張智星 (Roger Jang) jang@mirlab.org http://mirlab.org/jang 台大資工系 多媒體檢索實驗室 MATLAB 程式設計入門篇 異質陣列 張智星 (Roger Jang) jang@mirlab.org http://mirlab.org/jang 台大資工系 多媒體檢索實驗室

本章重點 異質陣列（Cell Arrays） 主要功能 本章重點 MATLAB 在第五版之後才支援的資料型態 將不同的資料型態儲存於同一個陣列之中 本章重點 建立異質陣列 顯示異質陣列 取用異質陣列

異質陣列(Cell Arrays) 可儲存各種不同型態的 MATLAB 資料 Cell Arrays => 盒子陣列？胞陣列？ 「異質」 => 「不同性質的資料型態」

建立異質陣列 - Cell Indexing 做法：設定異值陣列的元素時，在元素值加上 {} Ex: cell01.M A(1,1) = {'This is the first cell.'}; A(1,2) = {[5+j*6 , 4+j*5]}; A(2,1) = {[1 2 3; 4 5 6; 7 8 9]}; A(2,2) = {{'Tim'; 'Chris'}}

Cell-Indexing (cont) 上例建立了一個二維異質陣列A:2*2內容如下: A(1,1)： 'This is the first cell' 字串 A(1,2)： [5+j*6 4+j*5] 1*2複數陣列 A(2,1)： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 3*3整數陣列 A(2,2)： {'Tim', 'Chris'} 2*2異質陣列

建立異質陣列 - Content Indexing 做法：矩陣使用()來定址 → 異質陣列使用{}來定址 Ex: cell02.m A{1,1} = 'this is the first cell.'; A{1,2} = [5+j*6, 4+j*5]; A{2,1} = [1 2 3; 4 5 6; 7 8 9]; A{2,2} = {'Tim'; 'Chris'} 結果同上例

建立異質陣列 – 使用大括號 {} 第三種方法是直接用大括號一次把所有元素括起來 Ex: >> B = {'James Bond', [1 2;3 4;5 6]; pi, magic(5)} >> C = {rand(3), ones(2); zeros(5), randperm(4)} B = 'James Bond' [3x2 double] [ 3.1416] [5x5 double] C = [3x3 double] [2x2 double] [5x5 double] [1x4 double]

異值陣列的合併 對於異質陣列的合併,大致上跟陣列合併相同 範例如下 (B,C如上頁) ： >> M = [B C] % 將異質陣列 B 及 C 左右並排 M = 'James Bond‘ [3x2 double] [3x3 double] [2x2 double] [ 3.1416] [5x5 double] [5x5 double] [1x4 double]

異質陣列的內容顯示 若在 MATLAB 指令視窗內，直接呼叫異質陣列的名稱，MATLAB 通常不直接顯示異質陣列各元素的值，而只能顯示各元素的資料型態及維度 範例： >> A A = 'this is the first cell.' [1x2 double] [3x3 double] {2x1 cell }

Cellplot圖示型態 cellplot 指令可將異質陣列的內部資料型態，以圖形的方式顯示 Ex:cell03.m A{1,1} = 'this is the first cell.'; A{1,2} = [5+j*6, 4+j*5]; A{2,1} = [1 2 3; 4 5 6; 7 8 9]; A{2,2} = {'Tim'; 'Chris'}; cellplot(A) % 以圖形的方式顯示異質陣列 A 的內部資料型態

Result

celldisp顯示 Ex: >> celldisp(A) % 顯示異質陣列 A 各個構成元素的實際內容 A{1,1} = this is the first cell. A{2,1} = 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A{1,2} = 5.0000 + 6.0000i 4.0000 + 5.0000i A{2,2}{1} = Tim A{2,2}{2} = Chris

Content Indexing 顯示 先前提過建立異質陣列的方法 - Content Indexing，其實也可以用來直接將異質陣列 A 的各個構成元素內容一次全部顯示出來 用法: 要查看A的內容,在MATLAB下直接輸入: >> A{:} % 顯示異質陣列 A 的全部構成元素

Result ans = this is the first cell. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 5.0000 + 6.0000i 4.0000 + 5.0000 ‘Tim’ ‘Chris’

異質陣列的內容取用 直接取用異質陣列的cell 取用異值陣列的元素的內部構成單位 一次同時取用或刪除多個元素 異質陣列可以取代以逗點分開的變數列

直接取用異質陣列的cell (1/2) 以下例子先建立一個異質陣列 B，再取用其中第 1 橫列、第 2 直行的元素： >> B = {'James Bond', [1 2;3 4;5 6]; pi, magic(5)} B = 'James Bond' [3x2 double] [ 3.1416] [5x5 double] Hint: magic(n)可製造nxn大小的魔方陣

直接取用異質陣列的cell (2/2) >> F = B{1,2} Result: F = 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6

取用異值陣列的元素的內部構成單位 先用 Content Indexing 的方法，再直接加上一般矩陣的索引法 Ex: G = 5 >> G = B{1,2}(3,1) G = 5

同時取用或刪除多個元素 如上述異質陣列B >> H = B(2,:) %取用異質陣列 B 的第一橫列所有元素 H = [3.1416] [5x5 double] >> B(1,:) = [] %刪除異質陣列 B 的第一橫列所有元素 B =

取代以逗點分開的變數列 Ex: %先建立一個維度為 1×4 的異質陣列 >> F = {[2 3 5], [1 2 3], 'Timmy', 'Annie'}; >> F{1:2} ans = 2 3 5 1 2 3

取代以逗點分開的變數列 上例中, F{1:2} 會指向 「[2 3 5], [1 2 3]」 可將之用於函數的輸入變數列，例如： >> plot(F{1:2}, '-o') Result:

取代以逗點分開的變數列(cont) 同理，亦可將之用於輸出變數列： Ex: >> [F{1:2}] = max(rand(5)) [1x5 double] [1x5 double] %F為一1x2的異質陣列

其他相關指令 改變異質陣列的大小 事先預設（Pre-Allocate）空的異質陣列 測試某一變數是否為異質陣列 將一數值陣列轉換成異質陣列 將一結構陣列的所有欄位值轉換成異質陣列 將異值陣列轉換為結構陣列 將一結構陣列的某一欄位值轉換成異質陣列

改變異質陣列的大小 可使用「：」運算或「reshape」 Ex: B為2x2異質陣列 B = 'James Bond‘ [3x2 double] [ 3.1416] [5x5 double] Result: >> M = B(:) M = 'James Bond' [ 3.1416] [3x2 double] [5x5 double] >> N = reshape(B,1,4) N = 'James Bond' [3.1416] [3x2 double] [5x5 double]

預設空的異質陣列 利用 cell 指令 Ex: >> E = cell(4, 3) % 事先預設一個 4×3 空的異質陣列 Result: E = [] [] []

測試某變數是否為異質陣列 可用iscell 指令 Ex:iscell01.m C = {[1,2,3]; 'This is a test.'}; iscell(C) ans = 1 Hint: 上例中，iscell 的執行結果是傳回值 1，代表變數 A 是一個異質陣列，若傳回值 0，則代表不是異質陣列。

數值陣列轉換成異質陣列 (1/5) num2cell 指令可將一數值陣列轉換成異質陣列， 其使用語法為： C = num2cell(A, dim) 其中 dim 是代表 「不變」的維度，若不指定，則將每個元素視為異質陣列裡面的一個 1×1 矩陣

將數值陣列轉換成異質陣列 (2/5) Ex:num2cell01.m A = [1 2 3;4 5 6]; % 建立一個數值陣列 A C = num2cell(A) % 將數值陣列 A 轉成異質陣列 C C = [1] [2] [3] [4] [5] [6]

將數值陣列轉換成異質陣列 (3/5) 可以將上例數值陣列 A 中的每一直行， 轉成異質陣列 D 的元素 Ex:：num2cell02.m A = [1 2 3;4 5 6]; % 建立的一個數值陣列 A D = num2cell(A, 1) % 1 代表「橫列被切割」 D = [2x1 double] [2x1 double] [2x1 double]

將數值陣列轉換成異質陣列 (4/5) 也可以將數值陣列 A 的每一橫列， 轉成異質陣列 E 的元素 Ex:num2cell03.m A = [1 2 3;4 5 6]; % 建立的一個數值陣列 A E = num2cell(A, 2) % 2 代表「直行被切割」 E = [1x3 double]

將數值陣列轉換成異質陣列 (5/5) 若需要更複雜的轉換，可以使用mat2cell指令 Ex: C = mat2cell(X,[1 2],[1 3]) X = 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 C = [ 1] [1x3 double] [2x1 double] [2x3 double]

將結構陣列轉換成異質陣列 struct2cell 指令可將一結構陣列的所有欄位值轉換成異質陣列。 Ex:struct2cell01.m student.name = 'Tim'; student.age = 8; %student為一struct sCell = struct2cell(student) sCell = 'Tim' [ 8]

將異值陣列轉換為結構陣列 另外有一個 cell2struct 指令 可以將異值陣列轉換為結構陣列 詳細說明請參考本書的下一章「結構陣列」。

將結構陣列的某一欄位值轉換成異質陣列 使用 deal 指令 Ex:deal01.m S = struct('name',{'Tim','Annie'},'age', {8,5}); [sCell{1:length(S)}] = deal(S.name) sCell = 'Tim ' 'Annie'

deal 指令 deal 指令的輸入及輸出引數需有相同個數 如上例中，sCell{1:length(S)} 的作用即是產生以逗點分開的輸出變數列。 善用 deal 指令，可達成事半功倍之效， 以下欲列出 MATLAB 根目錄下所有目錄（不含檔案）

Ex:deal02.m dirInfo = dir(matlabroot); % 列出 MATLAB 的根目錄的各種資訊 n = length(dirInfo); % 檔案及目錄的個數 [fileAndDir{1:n}] = deal(dirInfo.name); % fileAndDir 包含檔案及目錄名稱 dirs = fileAndDir([dirInfo.isdir]) % dirs 包含各目錄名稱

Result dirs = Columns 1 through 10 '. ' '..' 'bin' 'demos' 'extern' 'help' 'ja' 'java' 'notebook' 'rtw‘ Columns 11 through 17 'simulink' 'stateflow' 'sys' 'toolbox' 'uninstall' 'webserver' 'work'

本章指令彙整 指令 功能 cellplot(A) 以圖形的方式顯示異質陣列 A 的內部資料型態 celldisp(A) reshape(A,m,n) 改變異質陣列 A 的維度成 m×n cell(m,n) 預先配置一個維度為 m×n 的空矩陣 iscell(A) 測試變數 A 是否為異質陣列： 傳回值 0，代表不是異質陣列 傳回值 1，代表是異質陣列 num2cell(A, d) 將數值陣列 A 轉成異質陣列，d 表示被切割的維度 struct2cell(A) 將結構陣列 A 的所有欄位名稱值，轉換成異質陣列