MATLAB 数组构架

作者：未知信息来源:未知 2006-1-26

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3 数组构架4。1 构架数组的创建和显示4。1-1 】本例通过温室数据（包括温室名、容积、温度、湿度等）演示：单构架的创建和显示。（1）直接对域赋值法产生“单构架”，即构架数组。...

4.3 数组构架

4.3.1 构架数组的创建和显示

4.3.1.1 直接创建法及显示

【 * 例 4.3.1 .1-1 】本例通过温室数据（包括温室名、容积、温度、湿度等）演示：单构架的创建和显示。

（1）直接对域赋值法产生“单构架”，即构架数组。
green_house.name=' 一号房 '; % 构架的域由（构架名） . （域名）标识。 <1>
green_house.volume='2000 立方米 '; %<2>
green_house.parameter.temperature=[31.2 30.4 31.6 28.7
29.7 31.1 30.9 29.6];%<3>
green_house.parameter.humidity=[62.1 59.5 57.7 61.5
62.0 61.9 59.2 57.5]; %<4>

（2）显示“单构架”结构和内容
green_house % 显示单构架结构 <5>
green_house =
name: ' 一号房 '
volume: '2000 立方米 '
parameter: [1x1 struct]

green_house.parameter % 显示 parameter 域中内容 <6>
ans =
temperature: [2x4 double]
humidity: [2x4 double]
green_house.parameter.temperature % 显示 temperature 域中的内容 <7>
ans =
31.2000 30.4000 31.6000 28.7000
29.7000 31.1000 30.9000 29.6000

【 * 例 4.3.1 .1-2 】本例演示构架数组的创建和显示，并利用构架数组保存一个温室群的数据。本例的运行以例 4.3.1.1-1 为先导。

（1）直接对域赋值法“构架数组”。
green_house(2,3).name=' 六号房 '; % 产生构架数组 <1>

（2）显示构架数组的结构和构架元素的内容
green_house % 显示构架数组的结构：构架行列数；构架的域。 <2>
green_house =
2x3 struct array with fields:
name
volume
parameter

green_house(2,3) % 显示元素构架的结构：域；否有子域 <3>
ans =
name: ' 六号房 '
volume: []
parameter: []

4.3.1.2 利用构造函数创建构架数组

【 * 例 4.3.1 .2-1 】利用构造函数 struct ，建立温室群的数据库。

（1） struct 预建空构架数组方法之一
a=cell(2,3); % 创建空元胞数组
green_house_1=struct('name',a,'volume',a,'parameter',a(1,2)) % <2>
green_house_1 =
2x3 struct array with fields:
name
volume
parameter

（2） struct 预建空构架数组方法之二
green_house_2=struct('name',a,'volume',[],'parameter',[]) % <3>
green_house_2 =
2x3 struct array with fields:
name
volume
parameter

（3） struct 预建空构架数组方法之三
green_hopuse_3(2,3)=struct('name',[],'volume',[],'parameter',[])%<4>
green_hopuse_3 =
2x3 struct array with fields:
name
volume
parameter

（4） struct 创建构架数组方法之四
a1={' 六号房 '};a2={'3200 立方米 '};
green_house_4(2,3)=struct('name',a1,'volume',a2,'parameter',[]);%<6>
T6=[31.2,30.4,31.6,28.7;29.7,31.1,30.9,29.6]; % <7>
green_house_4(2,3).parameter.temperature=T6; % <8>
green_house_4
ans =
2x3 struct array with fields:
name
volume
parameter

4.3.2 构架数组域中内容的调取和设置

【 * 例 4.3.2 -1 】本例目的：一，演示函数 fieldnames , getfield , setfield 的使用方法；二，让读者感受到构架数组对应用工具包的影响；三，演示 struct 函数把“对象”转换为构架的应用。本例为获得一个演练的构架，借助 Toolbox control 工具包中的 tf 函数，先产生一个用传递函数描写的 LTI 线性时不变 2 输入 2 输出系统。

（1）产生 2 输入 2 输出系统的传递函数阵“对象”
Stf=tf({3,2;[4 1],1},{[1 3 2],[1 1 1];[1 2 2 1],[1 0]})

Transfer function from input 1 to output...
3
#1: -------------
s^2 + 3 s + 2
4 s + 1
#2: ---------------------
s^3 + 2 s^2 + 2 s + 1
Transfer function from input 2 to output...
2
#1: -----------
s^2 + s + 1
1
#2: -
s

（2）为本例演示，把上述的 LTI 对象 Stf 转换为构架
SSTF=struct(Stf) % 把对象转换成构架，并显示构架的组成
SSTF =
num: {2x2 cell}
den: {2x2 cell}
Variable: 's'
lti: [1x1 lti]

（3）获得构架数组 SSTF 的域名
FN=fieldnames(SSTF) % 获得域名元胞数组 FN
class(FN) % 检查 FN 的类别
FN =
'num'
'den'
'Variable'
'lti'
ans =
cell

（4）获取 SSTF.den(2,1) 域的内容
FC=getfield(SSTF,'den',{2,1}) % 相当于 FC=SSFT.den(2,1)
FC{1} % 与 celldisp(FC) 的作用大致相当
poly2str(FC{1},'s'), % 为了把多项式显示成习惯的形式
FC =
[1x4 double]
ans =
1 2 2 1
ans =
s^3 + 2 s^2 + 2 s + 1

（5）重新设置 SSTF.num(2,1) 域的内容
SSTF.num{2,1} % 显示原始情况
SSTF=setfield(SSTF,'num',{2,1},{[1 3 1]}); % 注意“花括号”的使用
SSTF.num{2,1} % 显示被重新设置后的情况
ans =
0 0 4 1
ans =
1 3 1

4.3.3 构架数组操作深入

4.3.3.1 构架数组的扩充和收缩

【 * 例 4.3.3 .1-1 】本例演示构架数组 SSTF 的扩充和收缩。（本例以例 4.3.2-1 的运行为基础。）

（1）原构架是一个“单构架”
size(SSTF)
ans =
1 1

（2）演示构架的扩充
SSTF(2,2)=struct(tf(1,[1 1])) % 把 1/(s+1) 放在第 2 行第 2 列构架中
size(SSTF)
SSTF =
2x2 struct array with fields:
num
den
Variable
lti
ans =
2 2

（3）演示构架数组的收缩：删除构架数组的第 1 行
SSTF(1,:)=[] % 收缩成为的构架
S22n=SSTF(1,2).num,S22d=SSTF(1,2).den % 取出第 2 构架 num 域和 den 域的内容
printsys(S22n{1},S22d{1}) % 显示成习惯的表达形式
SSTF =
1x2 struct array with fields:
num
den
Variable
lti
S22n =
[1x2 double]
S22d =
[1x2 double]
num/den =
1
-----
s + 1

4.3.3.2 增添域和删除域

【 * 例 4.3.3 .2-1 】对构架数组进行域的增添和删减操作。

（1）创建构架数组
clear,for k=1:10;department(k).number=['No.',int2str(k)];end
department
department =
1x10 struct array with fields:
number

（2）增添域：在数组中任何一个构架上进行的域增添操作，其影响遍及整个构架数组。
department(1).teacher=40;department(1).student=300;
department(1).PC_computer=40;
department
department =
1x10 struct array with fields:
number
teacher
student
PC_computer

（3）增添子域的操作只影响被操作的那个具体构架，而不是影响整个构架数组。
department(2).teacher.male=35;department(2).teacher.female=13;
D2T=department(2).teacher % 第 2 构架 teacher 域包含两个子域
D1T=department(1).teacher % 第 1 构架 teacher 域仅是一个数
D2T =
male: 35
female: 13
D1T =
40

（4）删除子域的操作也只影响被操作的那个具体构架。
department(2).teacher=rmfield(department(2).teacher,'male');
department(2).teacher
ans =
female: 13

（5）删除域的操作是对整个构架数组实施的。
department=rmfield(department,'student') % 删除一个域
department =
1x10 struct array with fields:
number
teacher
PC_computer
department=rmfield(department,{'teacher';'PC_computer'})% 删除 2 个域
department =
1x10 struct array with fields:
number

4.3.3.3 数值运算操作和函数对构架数组的应用

【 * 例 4.3.3 .3-1 】数值运算操作和函数在构架域上的作用。
n_ex=5; % 构架数组的度
for k=1:n_ex, ex(k).f=(k-1)*n_ex+[1:5];end % 创建构架数组
ex % 显示构架数组的结构
ex =
1x5 struct array with fields:
f

% 显示构架数组的域中内容
disp([blanks(10) ' 构架域中内容 '])
for k=1:n_ex,disp(ex(k).f),end

构架域中内容
1 2 3 4 5
6 7 8 9 10
11 12 13 14 15
16 17 18 19 20
21 22 23 24 25

class(ex(1).f) % 检查域中内容的类型
ans =
double

% 对各构架域中数值数组相应位置的数据相加求和
sum_f=zeros(1,5)
for k=1:n_ex,sum_f=sum_f+ex(k).f;end,sum_f
sum_f =
55 60 65 70 75

% 对构架数组域中各元素分别求平方根
disp([blanks(20) 'ex.f 的平方根值 '])
for k=1:n_ex, disp(sqrt(ex(k).f)),end
ex.f 的平方根值
1.0000 1.4142 1.7321 2.0000 2.2361
2.4495 2.6458 2.8284 3.0000 3.1623
3.3166 3.4641 3.6056 3.7417 3.8730
4.0000 4.1231 4.2426 4.3589 4.4721
4.5826 4.6904 4.7958 4.8990 5.0000

4.3.4 构架数组和元胞数组之间的转换

【 * 例 4.3.4 -1 】指令 struct2cell 和 cell2struct 的使用。

（1）创建“带 2 个域的构架数组”
for k=1:5,ex(k).s=['No.' int2str(k)];ex(k).f=(k-1)*5+[1:5];end

（2）显示构架数组的内容
fprintf('%s\n','ex.s 域的内容 ');fprintf('%s\',blanks(4))
for k=1:5;fprintf('%s\\',[ex(k).s blanks(1)]);end
fprintf('%s\n',blanks(1)),fprintf('%s\n','ex.f 域的内容 ')
for k=1:5;disp(ex(k).f);end % 显示 ex.f 域内容
ex.s 域的内容
No.1 \No.2 \No.3 \No.4 \No.5 \
ex.f 域的内容
1 2 3 4 5
6 7 8 9 10
11 12 13 14 15
16 17 18 19 20
21 22 23 24 25

（3）把 ex 构架数组转换为元胞数组
C_ex=struct2cell(ex);% “带 2 个域的构架数组”转换为元胞数组
size(C_ex)
fprintf('%s\',[C_ex{1,1,1},blanks(3)]) % 显示 C_ex 第 1 页第 1 行第 1 列内容
fprintf('% 5g \',C_ex{2,1,1}) % 显示 C_ex 第 2 页第 1 行第 1 列内容
ans =
2 1 5
No.1 1 2 3 4 5

（4）把元胞数组转换为构架数组之一
FS={'S_char';'F_num'}; % 用元胞数组预建域名字符串
EX1=cell2struct(C_ex,FS,1) % 元胞数组向构架数组转换
EX1 =
1x5 struct array with fields:
S_char
F_numric
EX1(1) % 观察新构架 EX1 第一构架的情况
ans =
S_char: 'No.1'
F_numric: [1 2 3 4 5]

（5）把元胞数组转换为构架数组之二
EX2=cell2struct(C_ex,'xx',2)
EX2 =
2x5 struct array with fields:
xx

（6）把元胞数组转换为构架数组之三
YY=strvcat('y1','y2','y3','y4','y5');EX3=cell2struct(C_ex,YY,3)
EX3 =
2x1 struct array with fields:
y1
y2
y3
y4
y5

EX3(1) % 观察第一构架情况
ans =
y1: 'No.1'
y2: 'No.2'
y3: 'No.3'
y4: 'No.4'
y5: 'No.5'

EX3(2) % 观察第二构架情况
ans =
y1: [1 2 3 4 5]
y2: [6 7 8 9 10]
y3: [11 12 13 14 15]
y4: [16 17 18 19 20]
y5: [21 22 23 24 25]

【 * 例 4.3.4 -2 】带子域的构架数组转换为元胞数组。本例中的 ex 构架数组由例 4.3.4-1 生成，然后再运行以下程序。
ex(1,1).s % 原构架 ex(1,1).s 中的内容
ans = No.1
% 增设子域，并把 ex 构架数组扩充为。
ex(1,1).s.sub='SUB 1'; % 原 ex(1,1).s 中的字符串将因本指令而消失。
ex(3,1).s.sub='SUB 3';
ex(3,1).s.num=1/3;
ex(1,1).s % 经新赋值后， ex(1,1).s 中的内容
ans =
sub: 'SUB 1'
ex(3,1).s % 经新赋值后， ex(3,1).s 中的内容
ans =
sub: 'SUB 3'
num: 0.3333
C_ex_sub=struct2cell(ex) % 把构架转换为元胞数组
C_ex_sub(:,:,1) =
[1x1 struct] [] [1x1 struct]
[1x5 double] [] []
C_ex_sub(:,:,2) =
'No.2' [] []
[1x5 double] [] []
C_ex_sub(:,:,3) =
'No.3' [] []
[1x5 double] [] []
C_ex_sub(:,:,4) =
'No.4' [] []
[1x5 double] [] []
C_ex_sub(:,:,5) =
'No.5' [] []
[1x5 double] [] []
size(C_ex_sub) % 观察新元胞数组的大小
ans =
2 3 5
C_ex_sub{1,1,1} % 观察第一元胞中的内容
ans =
sub: 'SUB 1'
C_ex_sub{1,3,1} % 观察 (1,3,1) 元胞中的内容
ans =
sub: 'SUB 3'
num: 0.3333