,'.']%这里第2个输入为空格串
ab=
ThisisExample'3.2-1'.
.2.2复杂串数组的创建
1多行字符串数组的创建
【例3.2-2】演示：
多行串数组的“补空等长”直接输入法；非等长串数组借助char,str2mat,strvcat等指令声称多行串数组。
（1）
clear
S=['Thisstringarray'
'hasmultiplerows.']
size（S）
S=
Thisstringarray
hasmultiplerows.
ans=
218
（2）
S1=char（'Thisstringarray','hastworows.'）
size（S1）
S1=
Thisstringarray
hastworows.
ans=
217
S2=str2mat（'这','字符','串数组','','由4行组成'）
size（S2）
S2=
这
字符
串数组
由4行组成
ans=
55
S3=strvcat（'这','字符','串数组','','由4行组成'）
size（S3）
S3=
这
字符
串数组
由4行组成
ans=
45
2利用胞元数组创建复杂字符串
【例3.2-3】胞元数组在存放和操作字符串上的应用。
（1）
C1={'MATLAB201xaincludesdatatypes:
';
'◆Doublearray';
'◆Characterarray';
'andsoon'}%<4>
C1_c=class（C1）
size（C1）%<6>
C1=
'MATLAB201xaincludesdatatypes:
'
'◆Doublearray'
'◆Characterarray'
'andsoon'
C1_c=
cell
ans=
41
（2）借助cellstr指令生成存放复杂字符串的胞元数组
C2=char（'MATLAB201xaincludesdatatypes:
',...
'◆Doublearray',...
'◆Characterarray',...
'andsoon'）%<10>
C2_c=class（C2）
size（C2）
C2=
MATLAB201xaincludesdatatypes:
◆Doublearray
◆Characterarray
andsoon
C2_c=
char
ans=
432
C3=cellstr（C2）
size（C3）
C3=
'MATLAB201xaincludesnewdatatypes:
'
'◆Doublearray'
'◆Characterarray'
'andsoon'
ans=
41
.2.3串转换函数
【例3.2-4】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）
rng（0,'v5uniform'）
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3.2-5】fprintf,sprintf,sscanf的用法示例。
rng（0,'v5uniform'）;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_str2=str2num（s_s）
s_sscan=sscanf（s_s,'%f',[3,2]）
s_str2=
0.9501
0.2311
0.6068
0.4860
s_sscan=
0.95010.4860
0.23110
0.60680
【例3.2-6】double,str2double,str2num的异同。
（1）
a='1e-3';
da=double（a）
sda=str2double（a）
sna=str2num（a）
da=
491014551
sda=
1.0000e-003
sna=
1.0000e-003
（2）
b='1,2;3,4';
db=double（b）
sdb=str2double（b）
snb=str2num（b）
db=
49445059514452
sdb=
NaN
snb=
12
34
（3）
c='ab+cde';
dc=double（c）
sdc=str2double（c）
snc=str2num（c）
dc=
97984399100101
sdc=
NaN
snc=
[]
（4）
d=sym（'1/3'）;
dd=double（d）
sdd=str2double（d）
snd=str2num（d）
dd=
0.3333
sdd=
NaN
?
?
?
Errorusing==>str2numat33
Requiresstringorcharacterarrayinput.
【例3.2-7】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字符串运用示意图
.2.4串操作函数
.3胞元数组
.3.1胞元数组的创建和显示
1胞元标识寻访和内容编址寻访的不同
2胞元数组的创建和显示
【例3.3-1】本例演示：
胞元数组的创建。
C_str=char（'这是','胞元数组创建算例1'）;
R=reshape（1:
9,3,3）;
Cn=[1+2i];
S_sym=sym（'sin（-3*t）*exp（-t）'）;
（1）
A（1,1）={C_str};A（1,2）={R};A（2,1）={Cn};A（2,2）={S_sym};
A%<5>
A=
[2x10char][3x3double]
[1.0000+2.0000i][1x1sym]
（2）
B{1,1}=C_str;B{1,2}=R;B{2,1}=Cn;B{2,2}=S_sym;
celldisp（B）%<7>
B{1,1}=
这是
胞元数组创建算例1
B{2,1}=
1.0000+2.0000i
B{1,2}=
147
258
369
B{2,2}=
-sin（3*t）/exp（t）
.3.2胞元数组的扩充、收缩和重组
【例3.3-2】胞元数组的扩充，及形象化图示胞元内容指令cellplot。
（1）
C=cell
（2）;
C（:
1）={char（'Another','textstring'）;10:
-1:
1}
C=
[2x11char][]
[1x10double][]
（2）胞元数组的“列”扩充和“行”扩充
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][]
cellplot（A_C,'legend'）
图3.3-1胞元数组A_C的形象化结构图
【例3.3-3】采用“空”对胞元数组进行收缩操作，采用reshape对胞元数组进行重组。
（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][]
.3.3胞元数组内容的获取和配置
【例3.3-4】本例演示：
胞元和胞元内容获取的区别；花括号、圆括号的功用；多胞元内容配置的deal指令法和直接配置法。
（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
胞元创建
（4）
[f4,f5,f6]=deal（R_A_C{[1,3,4]}）
f4=
这是
胞元数组创建算例1
f5=
10987654321
f6=
147
258
369
（5）
[ff4,ff5,ff6]=R_A_C{[1,3,4]}
ff4=
这是
胞元数组创建算例1
ff5=
10987654321
ff6=
147
258
369
.3.4胞元与数值数组之间的转换
【例3.3-5】常用胞元数组转换函示例。
（1）
rng（0,'v5uniform'）
A=rand（2,3）
C1=num2cell（A）
SC1=size（C1）
A=
0.95010.60680.8913
0.23110.48600.7621
C1=
[0.9501][0.6068][0.8913]
[0.2311][0.4860][0.7621]
SC1=
23
C2=num2cell（A,2）
disp（['C2{1,:
}=',mat2str（C2{1,:
},4）]）
SC2=size（C2）
C2=
[1x3double]
[1x3double]
C2{1,:
}=[0.95010.60680.8913]
SC2=
21
C3=num2cell（A,1）
SC3=size（C3）
C3=
[2x1double][2x1double][2x1double]
SC3=
13
（2）
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）
D1=cell2mat（C4（1,:
））
D2=[C4{1,1},C4{1,2}]
D1=
1591317
26101418
D2=
1591317
26101418
.3.5对胞元数组运算的cellfun指令
【例3.3-6】演示cellfun的两种调用格式。
一致性输出调用格式的限制很严格，而非一致性输出的调用格式适应性很强。
（1）
rng
（1）
x
（1）={1:
10};x
（2）={rand（100,1）};
xm=cellfun（@mean,x）
class（xm）
xm=
5.50000.4859
ans=
double
（2）
y（1,1）={sym（'[0,pi/6,pi/3,pi/2]'）};
y（1,2）={0:
pi/4:
pi};
y（2,1）={rand（10000,3）};
y（2,2）={[]};
B=cellfun（@（x）sin（x-pi/6）.^2,y,'UniformOutput',false）
B=
[1x4sym][1x5double]
[10000x3double][]
B=cellfun（@mean,[y（1,1）,y（1,2）,y（2,1）],'UniformOutput',false）;
celldisp（B）
B{1}=
pi/4
B{2}=
1.5708
B{3}=
0.49860.50420.4977
C=cellfun（@mean,[y（1,2）,y（2,1）]）
?
?
?
Errorusing==>cellfun
Non-scalarinUniformoutput,atindex2,output1.
Set'UniformOutput'tofalse.
.3.6胞元数组的操作函数汇总
.4构架数组
.4.1构架数组的创建和显示
1直接创建法及显示
【例3.4-1】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）
GreenHouse.name='一号房';%<1>
GreenHouse.volume='2000立方米';%<2>
GreenHouse.parameter.temperature=[31.230.431.628.7
29.731.130.929.6];%<3>
GreenHouse.parameter.humidity=[62.159.557.761.5
62.061.959.257.5];%<4>
（2）
GreenHouse%<5>
GreenHouse=
name:
'一号房'
volume:
'2000立方米'
parameter:
[1x1struct]
GreenHouse.parameter%<6>
ans=
temperature:
[2x4double]
humidity:
[2x4double]
GreenHouse.parameter.temperature%<7>
ans=
31.200030.400031.600028.7000
29.700031.100030.900029.6000
【例3.4-2】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3.4-1为先导。
（1）
GreenHouse（2,3）.name='六号房'%<1>
GreenHouse=
2x3structarraywithfields:
name
volume
parameter
（2）
GreenHouse（1,1）%<3>
ans=
name:
'一号房'
volume:
'2000立方米'
parameter:
[1x1struct]
2利用构造函数创建构架数组
【例3.4-3】利用构造函数struct，建立温室群的数据库。
（1）
a=cell（2,3）;
gh1=struct（'name',a,'volume',a,'parameter',a（1,2））%<2>
gh1=
2x3structarraywithfields:
name
volume
parameter
（2）
gh2=struct（'name',a,'volume',[],'parameter',[]）%<3>
gh2=
2x3structarraywithfields:
name
volume
parameter
（3）
gh3（2,3）=struct（'name',[],'volume',[],'parameter',[]）%<4>
gh3=
2x3structarraywithfields:
name
volume
parameter
（4）
a1={'六号房'};a2={'3200立方米'};
gh4（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>
gh4
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