数组创建
要创建每行包含四个元素的数组,请使用逗号 (,
) 或空格分隔各元素。
a = [1 2 3 4]
a = 1×4 1 2 3 4
这种数组为行向量。
要创建包含多行的矩阵,请使用分号分隔各行。
a = [1 2 3; 4 5 6; 7 8 10]
a = 3×3 1 2 3 4 5 6 7 8 10
创建矩阵的另一种方法是使用 ones
、zeros
或 rand
等函数。例如,创建一个由零组成的 5×1 列向量。
z = zeros(5,1)
z = 5×1 0 0 0 0 0
矩阵和数组运算
MATLAB 允许您使用单一的算术运算符或函数来处理矩阵中的所有值。
a + 10
ans = 3×3 11 12 13 14 15 16 17 18 20
sin(a)
ans = 3×3 0.8415 0.9093 0.1411 -0.7568 -0.9589 -0.2794 0.6570 0.9894 -0.5440
要转置矩阵,请使用单引号 ('
):
a'
ans = 3×3 1 4 7 2 5 8 3 6 10
您可以使用 *
运算符执行标准矩阵乘法,这将计算行与列之间的内积。例如,确认矩阵乘以其逆矩阵可返回单位矩阵:
p = a*inv(a)
p = 3×3 1.0000 0 -0.0000 0 1.0000 0 0 0 1.0000
请注意,p
不是整数值矩阵。MATLAB 将数字存储为浮点值,算术运算可以区分实际值与其浮点表示之间的细微差别。使用 format
命令可以显示更多小数位数:
format long p = a*inv(a)
p = 3×3 1.000000000000000 0 -0.000000000000000 0 1.000000000000000 0 0 0 0.999999999999998
使用以下命令将显示内容重置为更短格式
format short
format
仅影响数字显示,而不影响 MATLAB 对数字的计算或保存方式。
要执行元素级乘法(而非矩阵乘法),请使用 .*
运算符:
p = a.*a
p = 3×3 1 4 9 16 25 36 49 64 100
乘法、除法和幂的矩阵运算符分别具有执行元素级运算的对应数组运算符。例如,计算 a
的各个元素的三次方:
a.^3
ans = 3×3 1 8 27 64 125 216 343 512 1000
串联
串联是连接数组以便形成更大数组的过程。实际上,第一个数组是通过将其各个元素串联起来而构成的。成对的方括号 []
即为串联运算符。
A = [a,a]
A = 3×6 1 2 3 1 2 3 4 5 6 4 5 6 7 8 10 7 8 10
使用逗号将彼此相邻的数组串联起来称为水平串联。每个数组必须具有相同的行数。同样,如果各数组具有相同的列数,则可以使用分号垂直串联。
A = [a; a]
A = 6×3 1 2 3 4 5 6 7 8 10 1 2 3 4 5 6 7 8 10
复数
复数包含实部和虚部,虚数单位是 -1
的平方根。
sqrt(-1)
ans = 0.0000 + 1.0000i
要表示复数的虚部,请使用 i
或 j
。
c = [3+4i, 4+3j; -i, 10j]
c = 2×2 complex 3.0000 + 4.0000i 4.0000 + 3.0000i 0.0000 - 1.0000i 0.0000 +10.0000i 数组索引
以 4×4 幻方矩阵 A
为例:
A = magic(4)
A = 16 2 3 13 5 11 10 8 9 7 6 12 4 14 15 1
引用数组中的特定元素有两种方法。最常见的方法是指定行和列下标,例如
A(4,2)
ans = 14
另一种方法不太常用,但有时非常有用,即使用单一下标按顺序向下遍历每一列:
A(8)
ans = 14
使用单一下标引用数组中特定元素的方法称为线性索引。
如果尝试在赋值语句右侧引用数组外部元素,MATLAB 会引发错误。
test = A(4,5)
Index exceeds matrix dimensions.
不过,您可以在赋值语句左侧指定当前维外部的元素。数组大小会增大以便容纳新元素。
A(4,5) = 17
A = 16 2 3 13 0 5 11 10 8 0 9 7 6 12 0 4 14 15 1 17
要引用多个数组元素,请使用冒号运算符,这使您可以指定一个格式为 start:end
的范围。例如,列出 A
前三行及第二列中的元素:
A(1:3,2)
ans = 2 11 7
单独的冒号(没有起始值或结束值)指定该维中的所有元素。例如,选择 A
第三行中的所有列:
A(3,:)
ans = 9 7 6 12 0
此外,冒号运算符还允许您使用较通用的格式 start:step:end
创建等距向量值。
B = 0:10:100
B = 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
如果省略中间的步骤(如 start:end
中),MATLAB 会使用默认步长值 1
。