第3章 数据类型.ppt

1、第三章 数据类型,概述 基本数据类型 逻辑类型 字符串 结构 元胞数组,3.1 概 述,早期版本：二维数组和字符类型， 目前：多达十几种的基本数据类型，在不同的专业工具箱中还有特殊的数据类型。 MATLAB支持的基本数据类型见图3-1。,图3-1 MATLAB的数据类型,note：获取MATLAB的数据类型列表可以在MATLAB命令行窗口中键入help datatypes命令。,note：1）MATLAB的M语言和其他高级编程语言不同的是，MATLAB没有具体的变量或对象声明和定义过程。（问题：c中是如何操作的？） 2）元胞数组是MATLAB中常用的一种独有的数据类型。 （评价如何？）,3.2

2、 MATLAB基本数值类型,3.2.1 基本数值类型入门,表3-1 MATLAB的基本数值类型,复数数据类型 复数可以用表格中所示的各种数据类型创建，但是由于复数由实部数据和虚部数据组成，所以占用的字节数为构成复数的数据类型的两倍，例如复数z = 1+i，在MATLAB中占用了16个字节的内存。,例子3-1 使用不同的数据类型。 在MATLAB命令行窗口中，键入下面的指令： A = 1 2 3; class(A) （求对应的类型） ans = double, B = int16(A); （类型转换） class(B) ans = int16,note： 1）在MATLAB中，任何数据变量都不需

3、要预先的声明； 2）MATLAB将自动地将数据类型设置为双精度类型； 3）其他类型的数据，通过数据类型的转换完成； 4）MATLAB的数据类型名称同样就是数据类型转换的函数。,例子3-2 使用不同的数据类型。 在MATLAB命令行窗口中，键入下面的指令： a = 1 2 3; b = 3 4 5; c = a+b; int16(a)+int16(b) ? Error using = + Function + is not defined for values of class int16.,note：MATLAB系统默认的运算都是针对双精度类型，所以在进行两个int16类型的变量加法时，MAT

4、LAB报告了相应的错误（版本高时不提示出错）。（解决方法：计算前后进行类型转化。）,3.2.2 整数类型数据运算 MATLAB运算的基本数据类型为双精度的数据类型，MATLAB还另外提供了一些函数可以进行整数类型数据的运算。,note： 1）在计算机中的任何数据都是由二进制数来保存的。对于整数可以使用原码、反码、补码来表示。 2）整数类型运算类似于c语言中的位运算。,3.2.3 MATLAB的常量,表3-3 MATLAB的常量,note： 1) eps、realmax和realmin三个常量具体的数值与运行MATLAB的计算机相关，不同的计算机系统可能具有不同的数值。 2) MATLAB的常量

5、数值是可以修改的。例如，pi=100，这样pi这个常量的数值就变成了100。但是，如果用clear指令清除变量后，pi将变成原有的常量数值。,3) Inf也可以写作inf，它为IEEE定义的算术数据无穷大数值，在MATLAB中进行诸如1.0/0.0或者exp(1000)的操作时都会得到这个数值。如果将inf应用于函数，则计算结果可能为inf或者NaN。 4) NaN也可以写作nan，它为IEEE规定的某种运算得到的结果，例如0/0的运算得到的结果就是NaN。NaN参与运算的结果也为NaN(关系运算除外)。(当计算结果出现NaN的时候，意味着麻烦就来了。),例子3-4 NaN和Inf运算示例。

6、在MATLAB命令行窗口中，键入下面的指令： a = inf; c = sin(a) c = NaN,3.2.4 空数组 所谓空数组，就是指那些某一个维或者某些维的长度为0的数组。它是为了完成某些MATLAB操作和运算而专门设计的一种数组。,例子3-6 创建空数组。 A = A = B = ones(2,3,0) B = Empty array: 2-by-3-by-0,note: 空数组并不意味着什么都没有( 空？相？)，使用whos命令可以看到空数组类型的变量在MATLAB的工作空间中确实存在。,例子3-7 使用空数组的例子。 A (2,2,3) = 1 （多维数组，动态扩展）(结果？)

7、A(:,:,3) = ,A(:,:,1) = 0 0 0 0 A(:,:,2) = 0 0 0 0, B = reshape(1:24,4,6) B = 1 5 9 13 17 21 2 6 10 14 18 22 3 7 11 15 19 23 4 8 12 16 20 24 B(:,2 3 4) = (运行结果如何？),3.3 逻辑类型和关系运算,3.3.1 逻辑数据类型 1） 逻辑数据类型：仅具有两个数值的一种数据类型，其中，一个数值为TRUE，另外一个数值为FALSE。 2）MATLAB将所有非零值看作逻辑真，将零值看作逻辑假。一般地，1表示逻辑真，0表示逻辑假。 note：物理意义表

8、征一件事是真还是假； 一个例子分支语句（if (a5) B = logical(A) C = true(size(A) D = false(size(A),2) (结果如何？自己运行试试看),note： 逻辑类型=布尔类型（其他书籍上的叫法）。,3.3.2 逻辑运算（与、或、非、异或）,表3-5 MATLAB的逻辑运算,note： 1）其他类型的数据也可进行逻辑运算，但是运算的结果一定是逻辑类型的数据。 2）短路作用：进行 b = a;b(3,1) =1; a B = magic(3); A B ans = 0 1 1 0 0 1 0 0 1 A = = B ans = 0 0 0 0 1 0

9、 0 0 0,例子3-13 复杂的关系运算。 在MATLAB命令行窗口中，键入下面的指令： A = reshape(-4:4,3,3) A = -4 -1 2 -3 0 3 -2 1 4 B = (A=0) （提问：输出的结果是什么？）,1 1 0 1 0 0 1 0 0,3.3.4 运算符的优先级 M语言的运算符和普通的高级编程语言类似，也具有相应的计算优先级： (1) 括号( )。 (2) 数组转置(.)，数组幂(.)，复转置()，矩阵幂()。 (3) 一元加(+)，一元减(?)，逻辑非()。 (4) 数组乘法(.*)，数组除法(./)，数组左除(.)，矩阵乘法(*)，矩阵右除(/)，矩阵

10、左除()。 (5) 加法(+)，减法(?)。,(6) 冒号运算符(:)。 (7) 小于()，大于等于(=)，等于(= =)，不等于(=)。 (8) 元素与( b = MOTO!; length(a) = length(b) ans = 1 c = a, , b c = Hello MOTO!,3.4.3 字符串操作函数,表3-7 常用的字符串操作函数,例子3-19 组合字符串示例。 在MATLAB命令行窗口中，键入下面的指令： a = Hello; b = MOTO!; c = strcat(a,b) c = HelloMOTO!,例子3-20 字符串比较函数应用示例。 在MATLAB命令行窗

11、口中，键入如下的指令： a = The first string; b = The second string; c = strcmp(a,b) c = 0,例子3-21 findstr函数和strfind函数使用示例。 在MATLAB命令行窗口中，键入下面的指令： S1 = A friend in need is a friend indeed; S2 = friend; a = findstr(S2,S1) a = 3 23,3.4.4 字符串转换函数 在MATLAB中允许不同类型的数据和字符串类型的数据之间进行转换。在C语言中，printf函数通过相应的格式字符串就可以输出不同格式的数据

12、。而在MATLAB中，则直接提供了相应的函数完成数制的转换。,表3-8 数字和字符之间的转换函数,例子3-22 num2str函数和str2num函数的用法示例。 在MATLAB命令行窗口中，键入下面的指令： S = 1 2;2 3; A = str2num(S) A = 1 2 2 3 D = num2str(rand(2,2),5) （5代表了转换后小数点后的位数） D = 0.95013 0.60684 0.23114 0.48598,字符串数组、元胞数组与构架数组,字符串数组及处理 P32 （1）用单引号对 （注意：必须在英文状态下输入）来定义字符数组（C 语言中是双引号对 “”）；如

13、果需要输入单引号，则必须用 2个个连续的单引号来表示。,（2）数值数组的一个元素（double 型）在内存中占据 8 个字节，字符数组的一个元素则占据 2 个字节。,备注：whos 命令可以列出当前工作区中变量的情况。,（3）字符数组定义后，其引用与赋值和数值数组是类似的。,（4）串数组的 ASCII 码的转换。 用 double 产生字符数组的 ASCII 码； 用 char 把 ASCII 码转换为字符。上述的操作支持中文，但注意中文字符的 ASCII 码大于 256. 中文编码 ： 区位码 （5）串转换与串操作函数。 P31 表2.2 串转换函数 P32-33 表2.3 串操作函数,串数

14、组的 ASCII 码的转换,【例】字符串处理是所有程序设计语言的一个重要任务。Matlab拥有大量的字符串处理函数。使用Matlab的字符串处理函数统计字符串 “The 2008 Beijing Olympic Games is a great game” 中包含多少个“a”和多少个“e”。,（6）Matlab 中一个很有用的功能：执行字符串 eval (P32) 可以将字符串作为一个 Matlab 命令来运行。,元胞数组(单元型变量) P34 该数组的基本元素是元胞，每个元胞本身在数组中是平等的，它们只能以下标区分。元胞可以存放任何类型、任何大小的数组。而且，同一个元胞数组中的各元素的内容可

15、以不同。注意：元胞元素的引用用大括号“ ”。,【例】元胞数组是Matlab定义的另外一种强大的数据类型。同一个元胞 数组中不同的元胞可以存放不同类型和不同大小的数据。请使用Matlab 定义一个22大小的元胞数组，并给不同的元胞赋以不同类型的数据， 然后显示这些数据。,注意：元胞元素的引用用花括号“ ”。,【例】用元胞数组实现字符串数组（不是字符数组）的定义。,结构体（结构型变量、构架数组） P36,和元胞数组一样，结构体也能在一个数组里存放各类数据。它和 C 语言中的结构体是完全类似的。 【例】定义一个 2 x 3 学生信息的结构体。 Matlab 实现： StudentArray (2，3

16、）= struct(Name,Sex,Age,Score,); C 语言 实现： typedef struct char Name10; char Sex; short int Age; float Score; STUDENT; STUDENT StudentArray23;,结构体的赋值与引用和 C 语言也是类似的。,【例】结构体或记录体可以模拟自然世界中的一个独立客体的多种 数据。Matlab中的结构体即可实现这种功能。请用Matlab定义一 个包括5名学生的结构体并给其赋值。构架中的域为：姓名、性别、年龄、成绩。最后统计这些学生成绩的平均值。,注意：元胞数组的元素可以是结构体；结构体的元素也可以是元胞数组。如下面的例子： （1）元胞数组的一个元素是结构体；（演示）,StudentArray(5, 1) = struct(Name, , Sex, , Age, , Score, , Data, ); A = cell(2, 2); A1, 1 = I love china!; A1, 2 = zeros(4, 4); A2, 1 =