matlab多维数组
在Matlab中習(xí)慣性的會將二維數(shù)組中的第一維稱為“行”第二維稱為“列”，而對于三維數(shù)組的第三位則是習(xí)慣性的稱為“頁”。在Matlab中將三維及三維以上的數(shù)組統(tǒng)稱為高維數(shù)組，三維數(shù)組也是高級運算的基礎(chǔ)，本文將介紹三種創(chuàng)建三維數(shù)組的方法。
1、多維數(shù)組
第三維稱為頁，需要注意的是每一頁存放的二維數(shù)組維度要一致，也就是行列數(shù)要一致。
| 1 2 3 4 5 6 7 | a=[1,2; ????3,4]; b=[2,2; ????5,6]; A(:,:,1)=a; A(:,:,2)=b; A(:,:,3)=a; |
這樣就得到的A三維數(shù)組為2*2*3double
2、結(jié)構(gòu)體數(shù)組
（我學(xué)這個的目的是為了將不同維度的二維數(shù)組存放在一塊，將不同的二維數(shù)組賦值給新的數(shù)組，方便循環(huán)遍歷）
結(jié)構(gòu)體數(shù)組定義--賦值方式或者用struct
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 | a=[1,2; ????3,4]; b=[1,2; ????5,6; ????7,7]; gmmdata(1)=struct('cluster',a);? gmmdata(2)=struct('cluster',b);??? gmmdata(1) c=gmmdata(1).cluster text(1).cluster=a;%cluster為結(jié)構(gòu)體中一個名字 text(2).cluster=b; text(2) d=text(2).cluster |
使用下標創(chuàng)建三維數(shù)組
1
在Matlab命令框中輸入以下代碼可以創(chuàng)建簡單的三維數(shù)組：
for i=1:2
for j=1:2
for k=1:2
A(i,j,k)=i+j+k;
end
end
end
2
要查看程序結(jié)果。在命令窗口中輸入變量名稱按【Enter】，即可得到相應(yīng)的結(jié)果。如
輸入：A(:,:,1)
得到：
ans =
? ? ?3 ? ? 4
? ? ?4 ? ? 5
輸入：A(:,:,2)
得到：ans =
? ? ?4 ? ? 5
? ? ?5 ? ? 6
?
END
使用低維數(shù)組創(chuàng)建三維數(shù)組
1
我們可以先輸入一個二維數(shù)組，然后通過第三維數(shù)組與其關(guān)系生成第三維數(shù)組，例如輸入以下代碼可以生成三維數(shù)組：
D2=[1,2,3;4,5,6;7,8,9];
D3(:,:,1)=D2;
D3(:,:,2)=2*D2;
D3(:,:,3)=3*D2;
2
要查看程序結(jié)果。
輸入：D2 并按【Enter】可以查看輸入的二維數(shù)組。
得到：
D2 =
? ? ?1 ? ? 2 ? ? 3
? ? ?4 ? ? 5 ? ? 6
? ? ?7 ? ? 8 ? ? 9
輸入：D3 并按【Enter】可以查看生成的三維數(shù)組。
D3(:,:,1) =
? ? ?1 ? ? 2 ? ? 3
? ? ?4 ? ? 5 ? ? 6
? ? ?7 ? ? 8 ? ? 9
D3(:,:,2) =
? ? 2 ? ? 4 ? ? 6
? ? ?8 ? ?10 ? ?12
? ? 14 ? ?16 ? ?18
D3(:,:,3) =
? ? ?3 ? ? 6 ? ? 9
? ? 12 ? ?15 ? ?18
? ? 21 ? ?24 ? ?27
?
END
使用創(chuàng)建函數(shù)創(chuàng)建三維數(shù)組
1
使用Cat命令來創(chuàng)建高維數(shù)組。Cat命令的個事為【C=cat（dim,A1,A2,A3,A4……）】其中dim表示的是創(chuàng)建數(shù)組的維度，A1,A2,A3,A4表示的是各維度上的數(shù)組。在命令窗口中輸入以下代碼即可創(chuàng)建一個簡單的三維數(shù)組：
D2=[1,2,3;4,5,6;7,8,9];
C=cat(3,D2,2*D2,3*D2);
2
要查看程序結(jié)果
輸入：C(:,:,1)?并按【Enter】
得到：
ans =
? ? ?1 ? ? 2 ? ? 3
? ? ?4 ? ? 5 ? ? 6
? ? ?7 ? ? 8 ? ? 9
輸入：C(:,:,2) 并按【Enter】
得到：
ans =
? ? ?2 ? ? 4 ? ? 6
? ? ?8 ? ?10 ? ?12
? ? 14 ? ?16 ? ?18
輸入：C(:,:,3) 并按【Enter】
得到：
ans =
? ? ?3 ? ? 6 ? ? 9
? ? 12 ? ?15 ? ?18
? ? 21 ? ?24 ? ?27
?
3
還可以利用【repmat】命令以及【reshape】命令在生成高維數(shù)組，因為用到的概率不涉及很高這里不一一闡述。
1.一個三維數(shù)組由行、列和頁三維組成，其中每一頁包含一個由行和列構(gòu)成的二維數(shù)組。
2.利用標準數(shù)組函數(shù)創(chuàng)建多維數(shù)組
A=zeros(4,3,2)?生成一個4行3列2頁的三維全0數(shù)組，ones，rand和randn等函數(shù)有相似的用法。
3.利用直接索引方式生成多維數(shù)組
??A=zeros(2,3)
??A(:,:,2)=ones(2,3)
??A(:,:,3)=4
上面的代碼先生成一個二維數(shù)組作為三維數(shù)組的第一頁，然后通過數(shù)組直接索引，添加第二頁、第三頁。
4.利用函數(shù)reshape和repmat生成多維數(shù)組
B=reshape(A,2,9)
B=[A(:,:,1) A(:,:,2) A(:,:,3)]??%結(jié)果與上面一樣。
reshape(B,2,3,3)
reshape(B,[2 3 3])??????????????%結(jié)果與上面一樣。
提示：reshape函數(shù)可以將任何維數(shù)的數(shù)組轉(zhuǎn)變成其他維數(shù)的數(shù)組。
5.利用repmat函數(shù)生成多維數(shù)組
C=ones(2,3)
repmat(C,[1 1 3]) % repmat寫出類似reshape的repmat(C,1,1,3)將顯示出錯
提示：repmat是通過數(shù)組復(fù)制創(chuàng)建多維數(shù)組的，上面的代碼即是將數(shù)組C在行維和列維分別復(fù)制一次，然后再頁維復(fù)制三次得到2×3×3的三維數(shù)組。
6.利用cat函數(shù)創(chuàng)建多維數(shù)組
a=zeros(2);
b=ones(2);
c=repmat(2,2,2);
D=cat(3,a,b,c)%創(chuàng)建三維數(shù)組
D=cat(4,a,b,c)??%創(chuàng)建4維數(shù)組。
D(:,1,:,:)??????%查看第一列的數(shù)據(jù)。
size(D)?????%可以知道數(shù)組D的具體維數(shù)。
6.數(shù)組運算與處理
數(shù)組之間的運算要求兩個數(shù)組在任何一維都必須具有相同的大小。
（1）squeeze函數(shù)用于刪除多維數(shù)組中的單一維（即大小為1的那些維）
E=squeeze(D)?
size(D) E的數(shù)據(jù)和D一樣，但比D少了一維，只有2行、2列和3頁。
（2）reshape函數(shù)可以將一個三維向量變成一維向量。
???v(1,1,:)=1:6
???squeeze(v)
v(:)
（3）reshape函數(shù)用于改變多維數(shù)組的行、列、頁以及更高階的維數(shù)，但不改變數(shù)組元素的總個數(shù)。
F=cat(3,2+zeros(2,4),ones(2,4),zeros(2,4))
G=reshape(F,[3,2,4])
H=reshape(F,[4 3 2])??或K=reshape(F,2,12)
多維數(shù)組的重組按這樣的順序：第一頁的第一列、第二列……，第二頁的第一列、第二列……。
7.sub2ind函數(shù)和ind2sub函數(shù)用于多維數(shù)組的直接引用，索引順序與重組順序一致。
?sub2ind(size(F),1,1,1)??%求第1行、第1列、第1頁的數(shù)值的單一索引
?sub2ind(size(F),1,2,1)??%求第1行、第2列、第1頁的數(shù)值的單一索引
sub2ind(size(F),1,2,3)??%求第1行、第2列、第3頁的數(shù)值的單一索引
?
[r c p]=ind2sub(size(F),19) %由單一索引求其對應(yīng)的行列頁數(shù)值。
8．函數(shù)flipdim用于多維數(shù)組的翻轉(zhuǎn)，相當于二維數(shù)組中的flipud和fliplr函數(shù)。例如下面的代碼進行按行、列和按頁翻轉(zhuǎn)。
M=reshape(1:18,2,3,3)?
flipdim(M,1)??%每一頁中的行翻轉(zhuǎn)
flipdim(M,2)??%每一頁中的列翻轉(zhuǎn)
flipdim(M,3)??%將第一和第三頁翻轉(zhuǎn)調(diào)換
9.函數(shù)shiftdim用于循環(huán)輪換一個數(shù)組的維數(shù)。如果一個數(shù)組r行、c列和p頁，則循環(huán)輪換一次，就生成一個c行、p列和r頁的數(shù)組。
???M %重新調(diào)用
???shiftdim(M,1) %輪換一次
shiftdim(M,2) %輪換兩次
數(shù)組輪換后規(guī)律很難直觀理解，我們可以將三維數(shù)組看成一個類似魔方的方形盒子
函數(shù)shiftdim也支持負的循環(huán)輪換次數(shù)。執(zhí)行該輪換時，數(shù)組的維數(shù)增加，并且多出的維數(shù)均為單一維。
???M %重新調(diào)用
size(M)
shiftdim(M,-1)
size(ans).
10.函數(shù)permute和ipermute用于實現(xiàn)多維條件下的轉(zhuǎn)置操作。從本質(zhì)上講permute函數(shù)是shiftdimhas函數(shù)的擴展。
M %重新調(diào)用
permute(M,[2 3 1])
shiftdim(M,1)?????%兩者結(jié)果一樣
permute函數(shù)中的參數(shù)[2 3 1]表示使函數(shù)第二維成為第一維，第三維成為第二維，第一維成為第三維。
11.?permute(M,[2 1 3])
???[2 1 3]表示將數(shù)組的行列相互轉(zhuǎn)置，頁保持不變（只在第一和第二維轉(zhuǎn)置）。
permute函數(shù)的第一個參數(shù)為待轉(zhuǎn)置的數(shù)組，第二個參數(shù)為轉(zhuǎn)置順序，它必須是待轉(zhuǎn)置的多維數(shù)組的維數(shù)的某種排列，否則所進行的轉(zhuǎn)置無法進行。
???permute函數(shù)也可以用來將一個數(shù)組變成更高維的數(shù)組，例如shiftdim(M,-1)也可以用permute函數(shù)來實現(xiàn)。
permute(M,[4 1 2 3])
這是 因為任何一個數(shù)組都具有大于其本身尺寸的更高維數(shù)，并且這些維數(shù)均為單一維數(shù)。例如二維數(shù)組具有頁這一維，只是只有一頁。總之超過數(shù)組本身大小的維數(shù)都是單一維。M是一個三維數(shù)組，其第四維必為單一維，因此將M的第四維與第一維轉(zhuǎn)置，第一維變成了單一維。
12．二維數(shù)組兩次轉(zhuǎn)置變換回原來的形式，對于多維數(shù)組，用函數(shù)ipermute來取消permute所執(zhí)行的轉(zhuǎn)置操作。
??M %重新調(diào)用
?????permute(M,[3 2 1])
?????ipermute(M,[3 2 1])?%在我的Matlab上運行沒有達到預(yù)期效果
13．size函數(shù)返回數(shù)組每一維的大小
numel函數(shù)返回數(shù)組的總元素個數(shù)
當不指定size的返回值時，將返回一個由數(shù)組的各維數(shù)組成的向量。當我們知道數(shù)組的維數(shù)時，可以將維數(shù)返回到指定變量中。
[r c p]=size(M)
r=size(M,1)
c=size(M,2)
p=size(M,3)
v=size(M,4)
當一個數(shù)組的維數(shù)或者某數(shù)組維數(shù)不確定時，可以利用函數(shù)ndims獲得數(shù)組的維數(shù)值。例如：ndims(M)，與length（size（M））等效。
?多維數(shù)組常用函數(shù)：
| 函數(shù) | 描述 |
| ones(r,c,…),zeros(r,c,…) rand(r,c,…),randn(r,c,…) | 創(chuàng)建多維數(shù)組的基本函數(shù)，分別創(chuàng)建全1、全0.隨機（0-1之間）和隨機正態(tài)分布的多維數(shù)組。 |
| reshape(B,2,3,3) reshape(B,[2 3 3]) | 將一個數(shù)組變形成任意維數(shù)的數(shù)組 |
| repmat(C,[1 1 3]) | 將一個數(shù)組復(fù)制成一個任意維數(shù)的數(shù)組 |
| cat(3,a,b,c) | 沿著一個指定的維將數(shù)組連接起來 |
| squeeze(D) | 刪除大小等于1的維，即單一維。 |
| sub2ind(size(F),1,1,1) [r,c,p]=ind2sub(size(F),19) | 將下標轉(zhuǎn)化為單一索引值 將單一索引值轉(zhuǎn)化成下標 |
| flipdim(M,1) | 沿著一個指定的維輪換順序。等效于二維數(shù)組中的flippud和fliplr函數(shù) |
| shiftdim（M，2） | 循環(huán)輪換。第二個參數(shù)為正的情況下，進行各維的循環(huán)輪換；若為負數(shù)，將數(shù)組的維數(shù)增加。 |
| permute（M,[2 1 3]） iprmute（M，[2 1 3]） | 多維數(shù)組的轉(zhuǎn)置操作，前者為轉(zhuǎn)置操作，后者為取消轉(zhuǎn)置操作。 |
| size（M） [r,c,p]=size(M) | 返回各維的大小 |
| r=size（M,1） | 返回行數(shù) |
| c=size（M，2） | 返回列數(shù) |
| p=size（M，3） | 返回頁數(shù) |
| ndims（M） | 獲取數(shù)組的維數(shù) |
| numel（M） | 獲取數(shù)組的元素總個數(shù) |
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的matlab多维数组的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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