声明:本系列文章参考了《MATLAB 8.X实战指南(R2014a中文版)》(清华大学出版社,赵小川等编著),仅用于个人学习总结和交流,禁止作为商业用途转载或使用。
小学时候我们就知道,数学中有自然数、整数、分数、小数等等很多种类型的数。到了中学,我们又发现了其实还有无理数、复数这些有些特殊的数。到了大学学了高等数学之后,我们又知道了其实还存在着无穷大、无穷小这样“不可思议”的“数”。
为了对各种数据类型都能够做到有效处理,Matlab中也规定了一系列不同的数据类型,下面对其进行一一介绍。
数值类型
数值类型其实就对应于数学中的各种类型的数,包括下面几种:
- 整数
- 浮点数(包括单精度和双精度)
- 复数
- 无穷量
- 非数值量
逻辑类型
现实世界中很多事情都是真假之间,比如真假美猴王,真钱假钱,真相与假象...Matlab世界也存在着这种用于判断真假的数据类型,通常0表示假(0表示无,什么都没有,四大皆空,当然是假),而非0的数表示真。
在数学中,我们也经常会遇到判断真假的问题,比如判断1>2
这个式子是否成立。Matlab中提供了一系列的关系运算符:
关系运算符 | 含义 |
---|---|
< | 小于 |
<= | 小于或等于 |
> | 大于 |
>= | 大于或等于 |
== | 等于 |
~= | 不等于 |
下面将用一段Matlab代码来展现这些关系运算符的用法:
?1>2 % 因为1不大于2,所以结果是假,输出0
ans =
0
?1<=2 % 因为1是小于等于2的,所以结果是真,输出1
ans =
1
?1~=2 % 因为1是不等于2的,所以结果是真,输出1
ans =
1
?1==2 % 因为1不等于2,所以结果是假,输出0
ans =
0
除了关系运算符以外,Matlab中还有3个逻辑运算符:与、或、非,是对运算数按二进制位进行运算的:
逻辑运算符 | 含义 |
---|---|
& | (按位)与,两个数都为真结果才为真,否则结果为假 |
| | (按位)或,两个数至少有一个为真,结果才为真,否则结果为假 |
~ | (按位)非,对单个数进行操作,若该数为真,则结果为假,否则为真 |
代码举例如下:
?2&5 % 因为2和5都是非零的数,所以都为真,它们的与运算结果也是真
ans =
1
?2&0 % 因为2是非零的数,表示真,而0表示假,所以它们的与运算结果是假
ans =
0
?2 | 5 % 因为2和5都表示真,所以它们的或运算结果也为真
ans =
1
?2 | 0 % 因为2表示真,0表示假,所以两个数中有一个数是真,所以结果也是真
ans =
1
?~0 % 因为0表示假,所以它的非运算的结果就相反,为真
ans =
1
?~2 % 因为2表示真,所以它的非运算结果为假
ans =
0
字符和字符串类型
还记得在我们的第一篇Hello World程序中用disp
函数输出Hello World
吗?里面的"Hello World"其实就是一个字符串,它其实是由多个单字符组成的字符数组,请看示例代码:
?str = 'Hello World'; % 字符串要使用单引号括起来,不要使用双引号
?disp(str)
Hello World
?size(str) % 求字符串str的长度,返回的结果为:[1,11],表示str是一个1维、有11个元素的数组
ans =
1 11
?str(1,5) % 显示str的第1行、第5个元素(注意:下标是从1开始的)
ans =
o
?str(7) % 显示str的第7个元素
ans =
W
?abs(str) % 求str每个元素的绝对值(显示字母的ASCII码,如果是中文,则将显示字符的unicode编码)
ans =
72 101 108 108 111 32 87 111 114 108 100
?abs(str(1)) % 求str第一个元素的绝对值,返回72,这正是字母'H'的ASCII码
ans =
72
结构体类型
结构体类型是一种特殊的数据类型,相当于其他面向对象语言中的对象,也可以看成是C语言中的结构体类型。
创建结构体类型的方法十分简单:结构体名称.字段名称 = 字段值
,并且支持嵌套。
下面给出一段示例程序,用于创建一个名为Person的结构体,它有name、age、language(会说的语言,是一个单元数组,后面讲)、score(成绩,也是一个结构体)四个属性:
?Person.name = 'Tom';
?Person.age = 20;
?Person.language = {'Chinese','Spanish'};
?score.Math = 78;
?score.English = 98;
?Person.score = score;
?Person
Person =
name: 'Tom'
age: 20
score: [1x1 struct]
language: {'Chinese' 'Spanish'}
?Person.score
ans =
Math: 78
English: 98
数组与矩阵类型
数组是一堆元素的集合,这些元素可以是数值类型,也可以是字符串、结构体等类型。同一个数组中的元素的数据类型必须都相同。数组的运算实际上是对数组中的每个元素同时进行运算。
矩阵可以看成是多维数组,矩阵的运算遵循线性代数运算法则。矩阵将在后面的Blog中进行详细介绍。
创建数组有如下几种方式:
- 枚举式
- 等差数列式
- 区间线性分割式
下面用实例代码介绍一下创建数组的几种方式:
?array = [1,2,3,4,5] % 枚举式,逐一列举数组中的每个元素,元素之间用逗号隔开,也可以用空格隔开
array =
1 2 3 4 5
?array2 = 1:5 % 等差数列式,以等差数组的形式创建数组,分别给出首、尾元素和步长(即等差数列的公差),步长为1时可以省略
array2 =
1 2 3 4 5
?array3 = 1:2:6 % 等差数列式,这里步长为2,可以看出,结果并不一定会包含尾元素
array3 =
1 3 5
?array4 = linspace(1,5,6) % 区间线性分割式,调用linspace函数,前两个参数分别为被分割区间的下限和上限(闭区间),第三个参数为分割个数
array4 =
1.0000 1.8000 2.6000 3.4000 4.2000 5.0000
单元数组类型
单元数组实际上是一种广义的矩阵,与矩阵不同的是,单元数组可以容纳不同数据类型的元素,通过大括号'{}'来界定数组元素。假如cell是一个单元数组,那么可以通过cell{i,j}
的方式来获取cell的元素。
实例代码如下:
?cell1 = {'demo',1:2:10,5}
cell1 =
'demo' [1x5 double] [5]
?whos cell1
Name Size Bytes Class
cell1 1x3 332 cell array
Grand total is 13 elements using 332 bytes
?cell{1,3}
ans =
5
?cell2 = {'demo2','hello';5:-1:0,Inf}
cell2 =
'demo2' 'hello'
[1x6 double] [ Inf]
?whos cell2
Name Size Bytes Class
cell2 2x2 444 cell array
Grand total is 21 elements using 444 bytes
?cell2{2,2}
ans =
Inf
?a = cell(2,2) % 调用cell函数来创建一个空的单元数组
a =
[] []
[] []
?a{1,2} = 5
a =
[] [5]
[] []
?whos a
Name Size Bytes Class
a 2x2 112 cell array
Grand total is 5 elements using 112 bytes
这里要注意的一点是,对于字符串类型,其实是字符数组,那么怎么表示多个字符串组成的数组呢?如果用一般数组表示,会发现出了问题(所有字符串都连接到一起了):
?strs = ['aa','bcd','ef'];
?strs
strs =
aabcdef
那么这个时候就可以用单元数组来表示多个字符串的数组了,就不会存在这个问题:
?strs2 = {'aa','bcd','ef'};
?strs2
strs2 =
'aa' 'bcd' 'ef'
map容器类型
map是一种"键-值"对类型的数据类型,是Matlab R2012a
版本新增的数据类型,所以下面的示例代码是在正式版Matlab上运行的而非精简版Matlab。可以通过containers.Map
函数创建一个map对象,示例代码如下:
>> data = containers.Map({'name','age','location'},{'Tom',20,'USA'});
>> data
data =
Map with properties:
Count: 3
KeyType: char
ValueType: any
>> whos data
Name Size Bytes Class Attributes
data 3x1 8 containers.Map
>> data('name')
ans =
'Tom'