張智星 (Roger Jang) 台大資工系 多媒體檢索實驗室

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1 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) 台大資工系 多媒體檢索實驗室

2 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

3 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」

4 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'}}

5 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)： 3*3整數陣列 A(2,2)： {'Tim', 'Chris'} 2*2異質陣列

6 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

7 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] [ ] [5x5 double] C = [3x3 double] [2x2 double] [5x5 double] [1x4 double]

8 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] [ ] [5x5 double] [5x5 double] [1x4 double]

9 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 }

10 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

11 Result

12 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} = A{1,2} = i i A{2,2}{1} = Tim A{2,2}{2} = Chris

13 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

14 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 i ‘Tim’ ‘Chris’

15 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

16 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] [ ] [5x5 double] Hint: magic(n)可製造nxn大小的魔方陣

17 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

18 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

19 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 =

20 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 =

21 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:

22 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

23 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

24 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] [ ] [5x5 double] Result: >> M = B(:) M = 'James Bond' [ ] [3x2 double] [5x5 double] >> N = reshape(B,1,4) N = 'James Bond' [3.1416] [3x2 double] [5x5 double]

25 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 = [] [] []

26 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。

27 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

28 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]

29 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]

30 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]

31 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 = C = [ ] [1x3 double] [2x1 double] [2x3 double]

32 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]

33 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」。

34 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'

35 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）

36 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

37 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'

38 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