matlab中使用结构体.docx
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matlab中使用结构体
matlab中使用结构体
结构（struct）数组
要在MALTAB中实现比较复杂的编程，就不能不用struct类型。
而且在MATLAB中实现struct比C中更为方便。
4.3.1结构数组的创建
MATLAB提供了两种定义结构的方式：
直接应用和使用struct函数。
1.使用直接引用方式定义结构
与建立数值型数组一样，建立新struct对象不需要事先申明，可以直接引用，而且可以动态扩充。
比如建立一个复数变量x：
x.real=0;%创建字段名为real，并为该字段赋值为0
x.imag=0%为x创建一个新的字段imag，并为该字段赋值为0
x=
real:
0
imag:
0
然后可以将旗动态扩充为数组：
x
（2）.real=0;%将x扩充为1×2的结构数组
x
（2）.imag=0;
在任何需要的时候，也可以为数组动态扩充字段，如增加字段scale：
x
（1）.scale=0;
这样，所有x都增加了一个scale字段，而x
（1）之外的其他变量的scale字段为空：
x
（1）%查看结构数组的第一个元素的各个字段的内容
ans=
real:
0
imag:
0
scale:
0
x
（2）%查看结构数组的第二个元素的各个字段的内容，注意没有赋值的字段为空
ans=
real:
0
imag:
0
scale:
[]
应该注意的是，x的real、imag、scale字段不一定是单个数据元素，它们可以是任意数据类型，可以是向量、数组、矩阵甚至是其他结构变量或元胞数组，而且不同字段之间其数据类型不需要相同。
例如：
clearx;x.real=[12345];x.imag=ones（10,10）;
数组中不同元素的同一字段的数据类型也不要求一样：
x
（2）.real='123';
x
（2）.imag=rand（5,1）;
甚至还可以通过引用数组字段来定义结构数据类型的某字段：
x（3）.real=x
（1）;x（3）.imag=3;x（3）
ans=
real:
[1x1struct]
imag:
3
下面看一个实际的例子来熟悉直接引用方式定义与显示结构。
【例4.3.1-1】温室数据（包括温室名、容量、温度、湿度等）的创建与显示。
（1）直接对域赋值法产生结构变量
green_house.name='一号温室';%创建温室名字段
green_house.volume='2000立方米';%创建温室容量字段
green_house.parameter.temperature=[31.230.431.628.7%创建温室温度字段
29.731.130.929.6];
green_house.parameter.humidity=[62.159.557.761.5;%创建温室湿度字段
62.061.959.257.5];
（2）显示结构变量的内容
green_house%显示结构变量结构
green_house=
name:
'一号温室'
volume:
'2000立方米'
parameter:
[1x1struct]
green_house.parameter%用域作用符号.显示指定域（parameter）中内容
ans=
temperature:
[2x4double]
humidity:
[2x4double]
green_house.parameter.temperature%显示temperature域中的内容
ans=
31.200030.400031.600028.7000
29.700031.100030.900029.6000
【例4.3.1-2】在上例的基础上，创建结构数组用以保存一个温室群的数据。
green_house（2,3）.name='六号温室';%产生2×3结构数组
green_house%显示结构数组的结构
green_house=
2x3structarraywithfields:
name
volume
parameter
green_house（2,3）%显示结构数组元素的结构
ans=
name:
'六号温室'
volume:
[]
parameter:
[]
2.使用struct函数创建结构
使用struct函数也可以创建结构，该函数产生或吧其他形式的数据转换为结构数组。
struct的使用格式为：
s=sturct（'field1',values1,'field2',values2,…）;
该函数将生成一个具有指定字段名和相应数据的结构数组，其包含的数据values1、valuese2等必须为具有相同维数的数据，数据的存放位置域其他结构位置一一对应的。
对于struct的赋值用到了元胞数组。
数组values1、values2等可以是元胞数组、标量元胞单元或者单个数值。
每个values的数据被赋值给相应的field字段。
当valuesx为元胞数组的时候，生成的结构数组的维数与元胞数组的维数相同。
而在数据中不包含元胞的时候，得到的结构数组的维数是1×1的。
例如：
s=struct（'type',{'big','little'},'color',{'blue','red'},'x',{3,4}）
s=
1x2structarraywithfields:
type
color
x
得到维数为1×2的结构数组s，包含了type、color和x共3个字段。
这是因为在struct函数中{'big','little'}、{'blue','red'}和{3,4}都是1×2的元胞数组，可以看到两个数据成分分别为：
s（1,1）
ans=
type:
'big'
color:
'blue'
x:
3
s（1,2）
ans=
type:
'little'
color:
'red'
x:
4
相应的，如果将struct函数写成下面的形式：
s=struct（'type',{'big';'little'},'color',{'blue';'red'},'x',{3;4}）
s=
2x1structarraywithfields:
type
color
x
则会得到一个2×1的结构数组。
下面给出利用struct构建结构数组的具体实例。
【例4.3.1-3】利用函数struct，建立温室群的数据库。
（1）struct预建立空结构数组方法之一
a=cell（2,3）;%创建2×3的元胞数组
green_house_1=struct（'name',a,'volume',a,'parameter',a（1,2））
green_house_1=
2x3structarraywithfields:
name
volume
parameter
（2）struct预建空结构数组方法之二
green_house_2=struct（'name',a,'volume',[],'parameter',[]）
green_house_2=
2x3structarraywithfields:
name
volume
parameter
（3）struct预建空结构数组方法之三
green_hopuse_3（2,3）=struct（'name',[],'volume',[],'parameter',[]）
green_hopuse_3=
2x3structarraywithfields:
name
volume
parameter
（4）struct创建结构数组方法之四
a1={'六号房'};a2={'3200立方米'};
green_house_4（2,3）=struct（'name',a1,'volume',a2,'parameter',[]）;
T6=[31.2,30.4,31.6,28.7;29.7,31.1,30.9,29.6]; green_house_4（2,3）.parameter.temperature=T6;
green_house_4
ans=
2x3structarraywithfields:
name
volume
parameter
4.3.2结构数组的操作
MATLAB中专门用于对结构数组的操作的函数并不多，通过helpdatatypes获取数据类型列表，可以看到其中的结构数据类型的有关的函数，主要如表4.3.1所示。
表4.3.1结构数组的操作函数
函数名 功能描述 函数名 功能描述
deal 把输入处理成输出 fieldnames 获取结构的字段名
getfield 获取结构中指定字段的值 rmfield 删除结构的字段（不是字段内容）
setfield 设置结构数组中指定的字段的值 struct 创建结构数组
struct2cell 结构数组转化成元胞数组 isfield 判断是否存在该字段
isstruct 判断某变量是否是结构类型
下面举一些具体的例子说明如果对结构数组加以操作。
【例4.3.2-1】本例目的：
一，演示函数fieldnames,getfield,setfield的使用方法；二，让读者感受到结构数组对应用工具包的影响；三，演示struct函数把“对象”转换为结构的应用。
本例为获得一个演练的结构，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）产生2输入2输出系统的传递函数阵“对象”
Stf=tf（{3,2;[41],1},{[132],[111];[1221],[10]}）
Transferfunctionfrominput1tooutput...
3
#1:
-------------
s^2+3s+2
4s+1
#2:
---------------------
s^3+2s^2+2s+1
Transferfunctionfrominput2tooutput...
2
#1:
-----------
s^2+s+1
1
#2:
-
s
（2）为本例演示，把上述的LTI对象Stf转换为结构
SSTF=struct（Stf） %把对象转换成结构，并显示结构的组成
SSTF=
num:
{2x2cell}
den:
{2x2cell}
Variable:
's'
lti:
[1x1lti]
（3）获得结构数组SSTF的域名
FN=fieldnames（SSTF）%获得域名元胞数组FN
class（FN） %检查FN的类别
FN=
'num'
'den'
'Variable'
'lti'
ans=
cell
（4）获取SSTF.den（2,1）域的内容
FC=getfield（SSTF,'den',{2,1}） %相当于FC=SSFT.den（2,1）
FC{1} %与celldisp（FC）的作用大致相当
poly2str（FC{1},'s'）, %为了把多项式显示成习惯的形式
FC=
[1x4double]
ans=
1221
ans=
s^3+2s^2+2s+1
（5）重新设置SSTF.num（2,1）域的内容
SSTF.num{2,1} %显示原始情况
SSTF=setfield（SSTF,'num',{2,1},{[131]}）;% 注意“花括号”的使用
SSTF.num{2,1} %显示被重新设置后的情况
ans=
0041
ans=
131
【例4.3.2-2】本例演示结构数组SSTF的扩充和收缩。
（本例以例4.3.2-1的运行为基础。
）
（1）原结构是一个“单结构”
size（SSTF）
ans=
11
（2）演示结构的扩充
SSTF（2,2）=struct（tf（1,[11]）） %把1/（s+1）放在第2行第2列结构中
size（SSTF）
SSTF=
2x2structarraywithfields:
num
den
Variable
lti
ans=
22
（3）演示结构数组的收缩：
删除结构数组的第1行
SSTF（1,=[] %收缩成为的结构
S22n=SSTF（1,2）.num,S22d=SSTF（1,2）.den %取出第2结构num域和den域的内容
printsys（S22n{1},S22d{1}） %显示成习惯的表达形式
SSTF=
1x2structarraywithfields:
num
den
Variable
lti
S22n=
[1x2double]
S22d=
[1x2double]
num/den=
1
-----
s+1
【例4.3.2-3】对结构数组进行域的增添和删减操作。
（1）创建结构数组
clear,fork=1:
10;department（k）.number=['No.',int2str（k）];end
department
department=
1x10structarraywithfields:
number
（2）增添域：
在数组中任何一个结构上进行的域增添操作，其影响遍及整个结构数组
department
（1）.teacher=40;department
（1）.student=300;
department
（1）.PC_computer=40;
department
department=
1x10structarraywithfields:
number
teacher
student
PC_computer
（3）增添子域的操作只影响被操作的那个具体结构，而不是影响整个结构数组
department
（2）.teacher.male=35;department
（2）.teacher.female=13;
D2T=department
（2）.teacher %第2结构teacher域包含两个子域
D1T=department
（1）.teacher %第1结构teacher域仅是一个数
D2T=
male:
35
female:
13
D1T=
40
（4）删除子域的操作也只影响被操作的那个具体结构
department
（2）.teacher=rmfield（department
（2）.teacher,'male'）;
department
（2）.teacher
ans=
female:
13
（5）删除域的操作是对整个结构数组实施的
department=rmfield（department,'student'） %删除一个域
department=
1x10structarraywithfields:
number
teacher
PC_computer
department=rmfield（department,{'teacher';'PC_computer'}）%删除2个域
department=
1x10structarraywithfields:
number
【例4.3.2-4】数值运算操作和函数在结构域上的作用。
n_ex=5;%结构数组的长度
fork=1:
n_ex, %创建1×5结构数组
ex（k）.f=（k-1）*n_ex+[1:
5];
end;
ex %显示结构数组的结构
ex=
1x5structarraywithfields:
f
%显示结构数组的域中内容
disp（[blanks（10）'结构域中内容']）
fork=1:
n_ex,disp（ex（k）.f）,end
结构域中内容
12345
678910
1112131415
1617181920
2122232425
class（ex
（1）.f） %检查域中内容的类型
ans=
double
%对各结构域中数值数组相应位置的数据相加求和
sum_f=zeros（1,5）
fork=1:
n_ex,sum_f=sum_f+ex（k）.f;end,sum_f
sum_f=
5560657075
%对结构数组域中各元素分别求平方根
disp（[blanks（20）'ex.f的平方根值']）
fork=1:
n_ex,
disp（sqrt（ex（k）.f））,
end
ex.f的平方根值
1.00001.41421.73212.00002.2361
2.44952.64582.82843.00003.1623
3.31663.46413.60563.74173.8730
4.00004.12314.24264.35894.4721
4.58264.69044.79584.89905.0000
【例4.3.2-5】 指令struct2cell和cell2struct的使用。
（1）创建“带2个域的结构数组”
fork=1:
5,
ex（k）.s=['No.'int2str（k）];
ex（k）.f=（k-1）*5+[1:
5];
end
（2）显示结构数组的内容
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 %显示ex.f域内容
ex.s域的内容
No.1\No.2\No.3\No.4\No.5\
ex.f域的内容
12345
678910
1112131415
1617181920
2122232425
（3）把ex结构数组转换为元胞数组
C_ex=struct2cell（ex）;%带2个域的（1×5）结构数组转换为（2×1×5）元胞数组
size（C_ex）
fprintf（'%s\',[C_ex{1,1,1},blanks（3）]） %显示C_ex第1页第1行第1列内容
fprintf（'%5g\',C_ex{2,1,1}） %显示C_ex第2页第1行第1列内容
ans=
215
No.112345
（4）把元胞数组转换为结构数组之一
FS={'S_char';'F_num'}; %用元胞数组预建域名字符串
EX1=cell2struct（C_ex,FS,1） %元胞数组向结构数组转换
EX1=
1x5structarraywithfields:
S_char
F_numric
EX1
（1） %观察新结构EX1第一结构的情况
ans=
S_char:
'No.1'
F_numric:
[12345]
（5）把元胞数组转换为结构数组之二
EX2=cell2struct（C_ex,'xx',2）
EX2=
2x5structarraywithfields:
xx
（6）把元胞数组转换为结构数组之三
YY=strvcat（'y1','y2','y3','y4','y5'）;EX3=cell2struct（C_ex,YY,3）
EX3=
2x1structarraywithfields:
y1
y2
y3
y4
y5
EX3
（1） %观察第一结构情况
ans=
y1:
'No.1'
y2:
'No.2'
y3:
'No.3'
y4:
'No.4'
y5:
'No.5'
EX3
（2） %观察第二结构情况
ans=
y1:
[12345]
y2:
[678910]
y3:
[1112131415]
y4:
[1617181920]
y5:
[2122232425]
【例4.3.2-6】 带子域的结构数组转换为元胞数组。
本例中的ex结构数组由例4.2.2-5生成，然后再运行以下程序。
ex（1,1）.s %原结构ex（1,1）.s中的内容
ans=
No.1
%增设子域，并把ex结构数组扩充为（3×5）。
ex（1,1）.s.sub='SUB1'; %原ex（1,1）.s中的字符串将因本指令而消失
ex（3,1）.s.sub='SUB3';
ex（3,1）.s.num=1/3;
ex（1,1）.s %经新赋值后，ex（1,1）.s中的内容
ans=
sub:
'SUB1'
ex（3,1）.s %经新赋值后，ex（3,1）.s中的内容
ans=
sub:
'SUB3'
num:
0.3333
C_ex_sub=struct2cell（ex） %把结构转换为元胞数组
C_ex_sub（:
:
1）=
[1x1struct][][1x1struct]
[1x5double][][]
C_ex_sub（:
:
2）=
'No.2'[][]
[1x5double][][]
C_ex_sub（:
:
3）=
'No.3'[][]
[1x5double][][]
C_ex_sub（:
:
4）=
'No.4'[][]
[1x5double][][]
C_ex_sub（:
:
升级会员 