第二章数值数组及其运算精选PPT.ppt
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1、第二章数值数组及其运算第1页,本讲稿共46页2.2.1一维数组的创建一维数组的创建(1)(1)逐个元素输入法:最简单,最通用的构造数组的方法。逐个元素输入法:最简单,最通用的构造数组的方法。x x2 pi/2 sqrt(3)3+5i2 pi/2 sqrt(3)3+5i(2)(2)冒冒号号生生成成法法:通通过过“步步长长”设设定定,生生成成一一维维“行行”数数组组的方法。的方法。x=a:inc:b x=a:inc:b(3)(3)定定数数线线性性采采样样法法:在在设设定定的的“总总点点数数”下下,均均匀匀采采样样生生成成一一维维“行行”数组。数组。x=linspace(a,b,n)x=linspa
2、ce(a,b,n)(4)(4)定定数数对对数数采采样样法法:在在设设定定的的“总总点点数数”下下,经经“常常用用对对数数”采采样样生生成成一一维维“行行”向向量量;生生成成数数组组的的第第一一个个元元素素值值为为 ,最后一个元素值为,最后一个元素值为 x=logspace(a,b,n)x=logspace(a,b,n)第2页,本讲稿共46页2.2.22.2.2一维数组的子数组寻访和赋值一维数组的子数组寻访和赋值 【例【例2.2.2-12.2.2-1】子数组的寻访(】子数组的寻访(AddressAddress)rand(state,0)rand(state,0)%把均匀分布伪随机发生器把均匀分布
3、伪随机发生器%置为置为0 0状态状态 x=rand(1,5)x=rand(1,5)%产生产生x x的均布随机数组的均布随机数组 x(3)x(3)%寻访数组寻访数组x x的第三个元素的第三个元素x(1 2 5)x(1 2 5)%寻访数组寻访数组x x的第一、二、五个元素组成的子数组的第一、二、五个元素组成的子数组 x(1:3)x(1:3)%寻访前三个元素组成的子数组寻访前三个元素组成的子数组 x(3:end)x(3:end)%寻访除前寻访除前2 2个元素外的全部其他个元素外的全部其他%end%end是最后一个元素的下标是最后一个元素的下标x(3:-1:1)x(3:-1:1)%由前三个元素倒排构成
4、的子数组由前三个元素倒排构成的子数组 x(find(x0.5)x(find(x0.5)%由大于由大于0.50.5的元素构成的子数组的元素构成的子数组 x(1 2 3 4 4 3 2 1)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。对元素可以重复寻访,使所得数组长度允许大于原数组。第3页,本讲稿共46页【例【例2.2.2-22.2.2-2】子数组的赋值(】子数组的赋值(AssignAssign)。)。x(3)=0%把上例中第三个元素重新赋值为把上例中第三个元素重新赋值为0 x(1 4)=1 1把当前把当前x数组的第一、四个元素都赋值为数组的第一、四个元
5、素都赋值为1 第4页,本讲稿共46页2.3二维数组的创建二维数组的创建2.3.1直接输入法直接输入法二维数组必须有一下三个要素:二维数组必须有一下三个要素:整个输入数组必须以方括号整个输入数组必须以方括号“”为其首尾;为其首尾;数数组组的的行行与与行行之之间间必必须须用用分分号号“;”或或回回车车enter隔离;隔离;数组元素必须由逗号数组元素必须由逗号“,”或空格分隔。或空格分隔。第5页,本讲稿共46页【例例2.3.1-1】在在MATLAB环环境境下下,用用下下面面三三条条指令创建二维数组指令创建二维数组C。a=2.7358;b=33/79;C=1,2*a+i*b,b*sqrt(a)sin(
6、pi/4),a+5*b,3.5+i 第6页,本讲稿共46页【例2.3.1-2】复数数组的另一种输入方式。M_r=1,2,3;4,5,6,M_i=11,12,13;14,15,16CN=M_r+i*M_i 第7页,本讲稿共46页【例例 2.3.2-1】创创 建建 和和 保保 存存 数数 组组 AM的的 MyMatrix.m文件。文件。(1)打开文件编辑调器,输入以下内容)打开文件编辑调器,输入以下内容%MyMatrix.m Creation and preservation of matrix AMAM=101,102,103,104,105,106,107,108,109;.201,202,2
7、03,204,205,206,207,208,209;.301,302,303,304,305,306,307,308,309;(2)保存此文件,并且起名)保存此文件,并且起名MyMatrix(3)以以后后只只要要在在MATLAB指指令令窗窗中中,运运行行此此文文件,数组件,数组AM就会自动生成于就会自动生成于MATLAB内存中内存中第8页,本讲稿共46页2.4二维数组元素的标识二维数组元素的标识2.4.1“全下标全下标”标识标识 采采用用“全全下下标标”标标识识法法,即即指指出出是是“第第几行,第几列几行,第几列”的元素的元素例如:例如:A(2,3)就表示二维数组就表示二维数组A的的“第二行
8、,第第二行,第三列三列”的元素的元素多维数组也同样多维数组也同样第9页,本讲稿共46页2.4.2“单下标单下标”标识标识 “单单下下标标(Linear Linear IndexIndex)”标标识识就就是是“只只用用一一个下标来指明元素在数组中的位置个下标来指明元素在数组中的位置”这这种种方方法法首首先先要要对对二二维维数数组组的的所所有有元元素素进进行行“一一维维编编号号”,所所谓谓“一一维维编编号号”就就是是:先先设设想想把把二二维维数数组组的的所所有有列列,按按先先左左后后右右的的次次序序、首首尾尾相相接接排排成成“一一维维长长列列”。然后,自上往下对元素位置进行编号。然后,自上往下对元
9、素位置进行编号。“单单下下标标”与与“全全下下标标”的的转转换换关关系系:以以(mnmn)的的二二维维数数组组A A为为例例,若若“全全下下标标”元元素素位位置置是是“第第r r行行,第第c c列列”,那那么么相相应应的的“单单下下标标”为为l=(c-1)ml=(c-1)mr r。MATLABMATLAB有有两两个个指指令令可以实现以上标识方法之间的转换:可以实现以上标识方法之间的转换:sub2ind根据全下标换算出单下标根据全下标换算出单下标ind2sub根据单下标换算出全下标根据单下标换算出全下标第10页,本讲稿共46页2.4.3“逻辑逻辑1”标识标识 元元素素或或是是0或或是是1的的数数
10、组组是是“逻逻辑辑数数组组(Logic Array)”。所所谓谓“逻逻辑辑1”标标识识法法,就就是是通通过过与与矩矩阵阵同同样样大大小小的的逻逻辑辑数数组组中中“逻逻辑辑值值1”所所在在的的位位置置,指指示示出出数数组组中中的的元元素素位位置置。实实际际应应用用中中,一一般般用用于于寻寻找找大大于某值的元素。于某值的元素。【例【例2.4.3-1】找出数组中所有绝对值大于】找出数组中所有绝对值大于3的元素。的元素。A=zeros(2,5);A(:)=-4:5L=abs(A)3islogical(L)X=A(L)第11页,本讲稿共46页【例【例2.4.3-2】演示逻辑数组与一般双精度数值】演示逻辑
11、数组与一般双精度数值数组的关系和区别。数组的关系和区别。(1 1)逻辑数组与双精度数组的相同之处)逻辑数组与双精度数组的相同之处Num=1,0,0,0,1;0,0,0,0,1;Num=1,0,0,0,1;0,0,0,0,1;N_L=Num=LN_L=Num=Lc_N=class(Num)c_N=class(Num)c_L=class(L)c_L=class(L)(2 2)逻辑数组与双精度数组的差别)逻辑数组与双精度数组的差别islogical(Num)islogical(Num)Y=A(Num)Y=A(Num)第12页,本讲稿共46页有关逻辑数组的补充说明有关逻辑数组的补充说明逻辑数组一方面具
12、有双精度性,另一方面逻辑数组一方面具有双精度性,另一方面又区别于一般的双精度数组又区别于一般的双精度数组逻辑数组产生于逻辑函数或逻辑运算,它逻辑数组产生于逻辑函数或逻辑运算,它具有具有“逻辑标识逻辑标识”能力。能力。从本质上说,逻辑数组是双精度数组的子从本质上说,逻辑数组是双精度数组的子类。它继承了双精度类数组的全部性质,类。它继承了双精度类数组的全部性质,又有自己特定的属性和能力。又有自己特定的属性和能力。第13页,本讲稿共46页2.5 2.5 二维数组的子数组寻访和赋值二维数组的子数组寻访和赋值【例【例2.5-12.5-1】不同赋值方式示例。】不同赋值方式示例。A=zeros(2,4)A=
13、zeros(2,4)%创建创建(24)(24)的全零数组的全零数组A(:)=1:8A(:)=1:8%全元素赋值方式全元素赋值方式 s=2 3 5;s=2 3 5;%产生单下标数组行数组产生单下标数组行数组A(s)A(s)%由由“单下标行数组单下标行数组”寻访产生寻访产生A A元素组成的行数组元素组成的行数组Sa=10 20 30Sa=10 20 30%Sa%Sa是长度为是长度为3 3的的“列数组列数组”A(s)=SaA(s)=Sa%单下标方式赋值单下标方式赋值A(:,2 3)=ones(2)A(:,2 3)=ones(2)%双下标赋值方式:把双下标赋值方式:把A A的第的第2 2、3 3列元素
14、全赋为列元素全赋为1 1 第14页,本讲稿共46页2.6 2.6 执行数组运算的常用函数执行数组运算的常用函数 2.6.1函数数组运算规则的定义:函数数组运算规则的定义:对于对于(mn)(mn)数组数组函数函数 的数组运算规则是:的数组运算规则是:2.6.2执行数组运算的常用函数执行数组运算的常用函数第15页,本讲稿共46页【例【例2.6.2-1】演示】演示pow2的数组运算性质。的数组运算性质。A=1:4;5:8A=1:4;5:8pow2(A)pow2(A)第16页,本讲稿共46页2.7数组运算和矩阵运算数组运算和矩阵运算2.7.1数组运算和矩阵运算指令对照汇总数组运算和矩阵运算指令对照汇总
15、【例 2.7.1-1】两种不同转置的比较clear;A=zeros(2,3);A(:)=1:6;A=A*(1+i)A_A=A.A_M=A 第17页,本讲稿共46页2.8多项式的表达方式及其操作多项式的表达方式及其操作2.8.1多项式的表达和创建多项式的表达和创建一一多项式表达方式的约定多项式表达方式的约定MATLAB约定降幂多项式:约定降幂多项式:用系数行向量用系数行向量表示。表示。二二多项式行向量的创建方法多项式行向量的创建方法(1)多项式系数向量的直接输入法)多项式系数向量的直接输入法即按照约定,把多项式的各项系数依次排放在行向量的元素位置上。即按照约定,把多项式的各项系数依次排放在行向量
16、的元素位置上。需要注意的是:多项式系数应以降幂排列,假如多项式中缺某幂次项,需要注意的是:多项式系数应以降幂排列,假如多项式中缺某幂次项,那么认为该幂次项的系数为零。那么认为该幂次项的系数为零。(2)利用指令:)利用指令:Ppoly(AR),产生多项式系数向量。,产生多项式系数向量。若若AR是方阵,则多项式是方阵,则多项式P是该方阵的特征多项式;是该方阵的特征多项式;若若,则,则AR的元素被认为是多项式的元素被认为是多项式P的根。的根。第18页,本讲稿共46页【例【例2.8.1.2-1】求】求3阶方阵阶方阵A的特征多项式。的特征多项式。A=11 12 13;14 15 16;17 18 19;
17、A=11 12 13;14 15 16;17 18 19;PA=poly(A)PA=poly(A)PPA=poly2str(PA,s)PPA=poly2str(PA,s)【例例 2.8.1.2-22.8.1.2-2】由由给给定定根根向向量量求求多多项项式式系系数数向量。向量。R=-0.5,-0.3+0.4*i,-0.3-0.4*i;R=-0.5,-0.3+0.4*i,-0.3-0.4*i;P=poly(R)P=poly(R)PR=real(P)PR=real(P)PPR=poly2str(PR,x)PPR=poly2str(PR,x)第19页,本讲稿共46页2.8.2 2.8.2 多项式运算函
18、数多项式运算函数【例【例2.8.2-1】求的】求的“商商”及及“余余”多项式。多项式。p1=conv(1,0,2,conv(1,4,1,1);p2=1011;q,r=deconv(p1,p2);cq=商多项式为商多项式为;cr=余多项式为余多项式为;disp(cq,poly2str(q,s),disp(cr,poly2str(r,s)第20页,本讲稿共46页【例【例2.8.2-2】两种多项式求值指令的差别。】两种多项式求值指令的差别。S=pascal(4)P=poly(S);PP=poly2str(P,s)PA=polyval(P,S)PM=polyvalm(P,S)第21页,本讲稿共46页【
19、例【例2.8.2-3】部分分式展开。】部分分式展开。a=1,3,4,2,7,2;分母多项式系数向量分母多项式系数向量b=3,2,5,4,6;分子多项式系数向量分子多项式系数向量r,s,k=residue(b,a)第22页,本讲稿共46页2.9标准数组生成函数和数组操作函数标准数组生成函数和数组操作函数2.9.1标准数组生成函数标准数组生成函数【例【例2.9.1-12.9.1-1】标准数组产生的演示。】标准数组产生的演示。ones(1,2)ones(1,2)%产生长度为产生长度为2 2的全的全1 1行数组行数组 ones(2)ones(2)%产生产生(22)(22)的全的全1 1阵阵 randn
20、(state,0)randn(state,0)%把正态随机数发生器置把正态随机数发生器置0 0randn(2,3)randn(2,3)%产生产生(23)(23)的正态随机阵的正态随机阵 D=eye(3)D=eye(3)%产生产生(33)(33)的单位阵的单位阵 diag(D)diag(D)%取取D D阵的对角元素阵的对角元素 diag(diag(D)diag(diag(D)%内内diagdiag取取D D的对角元,外的对角元,外diagdiag利用一维数组生成对角阵利用一维数组生成对角阵 repmat(D,1,3)repmat(D,1,3)%在水平方向在水平方向“铺放铺放”三个三个D D阵阵第
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