結構陣列 (Structure Array) 方煒 台大生機系

傳統的資料庫 One array (database) n elements (5 in here) n field in each element (1 in here)

MATLAB give you much more flexibility

Arrangement of data in the structure array student.

結構陣列的建立 每一個結構陣列（Structure Array）可以包含很多個元素 (Elements) 每個元素可以看成是一筆資料 每個元素可以包含數個欄位（Fields） 每個欄位可包含各個不同型態的資料

範例1： struct01.m clear student % 清除 student 變數 student.name = ‘洪鵬翔’; % 加入 name 欄位 student.id = ‘mr871912’; % 加入 id 欄位 student.scores = [58, 75, 62]; % 加入 scores 欄位 student % 秀出結果 student = name: '洪鵬翔' id: 'mr871912' scores: '[58,75,62]‘ 此時 student 即代表一個結構陣列的第一個元素，或是第一筆資料。

範例2: struct02.m clear student % 清除 student 變數 student.name = ‘洪鵬翔’; % 加入 name 欄位 student.id = ‘mr871912’; % 加入 id 欄位 student.scores = [58, 75, 62]; % 加入 scores 欄位 % 以下是新加入的第二筆資料 student(2).name = '邱中人'; student(2).id = 'mr872510'; student(2).scores = [25, 36, 92]; student % 秀出結果 student = 1x2 struct array with fields: Name Id scores 此時 student 即代表一個 1×2 的結構陣列。由於此結構陣列已漸趨複雜，MATLAB 並不將所有欄位值印出。 欲顯示某元素的特定欄位值，可輸入明確的敘述，例如 student(2).scores 等。

範例3: 另一個建立結構陣列的方法 使用 struct 指令，其格式如下： structureArray = struct(field1, value1, field2, value2,….) 其中 field1、field2、…是欄位名稱，value1、value2、…則是欄位所包含的資料。 如果 value1、value2、…為異質陣列，則 MATLAB 為依序將異質陣列的每個元素設定為每一個結構中相對應的欄位值。

範例3: struct03.m student = struct('name', {'張庭碩', '張庭安'}, 'scores', {[50 60], [60 70]}); student(1) % 顯示 student(1) student(2) % 顯示 student(2) ans = name: '張庭碩‘ scores: [50 60] name: '張庭安' scores: [60 70] 在上述使用法中，{‘張庭碩’, ‘張庭安’} 和 {[50 60], [60 70]} 都是異質陣列，因此他們的每個元素會被依次設定到每個結構之中。但是如果其中有一個異值陣列的長度是1，那麼 MATLAB 會進行「純量展開」（Scalar Expansion）來自動補足，如範例四。

範例4: struct04.m student = struct('name', '張庭安‘,'scores', {[50 60], [90 100]}); student(1) % 顯示 student(1) student(2) % 顯示 student(2) ans = name: '張庭安' scores: [50 60] scores: [90 100] 在上述範例中，「張庭安」可視為異質陣列的一個元素，因此在設定至 student 結構陣列時，MATLAB 會進行純量展開，將「張庭安」分別設定到 student 的兩個元素的 name 欄位值。

範例5： struct05.m 結構陣列可以是巢狀（Nested）的，也就是說，結構陣列的欄位可是另一個結構陣列，我們可以藉此產生複雜的資料結構 student = struct('name', {'張庭碩', '張庭安'}, 'scores', {[50 60], [60 70]}); student(2).course(1).title = 'Web Programming'; student(2).course(1).credits = 2; student(2).course(2).title = 'Numerical Method'; student(2).course(2).credits = 3; student(2).course ans = 1x2 struct array with fields: title credits

範例6：buildStruct01.m 1 x 3 1 x 4 取用及改變結構陣列的資料： clear student % 清除 student 變數 student(1) = struct('name', 'Banny', 'scores', [85,80,92,78]); student(2) = struct('name', 'Joey', 'scores', [80,85,90,88]); student(3) = struct('name', 'Betty', 'scores', [88,82,90,80]); 上述的 student 結構陣列，可圖示如下： Student結構陣列 1 x 3 Student(1) Student(2) Student(3) .name=‘banny’ .scores=[85,80,92,78] .name=‘joey’ .scores=[80,85,90,88] .name=‘batty’ .scores=[88,82,90,80] 1 x 4

叫出結構陣列內容 使用「句點」（”.”）來找出某一筆資料內的某一個特定欄位值 例如：想看看第二個學生是誰： >> studentName = student(2).name studentName = Joey

改變結構陣列內容 用assign ”=”可以改變結構陣列中個別欄位的資料內容 例如： >> student(2).name = 'Alex'; student(2) 的姓名已由原先的 Joey 改變為 Alex。

Struct2cell指令 欲取用結構陣列中所有元素內所有欄位的資料，可用 struct2cell 指令，例如： >> values = struct2cell(student) values(:,:,1) = 'Banny' [1x4 double] values(:,:,2) = 'Joey' values(:,:,3) = 'Betty' 傳回的 values 是一個異質陣列 若輸入 struct2cell 指令的結構變數維度為 m×n，且包含 p 個欄位，則傳回異質陣列的維度為 p×m×n。（在上例中，p = 2，m = 1， n = 3。）

Multidimensional Arrays Consist of two-dimensional matrices “layered” to produce a third dimension. Each “layer” is called a page. Creates a new array by concatenating the arrays A,B,C, and so on along the dimension n. cat(n,A,B,C, ...)

CAT指令 MATLAB 提供了 cat 指令，以達到「並排欄位值」的目的，其語法為： A = cat(dim, structureField) 其中，dim 代表並排後所改變的維度。例如，欲將小考成績左右（水平）並排，可輸入： >> cat(2, student.scores) % 2 代表左右並排以改變直行的維度 ans = 85 80 92 78 80 85 90 88 88 82 90 80 欲將小考成績上下（垂直）並排，可輸入： >> cat(1, student.scores) % 1 代表上下並排以改變橫列的維度 85 80 92 78 80 85 90 88 88 82 90 80

計算平均: mean 指令 mean 指令是對矩陣的每一直行進行平均值運算 計算每次考試（共四次）的平均分數，可輸入： >> cat(1, student.scores) ans = 85 80 92 78 80 85 90 88 88 82 90 80 計算每次考試（共四次）的平均分數，可輸入： >> mean(cat(1, student.scores)) 84.3333 82.3333 90.6667 82.0000

計算平均： mean 指令 計算每位學生（共三位）的平均分數: >> average2 = mean(cat(1,student.scores)') average2 = 83.7500 85.7500 85.0000

並排運算的兩種方式 方括弧運算：可以左右合併結構陣列中相同欄位的數值矩陣，產生一個新的數值矩陣。 把 scores 欄位值進行左右合併： >> allScores = [student.scores] allScores = 85 80 92 78 80 85 90 88 88 82 90 80 大括弧運算：可以左右合併結構陣列中相同欄位的資料，產生一個異質矩陣。 把 name 欄位值抽取出來，形成由字串組成的異質陣列： >> allNames = {student.name} allNames = 'Banny' 'Alex' 'Betty'

範例7: printStruct01.m clear student % 清除 student 變數 student(1) = struct('name', '張庭碩', 'scores', [85, 80]); student(2) = struct('name', '鍾書蓉', 'scores', [80, 85]); student(3) = struct('name', '黃念中', 'scores', [88, 82]); for i = 1:length(student) % 顯示出每個學生的名字 fprintf ('student %g: %s\n', i, student(i).name); end student 1: 張庭碩 student 2: 鍾書蓉 student 3: 黃念中

Common Structure functions

Structure functions Function Description names = fieldnames(S) F = getfield(S,’field’) isfield(S,’field’) Description Returns the field names associated with the structure array S as names, a cell array of strings. Returns the contents of the field ’field’ in the structure array S. Equivalent to F = S.field. Returns 1 if ’field’ is the name of a field in the structure array S, and 0 otherwise.

Structure functions S = rmfield(S,’field’) S = setfield(S,’field’,V) S = struct(’f1’,’v1’,’f2’,’v2’,...) Removes the field ’field’ from the structure array S. Sets the contents of the field ’field’ to the value V in the structure array S. Creates a structure array with the fields ’f1’, ’f2’, . . . having the values ’v1’, ’v2’, . . . .

取得及改變欄位資料 亦可用 getfield及setfield來取得及改變一個欄位的資料 其指令使用格式如下： fieldValues = getfield (structureArray, {arrayIndex}, field, {fieldIndex}) newStructure = setfield (structureArray, {arrayIndex}, field,{fieldIndex}) 輸入下列運算式即可取得第二位學生的第一次小考成績： >> score3 = getfield(student, {2}, 'scores', {1}) 可簡化為 >> score3 = student(2).scores(1); 若欲改變第二位學生的第三次小考成績，可輸入如下： >> student = setfield(student, {2}, 'scores', {1}, 75); >> student(2).scores(1)=75;

範例8：deal01.m myStruct = struct('name', {'Tim', 'Annie'}, 'age', {10, 13}); [myStruct.name] = deal('Roger', 'Sue'); fprintf('myStruct(1).name = %s\n', myStruct(1).name); fprintf('myStruct(2).name = %s\n', myStruct(2).name); myStruct(1).name = Roger myStruct(2).name = Sue

範例9： fieldNames01.m 取用及改變結構陣列的欄位 (fieldnames 指令) student = struct('name', 'Roland', 'scores', [80, 90]); allFields = fieldnames(student) allFields = 'name' 'scores' 傳回的結果是一個字串異質陣列（Cell Array of Strings），包含了 student 的所有欄位。 欲增加一個新的欄位，直接將此欄加入於任一陣列元素即可

範例10： addField01.m MATLAB 會將新欄位加入其他元素，並設定其預設值為 []（空矩陣）。 ans = clear student % 清除 student 變數 student = struct('name', 'Roland', 'scores', [80, 90]); student(2).age = 20; % 加入新欄位 student(1) % 顯示 student(1) student(2) % 顯示 student(2) ans = name: 'Roland' scores: [80 90] age: [] name: [] scores: [] age: 20 MATLAB 會將新欄位加入其他元素，並設定其預設值為 []（空矩陣）。

範例11：rmField01.m rm: remove student = struct('name', 'Roland', 'scores', [80, 90]) student2 = rmfield(student, 'scores') % 刪除 scores 欄位 student = name: 'Roland' scores: [80 90] student2 = rm: remove

範例12： isstruct01.m 可用 isstruct 指令來測試某個變數是否為結構陣列： s = struct('name', {'Tim', 'Ann'}, 'scores', {[1 3 5 ],[2 4 6]}); isstruct(s) ans = 1

範例13： isstruct02.m 因 s 並不包含“height”的欄位，故回傳數值 0。 可用 isfield 指令測試某結構陣列是否含一特定欄位： s = struct('name', {'Tim', 'Ann'}, 'scores', {[1 3 5 ],[2 4 6]}); fprintf('isfield(s, ''name'') = %d\n', isfield(s, 'name')); fprintf('isfield(s, ''height'') = %d\n', isfield(s, 'height')); isfield(s, 'name') = 1 isfield(s, 'height') = 0 因 s 並不包含“height”的欄位，故回傳數值 0。

範例14： cell2struct01.m 可用 cell2struct 指令來將異質陣列轉換成結構陣列： fields = {'name', 'age'}; values = {'Tim', 9; 'Annie', 6}; s = cell2struct(values, fields, 2); s(1) %顯示第一筆資料 s(2) %顯示第二筆資料 ans = name: 'Tim' age: 9 name: 'Annie' age: 6 根據陣列變數 fields 的資料為欄位名稱，並以 values 的第二個維度來對應欄位名稱 fields，來產生一個結構陣列 s。

範例15：cell2struct02.m 如果以 values 的第一個維度來對應欄位名稱 fields，結果如下： fields = {'name', 'age'}; values = {'Tim', 9; 'Annie', 6}; s = cell2struct(values, fields, 1); s(1) % 顯示第一筆資料 s(2) % 顯示第二筆資料 ans = name: 'Tim' age: 'Annie' name: 9 age: 6

範例16： dir01.m dir 指令傳回一結構陣列，包含現在目錄（或資料夾）下各種資訊 dirinfo = dir(matlabroot) % 字串變數 matlabroot 代表 MATLAB 根目錄 dirinfo = 19x1 struct array with fields: name date bytes isdir dirinfo 為一結構陣列，內含在 MATLAB 根目錄下所含檔案或其他目錄的資訊，即其名稱（name），產生日期（date），大小（bytes），及是否為目錄（isdir）等。

One array With 3 elements containing 6 fields 練習：建立以下結構陣列 One array With 3 elements containing 6 fields