Matlab-重构和重新排列数组

叁歲伎倆 2022-09-16 15:23 332阅读 0赞

MATLAB中的许多函数都可以提取现有数组的元素,然后按照不同的形状或顺序放置。这样有助于预处理数据,便于之后进行计算或分析。

1、重构

reshape 函数可以更改数组的大小和形状。例如,将 3×4 矩阵重构成 2×6 矩阵。

  • A = [1 4 7 10; 2 5 8 11; 3 6 9 12]A = 3×4

    1. 1 4 7 10 2 5 8 11 3 6 9 12

    B = reshape(A,2,6)B = 2×6

    1. 1 3 5 7 9 11 2 4 6 8 10 12

只要不同形状中的元素数量相同,就可以将它们重构成具有任意维度的数组。使用 A 中的元素,创建一个 2×2×3 的多维数组。

  1. C = reshape(A,2,2,3)C = C(:,:,1) =
  2. 1 3 2 4
  3. C(:,:,2) =
  4. 5 7 6 8
  5. C(:,:,3) =
  6. 9 11 10 12

2、转置和翻转

线性代数中常见的任务是转置矩阵,即将矩阵的行变成列,将列变成行。要实现此目的,可以使用 transpose 函数或 .' 运算符。

创建一个 3×3 矩阵并计算其转置。

  1. A = magic(3)A = 3×3
  2. 8 1 6 3 5 7 4 9 2
  3. B = A.'B = 3×3
  4. 8 3 4 1 5 9 6 7 2

类似的运算符 ' 可以计算复矩阵的共轭转置。此操作计算每个元素的复共轭并对其进行转置。创建一个 2×2 复矩阵并计算其共轭转置。

  • A = [1+i 1-i; -i i]A = 2×2 complex
    1.0000 + 1.0000i 1.0000 - 1.0000i 0.0000 - 1.0000i 0.0000 + 1.0000i

    B = A’B = 2×2 complex
    1.0000 - 1.0000i 0.0000 + 1.0000i 1.0000 + 1.0000i 0.0000 - 1.0000i

flipud 上下翻转矩阵的行,fliplr 左右翻转矩阵的列。

  1. A = [1 2; 3 4]A = 2×2
  2. 1 2 3 4
  3. B = flipud(A)B = 2×2
  4. 3 4 1 2
  5. C = fliplr(A)C = 2×2
  6. 2 1 4 3

3、平移和旋转

使用 circshift 函数,可以将数组的元素平移一定的位置数。例如,创建一个 3×4 矩阵,然后将其各列向右平移 2 个位置。第二个参数 [0 2] 要求 circshift 将各行平移 0 个位置,将各列向右平移 2 个位置。

  • A = [1 2 3 4; 5 6 7 8; 9 10 11 12]A = 3×4

    1. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

    B = circshift(A,[0 2])B = 3×4

    1. 3 4 1 2 7 8 5 6 11 12 9 10

要将 A 的各行向上平移 1 个位置而各列保持不动,请将第二个参数指定为 [-1 0]

  1. C = circshift(A,[-1 0])C = 3×4
  2. 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4

rot90 函数可以将矩阵逆时针旋转 90 度。

  1. A = [1 2; 3 4]A = 2×2
  2. 1 2 3 4
  3. B = rot90(A)B = 2×2
  4. 2 4 1 3

如果再旋转 3 次(使用第二个参数指定旋转次数),最后将得到原始矩阵 A

  1. C = rot90(B,3)C = 2×2
  2. 1 2 3 4

4、排序

对数组中的数据进行排序也是一项实用功能,MATLAB 提供了几种排序方法。例如,sort 函数可以按升序或降序对矩阵的每一行或每一列中的元素进行排序。创建矩阵 A,并按升序对 A 的每一列进行排序。

  • A = magic(4)A = 4×4

    1. 16 2 3 13 5 11 10 8 9 7 6 12 4 14 15 1

    B = sort(A)B = 4×4

    1. 4 2 3 1 5 7 6 8 9 11 10 12 16 14 15 13

按降序对每一行进行排序。第二个参数值 2 指定您希望逐行排序。

  1. C = sort(A,2,'descend')C = 4×4
  2. 16 13 3 2 11 10 8 5 12 9 7 6 15 14 4 1

要整行排序,请使用 sortrows 函数。例如,根据第一列中的元素按升序对 A 的各行排序。行的位置发生变化,但每一行中元素的顺序不变。

  1. D = sortrows(A)D = 4×4
  2. 4 14 15 1 5 11 10 8 9 7 6 12 16 2 3 13

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