matlab数值数组及其运算
Matlab数值数组
4、矩阵加法
定义 设有两个m×n矩阵
a11
A
a21
a12 a1n
b11
a22
a2n
B
b21
b12 b1n
b22
b2n
am1
am2
amn
bm1
bm 2
bmn
a11 b11
矩阵 C
a a jn ) 1 j1 2 j2
记
anjn Det(aij )
an1 an2
ann
i a a 1 j1 2 j2 anjn是取自不同行、不同列的n个元素的乘积;
ii行标按自然顺序排列,列标排列的奇偶性 j1 j2 jn
决定每一项的符号;
iii 表示对所有的j1 j2 jn构成的n!个排列求和
生成一个 m 行 n 列的元素全为 1 的矩阵, m=n 时可写为 ones(n)
生成一个主对角线全为 1 的 m 行 n 列矩阵, m=n 时可简写为 eye(n),即为 n 维单位矩阵
magic(n)
生成魔方数组,各行、列之和 = (1+2+……+n2 )/n
diag(v,k) rand(m,n) randn(m,n)
手工计算行列式是非常繁琐的,特别是高阶行列式。 Matlab中,行列式由函数 det( ) 实现。
练习:求下面的行列式
122
2
1 0 2 5
222
2
1 2 1 3
D1 2 1 0 1
D2 2 2 3
2
matlab2011教程之二数值数组及向量化运算
第 2 章 数值数组及向量化运算本章集中讲述两个数据类型(数值数组和逻辑数组)、两个特有概念变量(非数和空)、以及MATLAB的数组运算和向量化编程。
值得指出:本章内容是读者今后编写各种科学计算M码的基本构件。
数值数组(Numeric Array)是MATLAB最重要的数据类型数组。
在各种维度的数值数组中,二维数组为最基本、最常用。
本章对二维数组创建、标识、寻访、扩充、收缩等方法进行了详尽细腻的描述,并进而将这些方法推广到高维数组。
本章讲述的逻辑数组主要产生于逻辑运算和关系运算。
它是MATLAB 援引寻访数据、构成数据流控制条件、、编写复杂程序所不可或缺的重要构件。
数组运算是MATLAB区别于其它程序语言的重要特征,是MATLAB绝大多数函数指令、Simulink许多库模块的本性,是向量化编程的基础。
为此,本章专辟第2.2节用于阐述MATLAB的这一重要特征。
在此提醒读者注意:随书光盘mbook目录上保存着本章相应的电子文档“ch02_数值数组及向量化运算.doc”。
该文档中有本章全部算例的可执行指令,以及相应的运算结果。
2.1数值数组的创建和寻访2.1.1一维数组的创建1递增/减型一维数组的创建(1)“冒号”生成法(2)线性(或对数)定点法2其他类型一维数组的创建(1)逐个元素输入法(2)运用MATLAB函数生成法【例2.1-1】一维数组的常用创建方法举例。
a1=1:6a2=0:pi/4:pia3=1:-0.1:0a1 =1 2 3 4 5 6a2 =0 0.7854 1.5708 2.3562 3.1416a3 =Columns 1 through 81.0000 0.9000 0.8000 0.7000 0.6000 0.5000 0.4000 0.3000Columns 9 through 110.2000 0.1000 0b1=linspace(0,pi,4)b2=logspace(0,3,4)b1 =0 1.0472 2.0944 3.1416b2 =1 10 100 1000c1=[2 pi/2 sqrt(3) 3+5i]c1 =2.0000 1.5708 1.73213.0000 + 5.0000i rng defaultc2=rand(1,5)c2 =0.8147 0.9058 0.1270 0.9134 0.6324〖说明〗x1=(1:6)' , x2=linspace(0,pi,4)'y1=rand(5,1)z1=[2; pi/2; sqrt(3); 3+5i]2.1.2二维数组的创建1小规模数组的直接输入法【例2.1-2】在MATLAB环境下,用下面三条指令创建二维数组C。
matlab教程(第3讲-数组)
2.1数值表示、变量及表达式 (续)
运算符和表达式
运算
加 减 乘 除 幂
数学表达式
a+b a-b axb a/b或a\b
MATLAB运算符
+ * /或 \ ^
MATLAB表达式
a+b a-b a*b a/b或a\b a^b
第二种方法:使用冒号“:”操作符
〘例2-2〙创建以1~10顺序排列整数为元素的 行向量b。>>b=1:10 b=1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
2016/11/22 Application of Matlab Language 10
所有的向量元素必须在操作符“[ ]”之内; 向量元素间用空格或英文的逗点“,”分开。
计算
z
z3
z1=3+4*i, z2=1+2*i, z3=exp(i*pi/6), z=z1*z2/z3 z_real=real(z), z_image=imag(z), z_angle=angle(z), z_length=abs(z),
2016/11/22
Application of Matlab Language
第四种方法:利用函数logspace 列向量的创建
通过实验认识该函数的功能。
使用方括号“[ ]”操作符,使用分号“;”分 割行。
〘例2-5〙键入并执行x= [1; 2; 3] X=1 2 3
使用冒号操作符
〘例2-6〙键入并执行x= (1:3)‟ % “ ‟ ”表示矩阵的转 置
2016/11/22 Application of Matlab Language 13
matlab中的数组
matlab中的数组Matlab中的数组Matlab是一种强大的数学计算软件,广泛用于科学计算、数据分析、图像处理等领域。
在Matlab中,数组是一种重要的数据类型,它可以存储多个数值或字符串,并且可以进行各种数学运算和统计分析。
本文将介绍Matlab中的数组及其常见操作。
一、数组的定义和初始化在Matlab中,可以使用以下方式定义和初始化数组:1. 直接输入数组元素,用空格或逗号分隔,用方括号括起来:a = [1 2 3 4 5];b = [1, 2, 3, 4, 5];2. 使用冒号运算符和步长来生成等差数列:c = 1:5; % 生成[1 2 3 4 5]d = 1:2:9; % 生成[1 3 5 7 9]3. 使用linspace函数生成指定范围和元素个数的等差数列:e = linspace(0, 1, 5); % 生成[0 0.25 0.5 0.75 1]4. 使用rand函数生成指定大小的随机数矩阵:f = rand(3, 2); % 生成一个3行2列的随机数矩阵二、数组的索引和切片Matlab中可以使用下标操作符(方括号)来访问数组元素。
下标从1开始,可以使用单个下标或多个下标来访问单个元素或多个元素。
例如:a = [1 2 3 4 5];b = a(2); % b等于2c = a(1:3); % c等于[1 2 3]Matlab还支持使用逗号来进行多维数组的索引和切片。
例如:A = [1 2 3; 4 5 6; 7 8 9];B = A(2,:); % B等于[4 5 6]C = A(:,1:2); % C等于[1 2; 4 5; 7 8]三、数组的运算和函数Matlab中的数组支持各种数学运算和函数,包括加、减、乘、除、幂次方、三角函数、指数函数、对数函数等。
例如:a = [1 2 3];b = [4 5 6];c = a + b; % c等于[5 7 9]d = a .* b; % d等于[4 10 18]e = a .^ 2; % e等于[1 4 9]f = sin(a); % f等于[0.8415 0.9093 0.1411]g = exp(a); % g等于[2.7183 7.3891 20.0855]h = log(a); % h等于[0 0.6931 1.0986]Matlab还提供了许多常用的数组函数,例如mean、sum、max、min、std、sort等,用于计算数组的平均值、总和、最大值、最小值、标准差、排序等统计信息。
MATLAB数据及其运算
补:两个多维数组的 点运算。
3. MATLAB常用数学函数
函数使用说明:
(1) 三角函数以弧度为单位计算。 (2) abs函数可以求实数的绝对值、复数的 模、字符串的ASCII码值。 (3) 用于取整的函数有fix、floor、ceil、 round,要注意它们的区别。 (4) rem与mod函数的区别。rem(x,y)和 mod(x,y)要求x,y必须为相同大小的实矩阵 或为标量。
p25
A=[ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 ]
[1 3 5 11 13 15 ]
A( [1,3],[1 3 5] )
可以利用 一般向量 和 end 运算符来表示矩阵下标, 从而获得子矩阵。end表示某一维的末尾元素下标。
A( [1,end-பைடு நூலகம்],[1 :2:end] ) ?
例2.3 建立5阶方阵A,判断A的元素是否能被3整 除。
A =[24,35,13,22,63;23,39,47,80,80; ... 90,41,80,29,10;45,57,85,62,21;37,19,31,88,76]
P = rem(A,3)==0
其中,rem(A,3)是矩阵A的每个元素除以3的余数 矩阵。此时,0被扩展为与A同维数的零矩阵,P 是进行等于(==)比较的结果矩阵。
A(3,2)=200
采用矩阵元素的序号(Index)来引用矩阵元素。
1 矩阵元素的序号就是相应元素在内存中的排列顺序。在
4
MATLAB中,矩阵元素按列存储,先第一列,再第二列,依 次类推。例如
2 A=[1,2,3 ;
MATLAB之(一)数组、矩阵和函数及运算
说明 4位小数
3.14159265358979 15位小数
3.14
2位小数
355/113
最接近的有理数
format short e,t =pi 3.1416e+000
科学计数
format long e ,t =pi 四、函数
3.141592653589793e+000
MATLAB提供了大量的函数,按照起用法分为标量函数、 向量函数和矩阵函数。
14
b= 1 3 5 7
c=6:-3:-6(从6到-6公差为-3的等差数组)
c=
6 3 0 -3 -6 e=[0:2:8,ones(1,3)](等差数组和行向量的拼接)
e=
0 2468111
2数组的运算
数组除作为1×n矩阵(行向量)遵循矩阵运算外,
MATLAB还为数组提供了一些特殊运算。两个数组间的
的最重要特征是按元素进行运算。
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13
1 数组的输入 ⑴可以像1×n矩阵(即行向量)一样输入,如: a=[2,3,4,5] a=
2345
⑵数组常用“:”来方便地生成一些特殊的数组。如:
a=1:5(从1到5公差为1的等差数组)
a=
12345
b=1:2:7(从1到7公差为2的等差数组)
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(5) randn(生成正态分布随机矩阵); U=ones(3)
W=zeros(2,3) V=eye(2,4)
U=
W=
V=
111
000
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000
1000 0100
111
9
111
X=rand(2,3)
X=
MATLAB的操作基础及数值数组及其运算
2. 创建(chuàngjiàn)M文件输入 大型矩阵
• M文件是一种可以在MATLAB环境下运行 的文件。它可以分为命令式文件和函数式文 件两种。在此处主要用到的是命令式的M文 件,用它的最简单形式来创建(chuàngjiàn) 大型矩阵。
精品资料
• 当矩阵的规模比较大,直接输入法就显得 笨拙(bènzhuō),出现差错也不易修改。为 了解决此问题可以利用M文件的特点将所要 输入的矩阵按格式先写入一文本文件中,并 将此文件以m 为其扩展名,即为M文件。在 某些方面MATLAB命令窗中输入此M文件 名,则所要输入的大型矩阵就被输入到内存 中。
• 矩阵的同行元素(yuán sù)之间可由空格或 “,”分隔,行与行之间要用“;”或回车 分隔。
• 矩阵大小(维数)可不预先定义。 • 矩阵元素(yuán sù)可为运算表达式。 • 无任何元素(yuán sù)的空矩阵亦合法。
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例7
创建简单数值(shùzí)矩阵。 >> a=[1 2 3;1,1 1;4,5,6] a=
矩阵与常数间运算?常数与矩阵的运算即是常数同此矩阵的各元素之间进行运算常数与矩阵的运算即是常数同此矩阵的各元素之间进行运算如数加是指每个元素都加上此常数数乘即是每个元素都与此如数加是指每个元素都加上此常数数乘即是每个元素都与此
第二章 数值(shùzí)数组及其 运算
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引言
MATLAB强大的数值计算功能使其在诸 多数学计算软件(ruǎn jiàn)中傲视群雄,它 是MATLAB软件(ruǎn jiàn)的基础 。
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>> a=1:2:12 a=
13 5
例2
7 9 11
>> a=1:-2:12 a=
matlab数组用法
matlab数组用法一、概述Matlab是一种基于矩阵运算的高级技术计算语言,其数组是Matlab 的重要组成部分。
Matlab数组可以存储多个数值或字符等数据类型,并且可以进行各种数学运算和数据处理。
二、创建数组1. 直接赋值法可以使用中括号[]来创建数组,用逗号分隔不同元素,如:a = [1,2,3,4,5]2. linspace函数linspace函数可以在指定的区间内生成指定数量的等差数列,如:b = linspace(0,1,11)3. logspace函数logspace函数可以在指定的区间内生成指定数量的对数数列,如:c = logspace(0,1,11)4. zeros和ones函数zeros和ones函数可以创建全为0或全为1的矩阵或向量,如:d = zeros(3,4)e = ones(2,3)三、访问数组元素1. 使用下标访问Matlab中使用下标来访问数组元素,下标从1开始计数。
如:a(2)表示访问a数组中第二个元素。
2. 使用冒号操作符访问多个元素冒号操作符(:)用于表示连续的整数序列。
如:a(2:4)表示访问a数组中第二到第四个元素。
四、修改数组元素使用下标可以修改数组元素的值。
如:a(2) = 6五、数组运算1. 数组加减乘除Matlab中可以对数组进行加减乘除等运算,如:a = [1,2,3]b = [4,5,6]c = a + b2. 数组点乘和点除使用.*和./可以对两个数组进行对应元素的乘法和除法,如:a = [1,2,3]b = [4,5,6]c = a .* b六、数组函数Matlab中提供了众多的数组函数,可以方便地进行各种数学运算和数据处理。
以下是一些常用的数组函数:1. sum函数:计算数组元素之和。
2. mean函数:计算数组元素的平均值。
3. max函数:返回数组中最大元素。
4. min函数:返回数组中最小元素。
5. sort函数:对数组进行排序。
第一章 Matlab中的数组操作讲解
b=[2,3,-1,5,6], A=diag(b,1)
0 2 0 0 0 0
0 0 3 0 0 0 0 0 0 -1 0 0 0 0 0 0 5 0 0 0 0 0 0 6
B=diag(b,-2)
a=linspace(1,20,6)
a= 1.00 4.80 8.601,3,5个元素构成数组b: b=a(1:2:5) 提取a的第2到5个元素,并反转次序构成数组b1: b1=a(5:-1:2) 按条件提取子数组: 提取a的元素值大于10的元素构成数组b2 b2=a(find(a>10))
a= 'matlab' [2x3 double] [4x5 double] [ 20]
[1x10 double] [4x4 double]
a=
'matlab' [2x3 double] [4x5 double] [ 20] b=a(3,2)
[1x10 double] [4x4 double]
b=
[4x4 double]
0 0 -1 0 0 0 0
0 0 0 5 0 0 0 0 0 0 0 6 0 0
0 0 0 0 0 0
例1.1 输入n阶矩阵
4 2 1 A 0 2 4 2 1 1 2 4 2 1 2 4 1 0 1 2 4
n=input('输入方阵阶数n=')
D=10
N=
M=
3
3
2
1
wxy
wxz
3
2
7
1
wyz
matlab数组做统一加减乘除变换
标题: MATLAB中数组的统一加减乘除变换简介:在MATLAB中,对数组进行统一的加减乘除变换是非常常见的操作。
这些变换能够高效地处理大量数据,为数据分析和数值计算提供了强大的支持。
本文将详细介绍如何在MATLAB中对数组进行统一的加减乘除变换,包括基本的算术运算、向量化操作以及广播机制等。
正文:在MATLAB中,数组是一种重要的数据结构,它可以存储多个相同类型的元素。
对数组进行统一的加减乘除变换,意味着对数组中的每个元素执行相同的运算操作。
1. 基本算术运算MATLAB支持基本的算术运算符,如加号+、减号-、乘号*和除号/。
这些运算符可以直接应用于数组,实现对数组中每个元素的统一变换。
例如,假设有两个数组A和B,我们对它们进行加法运算:matlabA = [1, 2, 3];B = [4, 5, 6];C = A + B; % 结果 C = [5, 7, 9]同样地,减法、乘法和除法运算也可以这样进行:matlabD = A - B; % 结果 D = [-3, -3, -3]E = A * B; % 结果 E = [4, 10, 18] (对应元素相乘)F = A ./ B; % 结果 F = [0.25, 0.4, 0.5] (对应元素相除)2. 向量化操作在MATLAB中,向量化操作是一种高效的数据处理方式。
它允许你使用简单的算术运算符对整个数组进行操作,而不需要使用循环或迭代。
例如,如果你想给数组A中的每个元素都加上一个常数k,可以直接这样做:matlabA = [1, 2, 3];k = 10;A = A + k; % 结果 A = [11, 12, 13]同样地,你可以对整个数组进行乘法、除法等操作:matlabA = [1, 2, 3];k = 2;A = A * k; % 结果 A = [2, 4, 6]A = A / k; % 结果 A = [0.5, 1, 1.5]3. 广播机制在MATLAB中,广播机制允许你对不同大小的数组进行算术运算。
MATLAB数值计算功能(向量、矩阵、数组、稀疏矩阵)
数值计算功能向量及其运算1、向量生成(1)、直接输入向量元素用“ [ ]”括起来,用空格或逗号生成行向量,用分号生成列向量a1=[11 14 17 18]a2=[11,14,17,18]a2=[11;14;17;18]%列向量用“ ’”能够进行向量转置a1=[11 14 17 18]a4=a1'%a1 行向量,a4 列向量也能够用组合方法:A=[1 2 3];B=[7 8 9];C=[A 4 ones(1,2) B](2)、等差元素向量生成冒号生成法:Vec=Vec0:n:Vecn,此中Vec表示生成地向量,Vec0表示第一个元素,n表示步长,Vecn 表示最后一个元素使用 linespace 函数: Vec=linespace(Vec0,n,Vecn),此中 Vec 表示生成地向量 ,Vec0 表示第一个元素 ,n 表示生成向量元素个数(默认 n=100) ,Vecn 表示最后一个元素vec1=10:5:50vec2=50:-5:10vec3=linspace(10,50,6)2、向量地基本运算(1)、向量与数地四则运算向量中每个元素与数地加减乘除运算(除法运算时,向量只好作为被除数,数只好作为除数)vec1=linspace(10,50,6)vec1+100vec2=logspace(0,10,6) %对数平分向量vec2/100(2)、向量与向量之间地加减运算向量中地每个元素与另一个向量中相对应地元素地加减运算vec1=linspace(10,50,6)vec2=logspace(0,2,6)vec3=vec1+vec2(3)、点积、叉积和混淆机点积: dot 函数 ,注意愿量维数地一致性x1=[11 22 33 44]x2=[1 2 3 4]sum(x1.*x2) %还能够采纳sum 函数计算向量地址积叉积: cross 函数 ,注意愿量维数地一致性(由几何意义可知,向量维数只好为3)x1=[11 22 33 44]x2=[1 2 3 4]x3=cross(x1,x2)%报错 ,维数只好为3x1=[11 22 33]x2=[1 2 3]x3=cross(x1,x2)混淆积:结果为一个数,先求 cross,再求 dota=[1 2 3]b=[2 4 3]c=[5 2 1]v=dot(a,cross(b,c))v=cross(a,dot(b,c)) %报错矩阵及其运算MATLAB地基本单位是矩阵,逗号或空格划分同一行不一样元,分号划分不一样行素1、矩阵地生成4 种方法:在command window直接输入;经过语句和函数产生;M 文件中成立;外面数据文件中导入(1)、直接输入:把矩阵元素直接摆列到方括号中 ,每行元素用逗号或空格相隔 ,行与行之间用分号相隔martix=[1 1 1 1;2,2,2,2;3,3,3,3;4 4 4 4]冒号用法:A=[1 1 1;1 2 3;1 3 6]B=A(1:2,:)(2)文件导入:*.mat*.txt*.datload 文件名参数直接导入: File—Import Data2、矩阵地基本数值运算(1)、矩阵与是常数地四则运算(除法时,常数只好作为除数)matrix=[1 1 1 1;2,2,2,2;3,3,3,3;4 4 4 4]m1=100+matrixm2=100-matrixm3=100*matrixm4=matrix/2(2)、矩阵之间地四则运算加减法:矩阵各个元素之间地加减法,一定是同型矩阵matrix=[1 1 1 1;2,2,2,2;3,3,3,3;4 4 4 4]m2=m1+matrixm3=[11 22 33;1 2 3;4 5 6]m4=matrix-m1m5=m3+m1 %报错 ,非同型矩阵乘法:用 *, 左矩阵地列数需等于右矩阵地行数A=[1111;2222;3333;4444]B=[1592;6357;2589;4563]C=A*BD=[1 5 9;6 3 5;2 5 8]3*3矩阵相乘E=A*D% 报错 ,4*4 矩阵不可以与除法:左除( AX=B 则 X=A\B,相当于 X=inv(A)*B, 可是左除稳固性好)右除 / ( XA=B 则 X=B/A,相当于 X=B*inv(A))个人认为:左除相当于逆矩阵左乘,右除相当于逆矩阵右乘%解方程组XA=B地解 ,本列中 A=[2 1 -1; 2 1 0;1 -1 1] ;B=[1 -1 3;4 3 2] A=[2 1 -1; 2 1 0;1 -1 1]B=[1 -1 3;4 3 2]X=B/A矩阵能够使用比较运算符:结果矩阵地对应地点为0 或1数据变换:floorceilroundfixrem[n,d]=rat(A): A 表示为两个整数阵对应元素相除地形式A=n./d 3、矩阵地特点参数运算(1)、乘方与开方乘方: A^p 计算 A 地 p 次方p>0: A 地 p 次方p<0: A 逆矩阵地abs(p)次方A=[1234;4567;4567;891011]B=A^10开方:如有X*X=A,则有sqrtm(A)=XA=magic(5)B=sqrtm(A)B^2 %考证正确性(2)、指数与对数指数: expm(X)=V*diag(exp(diag(D)))/V ( [V,D]=eig(X))对数: L=logm(A),与指数运算互逆X=rand(4)Y=expm(X)A=randn(4)(3)、逆运算inv函数 ,充要条件:矩阵地队列式不为0A=[1000;1200;2130;1214]B=inv(A)广义逆矩阵(伪逆):pinv(A)非奇怪矩阵地pinv 与inv 相同(4)、队列式det函数A=[1000;1200;2130;1214]B=inv(A)x=det(A)y=det(B)i=x*y(5)、特点值E=eig(X):生成由X 地特点值构成地列向量[V,D]=eig(X): V 是以 X 地特点向量为列向量地矩阵,D 是由矩阵X 地特点值构成地对角阵D=eigs(X):生成由X 地特点值构成地列向量(eigs 函数使用迭代法求解矩阵地特点值和特点向量 ,X 一定是方阵,最好是大型稀少矩阵)[V,D]=eig(X): V 是以X 地特点向量为列向量地矩阵,D 是由矩阵X 地特点值构成地对角阵X=magic(3)A=[1 0 0;0 0 3;0 9 0]E=eig(X)[V D]=eig(X)D=eigs(A)[V D]=eigs(A)(6)、矩阵(向量)地范数norm(X) : 2-范数norm(X,2) : 2-范数norm(X,1) : 1-范数norm(X,inf) :无量范数norm(X,’fro ’): Frobenius 范数normest(X) :只好计算2-范数 ,而且是 2-范数地预计值,用于计算norm(X) 比较费时地状况X=hilb(4)norm(4)norm(X)norm(X,2)norm(X,1)norm(X,inf)norm(X,'fro')normest(X)(7)、矩阵地条件数运算矩阵地条件数是判断矩阵“病态”成都地一个胸怀,矩阵 A 地条件数越大,表示 A 越病态 ,反之 ,表示 A 越良态 ,Hilbert矩阵就是闻名地病态矩阵cond(X):返回对于矩阵X 地 2-范数地条件数cond(X,P):对于矩阵X 地 P-范数地条件数(P 为 1、 2、 inf rcond(X):计算矩阵条件数地倒数值,该值越靠近0 就越病态condest(X):计算对于矩阵X 地 1-范数地条件数地预计值M=magic(3);H=hilb(4);c1=cond(M)c2=cond(M,1)c3=rcond(M)c4=condest(M)h1=cond(H)h2=cond(H,inf)h3=rcond(H)h4=condest(H)或’fro’),越靠近 1 就越良态由以上结果能够看出,魔术矩阵比较良态,Hilbert矩阵是病态地(8)、秩rank 函数T=rand(6)rank(T) %6,满秩矩阵T1=[1 1 1;2 2 3]r=rank(T1)%r=2,行满秩矩阵(9)、迹trace 函数 ,主对角线上全部元素地和,也是特点值之和M=magic(5)T=trace(M)T1=eig(M)T2=sum(T1)4、矩阵地分解运算(1)、三角分解(lu)非奇怪矩阵 A( n*n ),假如其次序主子式均不为 0,则存在独一地单位下三角 L 和上三角阵 U, 进而使得 A=LU[L,U]=lu(X):产生一个上三角矩阵U 和一个下三角矩阵L,使得 X=LU,X能够不为方阵[L,U,P]=lu(X):产生一个单位下三角矩阵L、一个上三角矩阵U 和互换矩阵P,PX=LUY=lu(X):假如 X 是满矩阵 ,将产生一个lapack’s地 dgetrf 和 zgetrf 地输出常式矩阵Y;假如 X 是稀少矩阵 ,产生地矩阵Y 将包含严格地下三角矩阵L 和上三角矩阵U,这两种状况下,都不会有互换矩阵PX=[6 2 1 -1;2 4 1 0;1 1 4 -1;-1 0 -1 3][L U]=lu(X)[L U P]=lu(X)Y=lu(X)(2)、正交分解(qr )对于矩阵 A( n*n ),假如 A 非奇怪 ,则存在正交矩阵 Q 和上三角矩阵 R,使得 A 知足关系式 A=QR, 而且当 R 地对角元都为正时 ,QR 分解是独一地[Q,R]=qr(A) :产生一个与 A 维数相同地上三角矩阵R 和一个正交矩阵Q,使得知足A=QR[Q,R,E]=qr(A):产生一个互换矩阵E、一个上三角矩阵R 和正交阵[Q,R]=qr(A,0) :对矩阵 A 进行有选择地QR分解 ,当矩阵 A 为 m*n 前 n 列地正交矩阵QR=qr(A):只产生矩阵R,而且知足R=chol(A’*A)Q,这三者知足 AE=QR 且m>n, 那么只会产生拥有A=[17 3 4;3 1 12;4 12 8] [Q R]=qr(A)[Q R E]=qr(A)[Q R]=qr(A,0)R=qr(A)[Q,R]=qrdelete(A,j):去除第[Q,R]=qrdelete(A,j,x):在第j 列求 QR分解j 列插入 x 后求QR分解(3)、特点值分解(eig)[V,D]=eig(X):V 是以矩阵X 地特点向量作为列向量构成地矩阵,D 是矩阵X 地特点值构成地对角阵 ,知足XV=VD[V,D]=eig(A,B):对矩阵 A、B 做广义特点值分解 ,使得 AV=BVDA=magic(4)[V D]=eig(A)Z=A*V-V*DB=[17 3 4 2;3 1 12 6;4 12 8 7;1 2 3 4][V D]=eig(A,B)Z=A*V-B*V*D(4)、 Chollesky 分解( chol)当矩阵A( n*n )对称正准时,则存在独一地对角元素为正地上三角矩阵R,使得 A=R’*R,当限定 R 地对角元素为正地时候 ,该分解是独一地当矩阵 A 为非正定阵时 ,会提示犯错A=[4 -1 1;-1 4.25 2.75;1 2.75 3.5]R=chol(A)R'*R %=AA=[0 4 0;3 0 1;0 1 3]R=chol(A) %报错 ,A 为非正定阵(5)奇怪值分解(svd)[U,S,V]=svd(X):与矩阵 X 维数相同地对角阵 S、正交矩阵 U 和正交矩阵 V,使得知足 X=USV’[U,S,V]=svd(X,0):X 为 M*N 矩阵 ,当 M>N 时 ,生成地矩阵 U 只有前 N 列元素被计算出来 ,而且 S为 N*N 矩阵X=[1 2 3;4 5 6;7 8 9][U S V]=svd(X)X=[1 2 3;4 5 6;7 8 9;10 11 12][U S V]=svd(X)X=[1 2 3;4 5 6;7 8 9;10 11 12ckl[U S V]=svd(X,0)Schur分解(正交阵和schur阵)[U,T]=schur(A): A=UTU’schur阵是主对角线元素为特点值地三角阵5、矩地一些特别理size(A):求矩 A 地行数、列数diag(A):求出矩 A 地角元素repmat(A):将矩 A 作位 ,成 m*n 矩 ,此中每个元素都是cat(k,A,B): k=1 归并后形如 [A;B]( A,B 列数相等); k=1 归并后形如(1)、矩地A 矩[A,B]( A,B 行数相等)reshape(X,M,N) :将矩X 地全部元素分派到一个M*N地新矩,当矩X 地元素不是M*N ,返回reshape(X,M,N,P,⋯):返回由矩X 地元素成地M*N*P*⋯多矩,若果M*N*P*⋯与X 地元素数不一样 ,将返回reshape(X,[M,N,P,⋯]) :与上一条相同A=rand(4,2)reshape(A,2,4)reshape(A,[2,2,2])用冒号:A=[1 2 3 4;5 6 7 8;9 10 11 12];B=ones(2,6);B(:)=A(:)(2)、矩地向rot90(A) : A 按逆旋rot90(A,K) : A 按逆旋filpud(X) :将 X 上下翻90 度90*K度fliplr(X) :将X 左右翻flipdim(X,DIM) :将 X 地第 DIM 翻X=[1 4;2 5;3 6]rot90(X)rot90(X,-1)flipud(X)fliplr(X)flipdim(X,2)%左右翻6、特别矩地生成(1)、零矩和全 1 矩地生成A=zeros(M,N):生成 M*N 地零矩A=zeros(size(B)):生成与 B 同型地零矩A=zeros(N):生成 N 零矩仿真全 1 矩地生成与零矩地生成似,使用ones 函数A=zeros(4,5)B=[12345;23456;98765;87654]A=zeros(size(B))A=zeros(5)C=ones(5,6)C=ones(3)(2)、角矩地生成A=diag(V,K): V 某个向量 ,K 向量 V 偏离主角地列数,K=0 表示 V 主角 ,K>00 表示 V 在主对角线以上,K<0 表示 V 在主对角线以下A=diag(V):相当于K=0v=[1 9 8 1 6]diag(v,1)diag(v)(3)、随机矩阵地生成rand(N) :生成 N*N 地随机矩阵 ,元素值在 (0.0,1.0) 之间rand(M,N)randn(N) :生成 N*N 地随机矩阵 ,元素之听从正态散布N(0,1)randn(M,N)rand(5)randn(5)(4)、范德蒙德矩阵地生成A=vander(V):有 A(I,j)=v(i)n-jv=[1 3 5 7 9]A=vander(v)(5)、魔术矩阵地生成它是一个方阵 ,方阵地每一行,每一列以及每条主对角线地元素之和都相同( 2 阶方阵除外)magic(N):生成N 阶魔术矩阵 ,使得矩阵地每一行,每一列以及每条主对角线元素和相等,N>0(N=2 除外)magic(2)magic(3)magic(4)(6)、 Hilbert 矩阵和反Hilbert 矩阵地生成Hilbert 矩阵地第i 行、第 j 列地元素值为1/(i+j-1), 反 Hilbert 矩阵是 Hilbert 矩阵地逆矩阵hilb(N) :生成 N 阶地 Hilbert 矩阵invhilb(N) :生成 N 阶地反 Hilbert 矩阵A=hilb(5)B=invhilb(5)C=A*Brandpem(n):随机摆列hess(A): hess矩阵pascal(n): Pascal矩阵hankel(c): Hankel 矩阵wilkinson(n): wilkinson 特点值测试矩阵blkdiag(a,b,c,d):产生以输入元素为对角线元素地矩阵注: diag 函数地输入参数只好有一个(能够为向量)compan(u):友矩阵hadamard(n): hadamard 矩阵toeplitz(c,r):托布列兹阵数组及其运算1、数组寻址和排序(1)、数组地寻址A=randn(1,10)A(4) %接见 A 地第 4 个元素A(2:6)%接见 A 地第 2 到 6 个元素A(6:-2:1)A([1 3 7 4])%接见 A 中 1、3、 7 和 4 号元素A(4:end) %end 参数表示数组地结尾(2)、数组地排序sort(X):将数组X 中地元素按升序排序X 是多维数组时 ,sort(X)命令将 X 中地各列元素按升序排序X 是复数时 ,sort(X)命令将 X 中地各个元素地模abs(X)按升序排序X 是一个字符型单元数组,sort(X)命令将 X 中地各列元素按ASCII码升序排序Y=sort(X,DIM,MODE):DIM 选择用于摆列地维,MODE 决定了排序地方式(’ascend’升序 ,’descend’降序) ,该命令生成地数组Y与 X 是同型地X=[3 7 5;0 4 2]sort(X,1) %纵向升序排序sort(X,2) %横向升序排序sort(2)2、数组地基本数值运算(1)、加减法(与矩阵加减法相同)X=[1 4 7]Y=[2 5 8]Z=X-YV=X+Y(2)、数组地乘除法乘法用“ .* ”: X、 Y 有相同维数 ,X.*Y 表示 X 和 Y 中单个元素之间地对应乘积除法用“ ./ ”:注意“ ./ ”和“ ”完整不一样X=[10 52 96 12 56]Y=[2 26 3 4 8]Z=[10 52 96 12 56 42]Z1=X.*YZ2=X.*Z%报错 ,维数问题Z3=X./Y%Z3=5,2,32,3,7Z4=X.\Y %Z4=0.2,0.5,0.0313,0.3333,0.1429Z5=X.\Z%报错 ,维数问题(3)、数组地乘方两个数组之间地乘方X=[1 4 7]Y=[2 5 8]Z=X.^Y乘方运算时指数为标量X=[3 6 9]Z=X.^3乘方运算时底数为标量X=[456789]Z=3.^X数组和矩阵也能够进行exp、 log、 sqrt 等运算 ,是对每个对应元素进行运算3、数组地关系运算小于( <),小于等于( <=) ,大于( >),大于等于( >=) ,等于( ==) ,不等于( ~=) ,结果为 1, 则关系式为真 ,结果为 0,则关系式为假%rem(X,n),求余函数 ,X 为被除数 ,n 为除数M=magic(7)N=(rem(M,3))N=(rem(M,3)<=1)N=(rem(M,3)==1)N=(rem(M,3)>=1)4、数组地逻辑运算,非运与( &),或( | ),非( ~),此中与、或能够比较两个标量或许两个同阶数组(或矩阵)算时针对数组(或矩阵中地每一个元素),当逻辑为真则返回1,当逻辑为假则返回0M=[1 1 0;0 1 0;1 0 0]N=[1 0 1;1 1 1;0 0 0]M|NM&N~Ncat:串接flipdimfliplrflipudkron:积数组permute:重组repmatreshaperot90稀少型矩阵1、稀少矩阵地生成(1)、 speye 函数:生成单位稀少矩阵speye(size(A))speye(M,N) :维数为M 和N 中较小地一个speye(N)A=eye(10)speye(size(A))speye(7,6)speye(5)(2)、 sprand 函数:生成随机稀少矩阵(元素听从0-1 之间地随机散布)R=sprand(S):产生与稀少矩阵S 构造相同地稀少矩阵,但它地元素都是0-1 上地随机数Rsprand(M,N,D) :产生一个M*N 地随机稀少矩阵R,它地非您元素地个数近似为M*N*D, 注意D 地值在 0-1 之间且不要过大v=[3 5 6 2 1 9 6 5 5 6]S=diag(v)R=sprand(S)R=sprand(10,10,0.08)(3)、 sparse 函数S=sparse(X):将矩阵 X 转变为稀少矩阵SS=sparse(I,j,s,m,n,nzm):生成 m*n 地稀少矩阵 S,向量 s 地元素散布在以向量i 地对应值和向量 j 地对应值为坐标地地点上 ,此中 nzm=length(s)S=sparse(I,j,s):生成 m*n 地稀少矩阵S,向量 s 地元素散布在以向量i 地对应值和向量 j 地对应值为坐标地地点上,此中 m=max(i),n=max(j)S=sparse(m,n):是 sparse([],[],[],m,n,0)地简化形式i=[6 2 7 7 4 1 2 5]j=[1 3 2 7 2 8 3 2]s=[8 3 7 7 1 7 0 2]X=diag(s,-2)S=sparse(X)S1=sparse(i,j,s,10,10,7)%报错 ,nzmax=length(s)S1=sparse(i,j,s,10,10,8)S2=sparse(i,j,s,10,9)%默认 nzmax=length(s)S2=sparse(i,j,s)%m=max(i),n=max(j)2、稀少矩阵地操作(1)、 nnz 函数:用于求非零元素地个数nz=nnz(S):返回 S总非零元素个数D=nnz(S)/prod(size(S)):表示稀少矩阵S 中非零元素地密度v=[6 2 7 7 4 1 3 5]S=diag(v,-1)nz=nnz(S)D=nnz(S)/prod(size(S))(2)、 sponse 函数R=sponse(S):生成一个与稀少矩阵 S 构造相同地稀少矩阵 R,可是在矩阵 S 中地非零元素地地点上用元素 1 替代S=sprandsym(10,0.05)R=spones(S)(3)、 spalloc 函数S=spalloc(m,n,nzm):生成一个全部元素都为0 地m*n阶稀少矩阵,计算机利用这些空间来存储 nzm 个非零元素n=3;v=sprand(n,1,0.33) s=spalloc(n,n,1*n)%生成%分派3*13*3地稀少列向量地空间 ,最后能够储存 3 个非零元素for j=1:ns(:,j)=(v)%v 为含有一个非零元素地稀少列向量end(4)、 full 函数S=full(X):将稀少矩阵(三元组表示)变换为满矩阵(矩阵表示)s(6,1)=8;s(4,2)=1;s(5,3)=60;s(6,2)=57;s(1,7)=25;s(3,8)=37;full(s)(5)、 find函数I=find(X):返回矩阵X 地非零元素地地点,如 I=find(X>100) 返回X 中大于100 地元素地地点[I,J]=find(X) :返回 X 中非零元素所在地行I 和列 J 地详细数据[I,J,V]=find(X):除了返回I 和 J,还返回矩阵中非零元素地值V注:find(X) 和 find(X~=0)会产生相同地I 和 J,可是后者会生成一个包含全部非零元素地点地向量S(10,50)=82;S(32,14)=82;S(251,396)=25;I=find(S)[I J]=find(S)[I J V]=find(S)(6)、 issparse 函数issparse(S):返回值为 1 说明矩阵S 是一个稀少矩阵,返回值为0 时说明矩阵S 不为稀少矩阵v=[6 2 7 7 4 1 3 5]S=diag(v,2)R=sparse(S)N=issparse(S) %返回 0,不为稀少矩阵Y=issparse(R) %返回 1,为稀少矩阵。
MATLAB应用 MATLAB数据及运算
第2章MATLAB数据及运算2.1 变量及其操作一、变量命名规则1.变量名、函数名对字母大小写是敏感的myfile与MyFile表示不同的变量sin是MATLAB定义的正弦函数名,但SIN、Sin都不是2.变量名的第一个字符必须是英文字母3.变量名最多可包含63个字符(英文、数字和下划线)4.变量名中不能包含空格、标点my_exemple12是合法的变量名,12exemple、_exemple12、my exemple12、my.exemple12是非法变量名二、MATLAB默认的预定义变量每当MATLAB启动时,不经定义和赋值就会产生一些变量,称为MATLAB 默认的预定义变量这些变量都可以重新赋值。
但最好不要对这些变量名重新赋值例1 用键盘在MATLAB指令窗中输入以下内容epseps ——机器的浮点运算误差限。
PC机上eps的默认值为2.2204×10-16,若某个量的绝对值小于eps,则可以认为这个量为0。
例2 用键盘在MATLAB指令窗中输入以下内容1/0,1.e1000,log(0)Inf ——无穷大量+ ∞的MATLAB表示,也可以写成inf 。
同样地,- ∞可以表示为- Inf 。
在MATLAB 程序执行时,即使遇到了以0 为除数的运算,也不会终止程序的运行,而只给出一个“除0”警告,并将结果赋成Inf ,这样的定义方式符合IEEE 的标准。
从数值运算编程角度看,这样的实现形式明显优于C语言。
例3 用键盘在MATLAB指令窗中输入以下内容0/0,inf/inf,inf*0注意在MATLAB 中,即使遇到以0为除数的运算,程序也不会终止运行。
这时只给出一个警告,并将结果赋给inf 或NaNNaN —— 不定式( not a number ) ,通常由 0 / 0 运算、Inf / Inf 及其他可能的运算得出。
NaN 是一个很奇特的量,如 NaN 与Inf 的乘积仍为 NaN 。
二.数值数组及其运算(matlab)
例2.2 基本数据类型
clear v=2000; v_s=size(v); n='green'; n_s=size(n); house={v;n} %1*1数值数组 %数值数组的大小 %字符串数组 %字符串数组的大小 %元胞数组
演示
2.1.1 一维数组的创建
逐个元素生成法 冒号生成法
通用格式为:x=a : inc : b 冒号不能省,且必须在英文状态下输入; 步长inc可取正数或负数,缺省时默认值为1。
2.2 二维数组的创建和寻访
二维数组结构和矩阵相同,当带线 性变换的含义时,数组就是矩阵。
例2.5 二维数组的基本操作
A = [ 1 2 3 ; 4 , 5 , 6 ]; %输入二维数组A B = [ 1 2 4 ; 8 16 32 ]; %输入二维数组B %C = A + B %二维数组C的元素等于A、B对应元素的和 %D = log2 ( B ) %对B的每个元素求以 2 为底的对数构成数 %组D
A = [ 1 4 7 ; 2 5 8 ; 3 6 9 ];
a5=A([1 3;2 6]) %取单下标为1、3、2、6的元素构成子数组 %a5(2×2) %a6=A([1 3 2 6]) %取单下标为1、3、2、6的元素构成子数组 %a6 (1×4) %L1=logical([1 0 1])
演示
2.2.3 二维数组子数组的寻访和赋值(续)
2.1一维数组的创建和寻访
●
数学计算是MATLAB强大计算功能的体现。MATLAB的数学 计算分为数值计算和符号计算,其中符号计算是指使用 未定义的符号变量进行运算,而数值计算不允许使用未 定义的变量。 数值数组(Numeric Array)和数组运算(Array Operations)始终是MATLAB的核心内容。
Matlab第2章 数值数组及向量化运算
21 22 23 24
六. A ( 3 , 1:3 ) = 9 10 11
1.3:二维数组元素的标识和寻访 ——数值数组的创建和寻访
二维数组 A
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
单下标法 一、 A(:)=1:12 A= 1 2
二、A(8)
3 4
5 6
7 8
9 11 10 12
ans = 8
标, A=rand(3,3),然后根据A写出两个矩阵:一个对角阵 B,其相应元素由A的对角元素构成;另一个矩阵C,其对角元素全 为0,而其余元素与对应的A阵元素相同。(提示: diag diag)
作业提交电子版的word文档,由学习委员统一收齐,发到 smnsss@邮箱,文件命名为“学号+姓名+第几次作业”,比如 你叫魏川东,学号是1207200181,第1次作业,那文件名就应该是: “1207200181魏川东1”。本周六晚上12:00之前发到我的邮箱。
1.4:数组操作技法综合 ——数值数组的创建和寻访
b=diag(A) B=diag(b) b= 1 4 B= 1 0 0 4 D1=repmat(B,2,4) D1 = 1 0 1 0 0 4 0 4 1 0 1 0 0 4 0 4
%即ReplicateMatrix,复制和平铺矩阵 % 1 0 1 0 0 4 0 4 1 0 1 0 0 4 0 4
randn(2,3)
0
0
1
函数生成法
1.2:二维数组的创建 ——数值数组的创建和寻访
D= 1 0 0 0 1 0 0 0 1 diag(D) ans = 1 1 1 diag(diag(D)) ans = 1 0 0 0 1 0 0 0 1
matlab 数值数组及其运算
matlab 数值数组及其运算数值数组(Numeric Array)和数组运算(Array Operation)是Matlab的核心运算内容一、导言二、一维数组 (向量)三、二维数组(矩阵)四、高维数组五、MATLAB 的运算符一、导言1、数组的定义数组是指一组实数或复数排成的长方阵列(Array)一维的行或列 ? 向量二位数组 ? 矩阵三维的“若干矩阵的堆叠” ? 体四维更高维2、数组运算无论在数组上施加什么运算(+, -, * ,/,或函数等),该运算对数组中的每个元素都实施同样的操作。
Matlab的数组运算使计算程序简短、易读提高程序的向量化程度、提高计算效率示例x=0:0.1:1 %定义自变量的采样点取值数组y=x.*exp(-x) %利用数组运算计算各自变量采样点上的函数值plot(x,y),xlabel('x'),ylabel('y'),title('y=x*exp(-x)') %绘图4 矩阵的索引或下标矩阵 A 中,位于第 i 横列、第 j 直行的元素可表示为 A(i, j) ,i 与 j 即是此元素的下标(Subscript)或索引(Index)MATLAB 中,所有矩阵的内部表示法都是以直行为主的一维向量A(i, j) 和 A(i+(j-1)*m) 是完全一样的~m为矩阵A的列数我们可以使用一维或二维下标来存取矩阵矩阵的索引或下标可以使用矩阵下标来进行矩阵的索引(Indexing)A(4:5,2:3) -取出矩阵 A 的第四、五横列与二、三直行所形成的部份矩阵A([9 14; 10 15]) - 用一维下标的方式来达到同样目的用冒号(:), 取出一整列或一整行A(:, 5) -取出矩阵 A 的第五个直行用 end 这个保留字来代表某一维度的最大值A(:, end) - 矩阵 A 的最后一个直行可以直接删除矩阵的某一整个横列或直行A(2, :) = [] –删除A矩阵的第二列A(:, [2 4 5]) = [] - 删除 A 矩阵的第二、四、五直行二、一维数组1 一维数组的创建(1)逐个元素输入 []Column>> X = [ 1 ; 2 ; 3 ];Row>> Y = [ 1 , 2 , 3 ];>> Y = [ 1 2 3 ];逗号和分号的作用?逗号和分号可作为指令间的分隔符,matlab允许多条语句在同一行出现。
MATLAB第三章数值数组及其运算
行向量
如:array=[2, pi/2, sqrt(3), 3+5i]
x=[1,2,3,4,5都已知.如对 少量实验数据的处理可用此种方法.
4
(2) 冒号生成法: array=a: inc: b
<向量>
a---数组的第一个元素
inc---采样点之间的间隔, 即步长. 最后一个元素不一定等于b, 其大小为b’=a +inc*[(b-a)/inc]; 步长可以省略, 默认为 1; inc可以取正数或负数, 但要注意当取正时,要保证b>a, 数 组最后一个元素不超过b, 取负时b<a, 最后一个元素不小于b.
(2) 数值计算解法
delt=0.01; x=0:delt:4;
y=exp(-sin(x));
sx=delt*cumtrapz(y);
plot(x,y, 'r', 'LineWidth', 6); hold on;
plot(x, sx, '.b', 'MarkerSize', 15);
plot(x, ones(size(x)), 'k');
a inc>0 b
b inc>0 a
特点: 等差数列
方便对数据之间的间隔(步长)进行控制.但要注意三个数值之 间的关系,可能得到空数组.另外要注意生成的数组的元素的 个数.如x=a: (b-a)/n :b (b>a)得到n+1个元素的数组.
5
x=1:5x=[1,2,3,4,5]
y=5:-1:1y=[5, 4, 3, 2, 1]
2. 在命令窗中输入MyMatrix
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3.5 二维数组的标识 (mxn, m>1, n>1)
matlab 数组或运算
matlab 数组或运算Matlab是一种强大的数学软件,它提供了许多数组和运算功能,方便用户进行数据处理、分析和可视化。
本文将介绍一些常用的Matlab数组和运算,并探讨它们在不同领域的应用。
一、数组操作1. 创建数组在Matlab中,可以使用多种方式创建数组,如直接赋值、使用函数生成等。
例如,可以使用以下语句创建一个包含1到10的整数的数组:```matlabA = 1:10;```2. 访问数组元素可以使用索引访问数组中的元素。
Matlab中的索引从1开始,例如,可以使用以下语句访问数组A的第一个元素:```matlabA(1)```3. 修改数组元素可以通过赋值操作修改数组中的元素。
例如,可以使用以下语句将数组A的第一个元素修改为100:```matlabA(1) = 100;```4. 数组运算Matlab提供了一系列的数组运算,包括加法、减法、乘法、除法等。
例如,可以使用以下语句对数组A进行加法运算:```matlabB = A + 1;```二、常见的数组操作函数1. 数组求和可以使用sum函数对数组中的元素进行求和。
例如,可以使用以下语句计算数组A中所有元素的和:```matlabtotal = sum(A);```2. 数组平均值可以使用mean函数计算数组的平均值。
例如,可以使用以下语句计算数组A的平均值:```matlabavg = mean(A);```3. 数组最大值和最小值可以使用max和min函数分别计算数组的最大值和最小值。
例如,可以使用以下语句计算数组A的最大值和最小值:```matlabmaxValue = max(A);minValue = min(A);```4. 数组排序可以使用sort函数对数组进行排序。
例如,可以使用以下语句对数组A进行升序排序:```matlabsortedA = sort(A);```三、数组和运算的应用场景1. 数据分析在数据分析中,经常需要对大量数据进行处理和分析。
matlab数值数组及向量化运算
第2章 数值数组及向量化运算数值数组(Numeric Array )和数组运算(Array Operations )始终是MATLAB 的核心内容。
本章教学内容:数组浮点算法的特点;一、二维数值数组的创建和寻访;常用标准数组生成函数和数组构作技法;数组运算和向量化编程;实现数组运算的基本函数;关系和逻辑操作。
2.1 数值计算的特点和地位【例2.1-1】已知t t t f cos )(2=,求dt t f x s x⎰= 0 )()(。
(1)符号计算解法syms t x %定义符号变量ft=t^2*cos(t)sx=int(ft,t,0,x)ft =t^2*cos(t)sx =x^2*sin(x)-2*sin(x)+2*x*cos(x)(2)数值计算解法dt=0.05;t=0:dt:5; %取一些离散点Ft=t.^2.*cos(t);Sx=dt*cumtrapz(Ft); %梯形法求定积分t(end-4:end) %end 表示最后一个元素Sx(end-4:end) %Sx 的最后5个元素plot(t,Sx,'.k','MarkerSize',12)xlabel('x'),ylabel('Sx'),grid onans =4.8000 4.8500 4.9000 4.95005.0000ans =-20.1144 -19.9833 -19.7907 -19.5345 -19.2131图 2.1-1 在区间[0, 5]采样点上算得的定积分值【例2.1-2】已知)sin()(t e t f -=,求⎰=40 )()(dt t f x s 。
本例演示:被积函数没有“封闭解析表达式”,符号计算无法解题!(1)符号计算解法syms t xft=exp(-sin(t))sx=int(ft,t,0,4)ft =exp(-sin(t))Warning: Explicit integral could not be found.> In sym.int at 58sx =int(exp(-sin(t)),t = 0 .. 4)(2)数值计算解法dt=0.05;t=0:dt:4;Ft=exp(-sin(t));Sx=dt*cumtrapz(Ft);Sx(end)plot(t,Ft,'*r','MarkerSize',4)hold onplot(t,Sx,'.k','MarkerSize',15)hold offxlabel('x')legend('Ft','Sx')ans =3.0632图 2.1-2 在区间[0, 4]中间的被积函数及其原函数的离散计算结果小结:(1)符号计算长处——可以对包含变量字符、参数字符和数字的表达式进行推理、运算,并给出符号结果,与高等数学中的解析式比较接近;符号计算的短处——很多问题无解或求解时间过长。
matlab数值数组
matlab数值数组详解在MATLAB 中,数值数组是存储数字数据的基本数据结构。
MATLAB 支持多种类型的数值数组,包括矩阵、向量和标量。
以下是一些MATLAB 中数值数组的基本概念:1. 标量(Scalar):标量是一个单一的数值,没有维度。
例如:```matlaba = 42; % a 是一个标量```2. 向量(Vector):向量是一个有序的一维数组。
可以是行向量或列向量。
例如:```matlabrow_vector = [1, 2, 3, 4, 5]; % 行向量column_vector = [1; 2; 3; 4; 5]; % 列向量```3. 矩阵(Matrix):矩阵是一个二维的数组,有行和列。
例如:```matlabmatrix = [1, 2, 3; 4, 5, 6; 7, 8, 9]; % 3x3 矩阵```4. 多维数组(Multidimensional Array):MATLAB 支持高维度的数组,不仅限于二维。
例如:```matlabtensor = randn(3, 4, 2); % 3x4x2 的三维数组```5. 数组索引:使用索引可以访问数组的特定元素。
MATLAB 使用括号`()` 来进行索引。
例如:```matlabvalue = matrix(2, 3); % 获取矩阵中第二行第三列的值```6. 数组操作:MATLAB 提供了许多用于处理数值数组的函数和操作符。
例如,`+`、`-`、`*` 等操作符可以用于数组的逐元素操作,而`.*`、`./` 等操作符用于逐元素乘法和除法。
```matlabA = [1, 2; 3, 4];B = [5, 6; 7, 8];C = A + B; % 逐元素相加D = A .* B; % 逐元素相乘```这些基本概念和操作使MATLAB 成为一个强大的数值计算环境,特别适用于矩阵和数组运算。
MATLAB 还提供了许多其他高级功能,如线性代数、统计分析和绘图,以支持科学计算和工程应用。
第五讲-MATLAB之数组运算
数组的算术运算运算运算符含义说明加 + 相应元素相加减 - 相应元素相减乘 * 矩阵乘法点乘 .* 相应元素相乘幂 ^ 矩阵幂运算点幂 .^ 相应元素进行幂运算左除或右除\或/ 矩阵左除或右除左点除或右点除 .\或./ A的元素被B的对应元素除【例】数组加减法 >>A = rand(3); >>B = rand(3); >>A+B, A-B, A*B >>A/B, A\B 【例】点幂“.^”>>a=1:6>>a=a.^2>>b=reshape(a,2,3) >>b=b.^2关系运算MATLAB提供了6种关系运算符:<、>、<=、>=、==、~ =(不等于)关系运算符的运算法则:1、当两个标量进行比较时,直接比较两数大小。
若关系成立,结果为1,否则为0。
2、当两个维数相等的矩阵进行比较时,其相应位置的元素按标量关系进行比较,并给出结果,形成一个维数与原来相同的0、1矩阵。
3、当一个标量与一个矩阵比较时,该标量与矩阵的各元素进行比较,结果形成一个与矩阵维数相等的0、1矩阵。
【例】建立5阶方阵A,判断其元素能否被3整除。
A = [24, 35, 13, 22, 63; 23, 39, 47, 80, 80; ...90, 41, 80, 29, 10; 45, 57, 85, 62, 21; 37, 19, 31, 88, 76] P = rem(A,3)==0 %被3除,求余逻辑运算Matlab提供了3种逻辑运算符:&(与)、|(或)、~(非)逻辑运算符的运算法则:1、在逻辑运算中,确认非零元素为真(1),零元素为假(0)。
2、当两个维数相等的矩阵进行比较时,其相应位置的元素按标量关系进行比较,并给出结果,形成一个维数与原来相同的0、1矩阵;3、当一个标量与一个矩阵比较时,该标量与矩阵的各元素进行比较,结果形成一个与矩阵维数相等的0、1矩阵;4、算术运算优先级最高,逻辑运算优先级最低。
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表3.2-1,例3.2-5,上机验证 diag 产生对角形数组 eye 产生单位数组 magic 产生魔方数组 (以上三类数组不适用于高维,只适用于二维以下) ones 产生全1数组 zeros 产生全0数组 rand 产生均匀分布随机数组 randn 产生正态分布随机数组 randn(‘state’,0) %把正态随机数发生器置0
第一句定义自变量数组:0为起点,每隔0.1取一个点,直到1。得到 1×11的数组
第二句中,指数函数exp(-x)对x每个元素求值,结果也是1×11的数组 数组乘是两个数组对应元素相乘,得到y也是1×11的数组 连续函数必须在相应区间上采样才能进行数值计算
3.1 数值运算的特点
3.2 一维数组的创建和寻访
设计数组和数组运算的目的: 使程序简单、易读;更接近数学公式 提高程序向量化程度,提高计算效率,节省系 统开销
3.1 数值运算的特点
绘制函数 y xe x 在0≤x≤1时的曲线
x=0:0.1:1 y=x.*exp(-x) plot(x,y),xlabel('x'),ylabel('y'),title('y=x*exp(-x)')
3.2.1 一维数组的创建 (1)冒号生成
格式 x=a:inc:b a是第一个元素,inc是步长(缺省为1) 若(b-a)是inc的整数倍,则生成数组最后一
个元素等于b,否则小于b inc可取正数或负数。取正:a<b;取负:
a>b
3.2.1一维数组的创建
【例】冒号生成法演示
x=1:6
x= 123456
在MATLAB环境下,用下面三条指令创建二维数组C
a=2.7358; b=33/79;
%这两条指令分别给变量 a ,b 赋值
C=[1,2*a+i*b,b*sqrt(a);sin(pi/4),a+5*b,3.5+i]
%创建二维数组C
C=
1.0000 5.4716 + 0.4177i 0.6909
0.7071 4.8维数组的创建
C=diag(A) %取A阵的对角元
C=
-0.4326
0.2877
D=diag(C) %利用一维数组生成对角阵等同于
指令D=diag(diag(A))
D=
-0.4326
0
0
0.2877
3.2.3 二维数组元素的标识和寻访
1.“全下标”标识(P113)
(4)运用MATLAB函数生成法 如rand,zeros,ones等 以上均为行数组,列数组转置即可
3.2.1 一维数组的创建
【例】函数法生成数组 >>a=ones(1,3) a=
111 >> rand('state',0) >> x=rand(1,5) a1 =
0.9501 0.2311 0.6068 >>a1=a' a2 =
3.2.2 二维数组的创建
【例】标准数组产生的演示
ones(1,2) %产生长度为2的全1行数组 ans =
11 randn(‘state’,0)%把正态随机数发生器置0 A=randn(2,3)%产生2×3的正态随机阵 A=
-0.4326 0.1253 -1.1465 -1.6656 0.2877 1.1909 B=eye(3) %产生3×3的单位阵 B=
x=1:2:6
x= 135
x=0:-1:-5
x= 0 -1 -2 -3 -4 -5
3.2.1一维数组的创建
(2)线性(对数)采样
格式 x=linspace(a,b,n) a,b是第一个和最后一个元素,n是采样点
数 等价于x=a:(b-a)/(n-1):b 格式 x=logspace(a,b,n)
x(3:-1:1) %由前三个元素倒排构成子数组
x(find(x>0.5)) %由大于0.5的元素构成子数组
%先找到大于0.5的元素下标再寻访
x([1 2 3 4 4 3 2 1])%对元素可以重复寻访,使所得数组长 度允许大于原数组
注意对数组的寻访不改变原数组的值
补充:一维数组元素的寻访和赋值
(2)子数组的赋值(Assign)
x(3) = 0
%第三个元素赋值为0
x([1 4])=[1 1] %第一、四个元素都赋1
保证被赋值的子数组长度与送入的数组长度 相同
3.2.2 二维数组的创建
1.直接输入法 二维数组三要素:
整个数组必须以“[]”为首尾 数组行与行之间必须用“;”或回车隔离 数组元素必须用“,”或空格分隔
3.2.2 二维数组的创建
3.2.1一维数组的创建
【例】线性,对数生成法演示
b1=linspace(1,10,5)
b1 =
1.0000 3.2500 5.5000 10.0000
b2=logspace(0,3,4)
b2 =
1
10
100
7.7500 1000
3.2.1一维数组的创建
(3)逐个元素输入 x=[2 pi/2 sqrt(3) 3+5i]
1 1 1
0.4860
0.8913
补充:一维数组元素的寻访和赋值
(1)数组元素的寻访(Address)
x(3)
%寻访数组x的第三个元素
x([1 2 5]) %寻访数组x的第一、二、五个元素,组成子数组
x(1:3) %寻访前三个元素,组成子数组
x(3:end) %寻访从第三到最后的元素,组成子数组。
3.5000 + 1.0000i
“;”在“[]”内,是数组行分隔符
“;”作为指令结束符,不显示执行结果
3.2.2 二维数组的创建
2.数组编辑器创建
3.2.2 二维数组的创建
3.利用M文件创建和保存数组 对于经常需要调用的数组,尤其是比较大
而复杂的数组,值得为它专门建立一个 M文件
3.2.2 二维数组的创建
最重要的一章
第三章 数值数组及其运算
数值数组和数组运算始终 是MATLAB的核心
3.1 数值运算的特点
数组:由一组实数或复数排成的长方阵列 (Array)
一维的“行”或“列” 二维的“矩形” 三维的“若干矩形的堆叠” 更高的任意维
3.1 数值运算的特点
数组运算: 无论对数组施加什么运算(包括函数),总认为 是对数组中每个元素平等的实施同样的操作
经典教科书的标识法
即指出是“第几行,第几列”的元素
优点:几何概念清楚,引述简单。(最常用)
“全下标”由两个下标组成:行下标,列下标