Для обращения к элементам внутри полей, следует добавить требуемые индексы к имени поля. Если поле содержит числовой массив, нужно использовать индексация цифровых массивов. Если поле содержит массив ячеек, используйте соответствующую индексацию ячеек и так далее. Например,

test2b = patient(3).test(2,2)

test2b =

153

Аналогичную форму записи следует использовать и для задания значений переменных внутри поля, например,

patient(3).test(2,2) = 7

Вы можете также одновременно извлечь данные одноименных полей многомерной структу-ры. Например, запись ниже создает вектор 1х3, содержащий все значения счетов полей billing fields.

bills = [patient.billing]

bills =

127.0000 28.5000 504.7000

Аналогично, вы можете создать массив ячеек, содержащий данные температур test для пер-вых двух структур.

tests = {patient(1:2).test}

tests =

[3x3 double] [3x3 double]

Обращение к полям структуры с применением функций setfield и getfield

Прямая индексация обычно является наиболее эффективным способом задания или получе-ния значений полей структуры. Если, однако, вы знаете только название поля в виде строки, например, если вы использовали функцию fieldnames для получения имени поля в пределах M-файла - то для указанных операций с данными этих полей можно также применить функ-ции setfield и getfield.

Функция getfield позволяет получить значение или значения поля или элемента поля и име-ет следующий синтаксис

f = getfield(array,{array_index},'field',{field_index})

где индекс field_index является необязательным , а array_index является необязательным для массива структур размера 1х1. Данный синтаксис соответствует записи

f = array(array_index).field(field_index)

Например, для обращения к полю name во второй структуре массива patient запишем

str = getfield(patient,{2},'name')

Аналогично, функция setfield дает возможность задать значения полей используя синтаксис

f = setfield (array,{array_index},'field',{field_index},value)

Определение размера массива структур

Для получения размера массива структур или размера любого поля структуры. можно вос-пользоваться функцией size. При вводе в качестве аргумента функции size имени структуры, данная функция возвращает вектор размерностей массива. Если задать аргумент в форме массив(n).поле, функция size возвращает размер содержимого поля. Например, для нашей структуры patient размера 1х3, запись size(patient) возвращает вектор [1 3]. Выражение size(patient(1,2).name) возвращает длину строки имени элемента (1,2) структуры patient.

Добавление полей к структуре

Вы можете добавить поле ко всем структурам в массиве добавлением поле к любой одной структуре. Например, для добавления поля номера социальной страховки к массиву patient можно воспользоваться записью вида

patient(2).ssn = '000-00-0000'

При этом поле patient(2).ssn второго пациекта имеет заданное значение. Все другие структу-ры в массиве структур также имеют поле ssn, но эти поля содержат пустые матрицы до тех пор, пока вы не зададите в явном виде соответствующие значения.

Удаление поля из структуры

Вы можете удалить любое поле заданной структуры при помощи функции rmfield. Ее наиболее общая форма имеет вид

struc2 = rmfield(array,'field')

где array это массив структур, а 'field' является именем поля, которое вы хотите удалить. Например, чтобы удалить поле name из массива patient, нужно ввести:

patient = rmfield(patient,'name')

Применение функций и операторов

Вы можете осуществлять операции над полями и над элементами полей точно так же, как над любыми другими массивами системы MATLAB. Для выбора данных, над которыми нужно произвести действия нужно использовать индексацию. Например, следующее выра-жение вычисляет среднее значение вдоль строк массива test в patient(2):

mean((patient(2).test)')

Зачастую бывают различные возможности для применеия функций или операторов к полям массива структур. Один из путей суммирования всех полей billing в структуре patient выг-лядит следующим образом:

total = 0;

for j = 1:length(patient)

total = total + patient(j).billing;

end

Для упрощения подобных операций, MATLAB предоставляет возможность производить дей-ствия одновременно со всеми одноименными полями массива структур. Для этого нужно просто заключить выражение (допустим, array.field) в квадратные скобки внутри применяе-мой функции. Например, вы можете решить приведенную выше задачу, записав

total = sum ([patient.billing])

Подобная запись эквивалентна использованию так называемого списка, разделенного запятой (comma-separated list)

total = sum ([patient(1).billing , patient(2).billing ,...])

Такой синтаксис наиболее полезен в случаях, когда поле является скалярным операндом.

Создание функций для операций над массивами структур

Вы можете записать свои функции в виде М-файлов для работы со структурами любой нес-тандартной формы. При этом вам придется осуществить собственный контроль ошибок. Иными словами, вам следует убедиться, что осуществляется проверка действий над выбран-ными полями.

В качестве примера, рассмотрим набор данных, который описывает измерения в различных моментах времени различных токсинов в источнике питьевой воды. Данные состоят из 15 различных наблюдений, где каждое наблюдение содержит три независимых замера. Вы мо-жете организовать эти данные в виде набора 15 структур, где каждая структура имеет три поля, по одному для каждого проведенного измерения.

Приведенная ниже функция concen, действует над массивом структур со специфичными ха-рактеристиками. Их характеристики должны содержать поля lead (свинец), mercury (ртуть),

и chromium (хром).

function [r1, r2] = concen(toxtest);

% Create two vectors. r1 contains the ratio of mercury to lead

% at each observation. r2 contains the ratio of lead to chromium.

r1 = [toxtest.mercury]./[toxtest.lead];

r2 = [toxtest.lead]./[toxtest.chromium];

% Plot the concentrations of lead, mercury, and chromium

% on the same plot, using different colors for each.

lead = [toxtest.lead];

mercury = [toxtest.mercury];

chromium = [toxtest.chromium];

plot(lead,'r'); hold on

plot(mercury,'b')

plot(chromium,'y'); hold off

Данная функция создает два вектора. r1 содержит отношение ртути к свинцу в каждом наб-людении, а r2 содержит отношение свинца к хрому. Далее эта функция строит кривые кон-центрации свинца, ртути и хрома на одном графике, используя разные цвета (красный - сви-нец, синий - ртуть, желтый - хром).

Попробуйте применить данную функцию на примеры структуры test со следующими данны-ми

test(1).lead = .007; test(2).lead = .031; test(3).lead = .019;

test(1).mercury = .0021; test(2).mercury = .0009;

test(3).mercury = .0013;

test(1).chromium = .025; test(2).chromium = .017;

test(3).chromium = .10;

Организация данных в массиве структур

Ключ к организации массива структур состоит в выборе способа, которым вы хотите обра-щаться к подмассивам данных или отдельным данным структуры. Это, в свою очередь, оп-ределяет как вы дольжны построить массив, содержащий структуры и как выбирать поля структуры. Например, рассмотрим RGB изображение размера 128х128, запомненное в трех различных массивах : RED, GREEN и BLUE.

Имеются по меньшей мере две возможности для организации таких данных в массив струк-

тур.

Плоская организация Поэлементная организация

Плоская организация

В этом варианте, каждое поле структуры представляет полную плоскость изображения в красном, зеленом или синем цветах. Вы можете создать такую структуру используя запись

A.r = RED;

A.g = GREEN;

A.b = BLUE;

Подобный подход позволяет вам легко извлекать полное изображение в отдельных состав-ляющих цветов, для решения таких задач как фильтрация. Например, для обращения ко всей красной плоскости нужно просто записать

red_plane = A.r;

Плоская организация имеет то дополнительное преимущество, что массив структур можно без труда дополнить другими изображениями. Если у вас есть набор изображений, вы може-те запомнить их как A(2), A(3), и так далее, где каждая структура содержит полное изобра-жение.

Недостаток плоской организации становится очевичным, когда вам нужно обратиться к от-дельным частям изображения. В этом случае вы должны оперировать с каждым полем в от-дельности:

red_sub = A.r (2:12, 13:30);

grn_sub = A.g (2:12, 13:30);

blue_sub = A.b (2:12, 13:30);

Поэлементная организация

Данный вариант имеет то преимущество, что обеспечивает простой доступ к подмножествам данных. Для организации данных в данной форме нужно использовать команды

for i = 1:size(RED,1)

for j = 1:size(RED,2)

B(i,j) .r = RED(i,j);

B(i,j) .g = GREEN(i,j);

B(i,j) .b = BLUE(i,j);

end

При поэлементной организации, вы можете осуществить обращение к подмножествам дан-ных при помощи единственного выражения:

Bsub = B(1:10, 1:10);

Однако, обращение к полной плоскости изображения при поэлементом методе требуется цикл :

red_plane = zeros(128,128);

for i = 1 : (128*128)

red_plane(i) = B(i).r;

end

Поэлементая организация не является лучшим выбором для большинства приложений, свя-занных с обработкой изображений. Однако, она может быть лучшей для других приложений, когда вам требуется часто обращаться к отдельным подмножествам полей структуры. Пример в следующем разделе демонстрирует данный тип приложен

Пример - Простая база данных

Рассмотрим организацию простой базы данных.

А Плоская организация В Поэлементная организация

Оба возможных способов организации базы данных имеет определенные проимущества, зависящие от того как вы хотите осуществить доступ к данным:

· Плоская организация обеспечивает более легкую возможность вычислений одновре-менно над всеми полями. Например, чтобы найти среднее значение всех данных в поле amount следует записать:

а) При плоской организации

avg = mean(A.amount);

б) При поэлементной организации

avg = mean([B.amount]);

Поэлементная организация дает более легкий доступ ко всей информации, связанной с одним клиентом. Рассмотрим М-файл, названный client.m, который осуществляет вывод на экран имени и адреса любого клиента. При использовании плоской организации, следует вводить в качестве аргументов индивидуальные поля:

function client(name,address, amount)

disp(name)

disp(address)

disp(amount)

Для вызова функции client для второго клиента записываем,

client(A.name(2,:),A.address(2,:), A. amount (2,:))

При использовании поэлементой организации вводится вся структура

function client(B)

disp(B)

Для вызова функции client для второго клиента при этом просто записываем,

client(B(2))

· Поэлементная организация позволяет более просто расширять поля массивов строк. Если вы заранее не знаете максимальную длину строки при плоской организации, вам может потребоваться часто корректировать поля name или address , чтобы ввести более длинные строки.

Обычно данные не диктуют выбора организации базы данных. Скорее, вы сами должны решить, как вы хотите осуществлять доступ и операции над данными.

Вложенные структуры

Поле структуры может содержать другую структуру, и даже массив структур.Если вы уже имеете некоторую структуру, то для вложения новых структур в любое поле данной струк-туры вы можете воспользоваться как функцией struct, так и применить непосредственно оператор присваивания

Создание вложенных структур при помощи функции struct

Для создания вложенных структур вы можете применить функцию struct . Например, создадим массив структур размера 1х1 со вложенной в поле nest структурой:

A = struct('data',[3 4 7; 8 0 1],'nest',struct('testnum','Test 1', 'xdata',[4 2 8],'ydata',[7 1 6]));

Применим теперь операторы присваивания для добавления сторого элемента к массиву А:

A(2).data = [9 3 2; 7 6 5];

A(2).nest.testnum = 'Test 2';

A(2).nest.xdata = [3 4 2];

A(2).nest.ydata = [5 0 9];

Индексация вложенных структур

Для обращения к вложенным структурам, нужно просто добавить имена вложенных полей с использование точечных разделителей. Первая текстовая строка в индексированном выраже-нии определяет массив структур, а последующие выражения дают доступ к полям, содержа-щим другие структуры. Например, массив А, созданный ранее, имеет три уровня вложения:

· Для обращения к вложенной структуре внутри А(1) запишем A(1).nest.

· Для обращения к полю xdata во вложенной структуре в A(2) запишем A(2).nest.xdata.

· Для обращения к элементу 2 поля ydata в A(1), запишем A(1).nest.ydata(2).

МАССИВЫ ЯЧЕЕК

Массивы ячеек это массивы данных системы MATLAB элементы которых являются ячейка-ми и могут служить «хранилищами» для других массивов данных. Например, одна ячейка массива ячеек может содержать матрицу действительных чисел, другая ячейка - массив тек-стовых строк, а третья - вектор комплексных значений.

Вы можете конструировать массивы ячеек любых допустимых размерностей и форм, вклю-чая многомерные массивы ячеек.

Создание массивов ячеек

Вы можете создавать массивы ячеек двумя способами:

· Используя операторы присваивания.

· Используя функцию cell, а затем назначая данные созданных ячеек.

Применение операторов присваивания

Вы можете создать массив ячеек путем присваивания данных индивидуальным ячейкам, по одной ячейке за один раз. MATLAB при этом автоматически создает требуемый массив яче-ек. Существуют два способа индексации данных ячеек:

· Индексация ячеек

Заключите индексы ячейки в обычные скобки с использованием стандартной индексации массивов. Заключите содержимое ячейки в правой стороне оператора присваивания в фигур-ные скобки “{}”. Например, создадим массив ячеек А размера 2х2.

A(1,1) = {[1 4 3; 0 5 8; 7 2 9]};

A(1,2) = {'Anne Smith'};

A(2,1) = {3+7i};

A(2,2) = {-pi:pi/10:pi};

Внимание! Запись “{}” обозначает пустой массив ячеек, точно так же как “[ ]” обозначает пустую матрицу для числовых массивов. Вы можете использовать пустой массив ячеек в лю-бых выражениях с массивами ячеек.

· Индексация содержимого ячеек

Заключите индексы ячейки в фигурные скобки, применяя стандартные обозначения масси-вов. Задайте содержимое ячейки в правой части оператора присваивания в обычном виде.

A{1,1} = [1 4 3; 0 5 8; 7 2 9];

A{1,2} = 'Anne Smith';

A{2,1} = 3+7i;

A{2,2} = -pi:pi/10:pi;

Различные примеры, приведенные ниже, используют оба приведенных синтаксиса. Обе фор-мы записи являются вполне взаимозаменяемыми.

Внимание! Если вы уже имеете числовой массив с заданным именем, не пытайтесь создать массив ячеек с помощью операторов присваивания, не уничтожив предаврительно числовой массив. Если вы не очистите числовой массив, MATLAB примет, что вы пытаетесь «сме-шать» синтаксисы ячеек и числовых массивов и выдаст сообщение об ошибке.

MATLAB выводит содержимое массива ячеек на дисплей в сжатой форме. Для нашего мас-сива А мы получим.

A =

[3x3 double] 'Anne Smith'

[3.0000+ 7.0000i] [1x21 double]

Для вывода полного содержания ячеек, нужно воспользоваться функцией celldisp. Для гра-фического вывода на дисплей архитектуры ячейки служит функция cellplot. Если вы назна-чаете данные ячейке, которая находится вне размерности имеющегося массива ячеек, MATLAB автоматически расширяет массив, чтобы включить заданный вами элемент. При этом промежуточные ячейки заполняются пустыми матрицами. Например, приведенный ни-же оператор присваивания превращает массив ячеек А размера 2х2 в массив размера 3х3.

A(3,3) = {5};

Все остальные ячейки третьего столбца и третьей строки при этом будут содержать пустые матрицы.

Использование фигурных скобок для построения массивов ячеек

Фигурные скобки, “{}”, являются такими же конструктурами массивов ячеек, как квадрат-ные скобки являются конструкторами числовых массивов. Фигурные скобки используются совершенно аналогично квадратным скобкам, за тем исключением, что их можно использо-вать для вложения массивов ячеек (см. ниже).

При конструировании массивов с использованием фигурных скобок нужно использовать пробелы или запятые для разделения столбцов, и точки с запятой для разделения строк. На-пример, ввод

C = {[1 2], [3 4]; [5 6], [7 8]};

приводит к следующему массиву ячеек размера 2х2

Для объединения отдельных массивов ячеек в новые массивы, вы можете использовать квадратные скобки, как и при объединении числовых массивов.

Задание массивов ячеек при помощи функции cell

Функция cell позволяет создавать пустые массивы ячеек заданного размера. Например, сле-дующее выражение создает пустоймассив ячеек размера 2х2.

B = cell(2, 3);

Для заполнения ячеек массива В нужно прменить операторы присваивания:

B(1,3) = {1:3};

Доступ к данным массивов ячеек

Вы можете извлекать данные из массивов ячеек или же запоминать данные в имеющемся или вновь созданном массиве ячеек двумя способами:

· Использованием индексации содержимого ячеек при помощи обычных индексов.

· Использованием индексов, заключенных в фигурные скобки.

Доступ к данным массивов ячеек с использованием фигурных скобок

Вы можете использовать индексирование содержимого в правой части выражения для обра-щения ко всем данным в какой-либо отдельной ячейке. Для этого в левой части выражения следует задать переменную для записи содержимого ячейки. Заключите индексы ячеек в фигурные скобки. Это означает, что вы обращаетесь к содержимому ячейки. Рассмотрим следующий массив N размера 2х2:

N{1,1} = [1 2; 4 5];

N{1,2} = 'Name';

N{2,1} = 2 - 4i;

N{2,2} = 7;

Вы можете получить строку в N{1,2} записав

c = N{1,2}

При вводе данной строки MATLAB выдаст

c =

Name

Внимание! В операторах присваивания вы можете использовать индексацию содержимого только для обращения к одной ячейке, а не к подмножеству ячеек. Например, оба выражения

A{1, :} = value и B = A{1, :} являются неправильными.

Для обращения к подмножествам содержимого одной ячейки нужно объединить индексиро-вание. Например, чтобы получить элемент (2,2) массива в ячейке N{1,1}, следует записать:

d = N{1,1} (2,2)

что даст

d =

Обращение к подмножествам массива ячеек

Для присваивания любого множества ячеек некоторой переменной, нужно воспользоваться индексацией содержимого ячеек. При этом оператор двоеточия служит для доступа к под-множествам ячеек в пределах иассива ячеек.

Удаление ячеек

Вы можете удалить полностью любую размерность массива ячеек с использованием одного выражения. Как и в стандартном случае удаления массивов, нужно использовать векторное индексирование при удалении строк или столбцов массива ячеек, с приравниванием данной размерности пустой мастрице, например

A(:, 2) = [ ]

При удаленни ячеек, фигурные скобки вообще не используются в соответствующих выра-жениях.

Изменение формы (размерностей) массива ячеек

Ка и в случае любых других массивов, для изменения формы массива ячеек можно приме-нить функцию reshape. При этом общее число ячеек должно остаться тем же, то есть вы не можете использовать данную функцию для добавления или удаления ячеек.

A = cell(3, 4);

size(A)

ans =

3 4

B = reshape(A,6,2);

size(B)

ans =

6 2

Замена списка переменных массивами ячеек

Массивы ячеек могут быть ипользованы для замены списка переменных MATLAB-а в сле-дующих случаях:

· В списке входных аргументов.

· В списке выходных переменных.

· В операциях отображения на дисплей.

· При конструировании массивов (квадоатные скобки и фигурные скобки).

Если вы используете оператор двоеточия для индексации набора ячеек в сочетании с фигур-ными скобками, то MATLAB обращается с каждой ячейкой как с отдельной переменной. Например, допустим вы имеете массив ячеек T, где каждая ячейка содержит отдельный век-тор. Выражение T{1:5} эквивалентно списку векторов в первых пяти ячейках массива T, то есть оно равносильно записи

[ T{1} , T{2} , T{3} , T{4} , T{5} ]

Рассмотрим массив ячеек C:

C(1) = {[1 2 3]};

C(2) = {[1 0 1]};

C(3) = {1:10};

C(4) = {[9 8 7]};

C(5) = {3};

Для свертки векторов в C(1) и C(2) с использованием функции conv, нужно записать

d = conv(C{1:2})

d =

1 2 4 2 3

Для вывода на дисплей векторов со второго по четвертый введем

C{2:4}

Это даст

ans =

1 0 1

ans =

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

ans =

9 8 7

Аналогично, вы можете создать новый числовой массив используя выражение

B = [ C{1}; C{2}; C{4} ]

что приводит к

B =

1 2 3

1 0 1

9 8 7

Вы можете также использовать соответствующую индексацию в левой части оператора при-сваивания для создания нового массива ячеек, где каждая ячейка содержит один выходной аргумент

[D{1:2}] = eig (B)

D =

[3x3 double] [3x3 double]

Напомним, что при задании двух выходных аргументов, выходом функции eig(B) является модальная матрица, составленная из нормированных собственных векторов матрицы B и ди-агональная матрица собственных значений. Вы можете вывести в командное окно действи-тельные значения собственных векторов и значений вводя D{1} и D{2}.

Применение функций и операторов

Для применения функций или операторов к содержимому ячеек нужно воспользоваться со-ответствующей индексацией. Например, зададим массив ячеек А

A{1, 1} = [1 2; 3 4];

A{1, 2} = randn (3,3);

A{1, 3} = 1 : 5;

Тогда, для применения функции sum к содержимому первой ячейки массива запишем

B = sum (A{1,1})

Что приводит к следующему результату

B =

4 6

Для применения той же функции к нескольким ячейкам не вложенных массивов ячеек, нуж-но применить цикл:

for i = 1:length(A)

M{i} = sum(A{1,i});

end

Организация данных в массивах ячеек

Массивы ячеек являются полезными для создания базы данных, состоящих из массивов раз-личных значений и типов. Массивы ячеек являются предпочтительнее структур в приложе-ниях, где:

· Вам нужен доступ ко многим полям данных при помощи одного обращения.

· Вы хотите иметь доступ к подмножеству данных в виде списка значений.

· У вас нету фиксированного набора имен полей.

· Вам приходится часто удалять поля из структуры.

Как пример обращения к набору множества полей при помощи одного выражения допустим, что ваши данные состоят из:

· Массива размера 3х3, состоящего из измерений, полученных экспериментально.

· Строки из 15 символов, содержащей имя инженера.

· Массива размера 3х4х5, содержащего записи измерений за последние 5 эксперимен-тов.

Для многих приложений, наилучшим способом создания базы данных являются структуры. Однако, если вы постоянно имеете дело только с первыми двумя полями данных, то массив ячеек может быть более удобным для целей индексации.

Приведенный ниже пример показывает как можно обратиться к первым двум элементам мас-сива ячеек TEST.

[newdata, name] = deal (TEST{1:2})

а следующий пример демонстрирует то же при организации данных в виде структуры с тем же именем TEST:

newdata = TEST.measure

name = TEST.name

Вложение массивов ячеек

Массив ячеек может содержать другой массив ячеек и даже масси массивов ячеек (Массивы, не содержащие другие массивы ячеек называются листовыми ячейками (leaf cells).) Для соз-дания вложенных массивов ячеек вы можете использовать вложенные фигурные скобки, фу-нкцию cell, или непосредственное применение операторов присваивания.

Создание вложенных массивов при помощи вложенных фигурных скобок

Для указанной в заголовке цели достаточно вложить в требуемую ячейке пару фигурных ско-бок. Например, введем следующие команды

clear A

A(1,1) = {magic(5)};

A(1,2) = { { [ 5 2 8; 7 3 0; 6 7 3] 'Test 1'; [2 - 4i 5 + 7i] {17 [ ] } } }

что даст

A =

[5x5 double] {2x2 cell}

Отметим, что правая часть второго оператора присваивания заключена в две пары фигурных скобок. Первая пара характеризует ячейку cell (1,2) массива ячеек A. Второй “набор” скобок представляет массив ячеек размера 2х2 внутри внешней ячейки.

Создание вложенных массивов при помощи функции cell

Для вложения массива ячеек при помощи функции cell, нужно назначить выход функции cell сушествующей ячейке. Например,

1. Создадим пустой массив размера 1х2

A = cell (1, 2);

2. Создадим массив ячеек размера 2х2 внутри A(1,2).

A(1,2) = {cell(2,2)};

3. Заполним массив А, используя выражения

A(1,1) = {magic(5)};

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10