13-matlab 结构数组.ppt

1、MATLAB 程序设计与应用结构数组,13-1结构数组的建立,每一个结构数组（Structure Array）可以包含很多个元素，每一个元素可以看成是一笔数据。因此每个元素可以包含数个字段（Fields），而每个字段可包含各个不同型态的数据。例如一个包含学生个人数据的结构数组，可能含有的字段是 name（学生姓名）、id（学号）、scores（小考成绩）等。要建立此种结构，可在指令列直接输入个字段的值。,结构数组之范例一,范例13-1 : struct01.m clear student%清除student变数 = 洪鹏翔;% 加入 name 字段 student.i

2、d = mr871912;% 加入 id 字段 student.scores = 58, 75, 62;% 加入 scores 字段 student% 秀出结果 student = name: 洪鹏翔 id: mr871912 scores: 58,75,62 此时student即代表一个结构数组的第一个元素，或是第一笔数据。,结构数组之范例二,范例13-2 : struct02.m clear student% 清除 student 变数 = 洪鹏翔;% 加入 name 字段 student.id = mr871912;% 加入 id 字段 student.scor

3、es = 58, 75, 62;% 加入 scores 字段 % 以下是新加入的第二笔数据 student(2).name = 邱中人; student(2).id = mr872510; student(2).scores = 25, 36, 92; student%秀出结果 student = 1x2 struct array with fields: Name Id scores dent = 1x2 struct array with fields: Name Id scores,结构数组之范例二,此时student即代表一个12的结构数组。由于此结构数组已渐趋复杂，MATLAB并不将

4、所有字段值印出。欲显示某元素的特定字段值，可输入明确的叙述，例如student(2).scores等。 另一个建立结构数组的方法，则是使用struct指令，其格式如下： structureArray = struct(field1, value1, field2, value2,.) 其中field1、field2、是字段名称，value1、value2、则是字段所包含的数据。如果value1、value2、为异质数组（Cell Arrays，详见第上一章），则MATLAB为依序将异质数组的每个元素设定为每一个结构中相对应的字段值，如以下范例13-3：,结构数组之范例三,范例13-3 : st

5、ruct03.m student = struct(name, 张庭硕, 张庭安, scores, 50 60, 60 70); student(1)% 显示 student(1) student(2)% 显示 student(2) ans = name: 张庭硕 scores: 50 60 ans = name: 张庭安 scores: 60 70 在上述使用法中，张庭硕, 张庭安 和50 60, 60 70都是异质数组，因此他们的每个元素会被依次设定到每个结构之中。但是如果其中有一个异值数组的长度是1，那么MATLAB会进行纯量展开（Scalar Expansion）来自动补足，如以下范例

6、13-4：,结构数组之范例四,范例13-4 : struct04.m student = struct(name, 张庭安,scores, 50 60, 90 100); student(1)% 显示 student(1) student(2)% 显示 student(2) ans = name: 张庭安 scores: 50 60 ans = name: 张庭安 scores: 90 100 在上述范例中，张庭安可视为异质数组的一个元素，因此在设定至student结构数组时，MATLAB会进行纯量展开，将张庭安分别设定到student的两个元素的name字段值。,结构数组之范例五,结构数组可

7、以是巢状式（Nested）的，也就是说，结构数组的字段可是另一个结构数组，我们可以藉此产生复杂的数据结构 范例13-5 : struct05.m student = struct(name, 张庭硕, 张庭安, scores, 50 60, 60 70); student(2).course(1).title = Web Programming; student(2).course(1).credits = 2; student(2).course(2).title = Numerical Method; student(2).course(2).credits = 3; student(2)

8、.course ans = 1x2 struct array with fields: title credits,13-2取用及改变结构数组的数据,Student结构数组,Student(1),Student(2),Student(3),.name=banny .scores=85,80,92,78,.name=joey .scores=80,85,90,88,.name=batty .scores=88,82,90,80,范例13-6 : buildStruct01.m clear student% 清除 student 变数 student(1) = struct(name, Banny

9、, scores, 85,80,92,78); student(2) = struct(name, Joey, scores, 80,85,90,88); student(3) = struct(name, Betty, scores, 88,82,90,80); 上述的student结构数组，可图标如下：,Struct2cell指令,欲取用结构数组中所有元素内所有字段的数据，可用struct2cell指令，例如： values = struct2cell(student) values(:,:,1) = Banny 1x4 double values(:,:,2) = Joey 1x4 do

10、uble values(:,:,3) = Betty 1x4 double 请注意，传回的values是一个异质数组。一般而言，若输入struct2cell指令的结构变量维度为mn，且包含p个字段，则传回异质数组的维度为pmn。（在上例中，p = 2，m = 1， n = 3。）,改变结构数组内容,在结构数组中，我们可以使用句点（”.”）来找出某一笔数据内的某一个特定字段值，例如我们仅想看看第二个学生是谁，此时我们可以输入： studentName = student(2).name studentName = Joey 在上例中，在此一学生结构数组的第二数组元素student(2)之后加上一

11、点，再接上姓名字段名称name，即可取用此学生的实际姓名资料Joey，本例中进一步再将取出的学生姓名Joey储存在使用者自设的变量studentName之后显示于屏幕上。 类似取用结构数组个别字段数据内容的作法，我们可以改变结构数组中个别字段的数据内容，例如： student(2).name = Alex; 在上例中，student(2)的姓名已由原先的Joey改变为Alex。,CAT指令,MATLAB提供了cat指令，以达到并排字段值的目的，其语法为： A = cat(dim, structureField) 其中，dim代表并排后所改变的维度。例如，欲将小考成绩左右（水平）并排，可输入：

12、cat(2, student.scores)% 2 代表左右并排以改变直行的维度 ans = 85 80 92 78 80 85 90 88 88 82 90 80 欲将小考成绩上下（垂直）并排，可输入： cat(1, student.scores)% 1 代表上下并排以改变横列的维度 ans = 85 80 92 78 80 85 90 88 88 82 90 80,计算平均,在进行并排时，必须确认被并排的字段值有相同的行数（上下并排）或列数（左右并排），否则就会因为维度不和而产生错误讯息。 若要计算每次考试（共四次）的平均分数，可输入： average1 = mean(cat(1, stu

13、dent.scores) average1 = 84.3333 82.3333 90.6667 82.0000 若要计算每位学生（共三位）的平均分数，可输入下列表达式，但注意表达式后面单引号的使用代表矩阵的转置（Transpose），因为mean指令是对矩阵的每一直行进行平均值运算： average2 = mean(cat(1,student.scores) average2 = 83.7500 85.7500 85.0000,并排运算,由于并排运算常被用到，MATLAB又提供下列两种方法 方括号运算：可以左右合并结构数组中相同字段的数值矩阵，产生一个新的数值矩阵。 大括号运算：可以左右合并结

14、构数组中相同字段的数据，产生一个异值矩阵。 若要把scores字段值进行左右合并，可以输入如下：allScores = student.scores allScores = 85 80 92 78 80 85 90 88 88 82 90 80 若要把name字段值抽取出来，形成由字符串组成的异值数组，可以输入如下： allNames = allNames = Banny Alex Betty,结构数组之范例七,范例13-7 : printStruct01.m clear student% 清除 student 变数 student(1) = struct(name,

15、 张庭硕, scores, 85, 80); student(2) = struct(name, 锺书蓉, scores, 80, 85); student(3) = struct(name, 黄念中, scores, 88, 82); for i = 1:length(student)% 打印出每个学生的名字 fprintf (student %g: %sn, i, student(i).name); end,student 1: 张庭硕 student 2: 锺书蓉 student 3: 黄念中,取得及改变字段数据,亦可用 getfield及setfield来取得及改变一个字段的数据 其指

16、令使用格式如下： fieldValues = getfield (structureArray, arrayIndex, field, fieldIndex) newStructure = setfield (structureArray, arrayIndex, field,fieldIndex) 输入下列表达式即可取得第二位学生的第一次小考成绩： score3 = getfield(student, 2, scores, 1) 上述MATLAB叙述可简化为 score3 = student(2).scores(1); 若欲改变第二位学生的第三次小考成绩，可输入如下： student = s

17、etfield(student, 2, scores, 1, 75); 上述叙述亦可简化为 student(2).scores(1)=75;,结构数组之范例八,范例13-8:deal01.m myStruct = struct(name, Tim, Annie, age, 10, 13); myS = deal(Roger, Sue); fprintf(myStruct(1).name = %sn, myStruct(1).name); fprintf(myStruct(2).name = %sn, myStruct(2).name); myStruct(1).name =

18、 Roger myStruct(2).name = Sue,13-3取用及改变结构数组的字段,使用fieldnames指令可传回一结构数组的所有字段，例如： 范例13-9:fieldNames01.m student = struct(name, Roland, scores, 80, 90); allFields = fieldnames(student) allfields = name scores 其传回的结果是一个字符串异质数组（Cell Array of Strings），包含了student的所有字段。 欲增加一个新的字段，直接将此栏加入于任一数组元素即可,结构数组之范例十,范例

19、13-10:addField01.m clear student% 清除 student 变数 student = struct(name, Roland, scores, 80, 90); student(2).age = 20;% 加入新字段 student(1)% 显示 student(1) student(2)% 显示 student(2) ans = name: Roland scores: 80 90 age: ans = name: scores: age: 20 由上述结果可看出，MATLAB会将此新字段加入其它元素，并设定其默认值为 （空矩阵）。,结构数组之范例十一,范例13

20、-11:rmField01.m student = struct(name, Roland, scores, 80, 90) student2 = rmfield(student, scores)% 删除 scores 字段 student = name: Roland scores: 80 90 student2 = name: Roland,13-4其它相关指令,我们可用isstruct指令来测试某个变量是否为结构数组，如下： 范例13-12 : isstruct01.m s = struct(name, Tim, Ann, scores, 1 3 5 ,2 4 6); isstruct(

21、s) ans = 1 isfield指令则可用于测试某结构数组是否含一特定字段，例如： 范例13-13 : isstruct02.m s = struct(name, Tim, Ann, scores, 1 3 5 ,2 4 6); fprintf(isfield(s, name) = %dn, isfield(s, name); fprintf(isfield(s, height) = %dn, isfield(s, height); isfield(s, name) = 1 isfield(s, height) = 0 在上例中，因s并不包含“height”的字段，故回传数值0。,结构数组之范例十四,我们可用cell2struct指令来将异质数组转换成结构数组，例如： 范例13-14 : cell2struct01.m fields = name, age; values = Tim, 9; Annie, 6; s = cell2struct(valu