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节选自第3章 3.2.2节
对向量元素的引用(即提取向量指定位置的值)有两种情形,分别是提取向量中的单个元素和提取向量中的多个元素。在正式讲解之前,我们先来介绍索引(或下标)的概念。
我们知道,向量分为行向量和列向量,它们在MATLAB中只有一个维度,因此我们可以利用向量中包含的元素个数来描述一个向量的大小。在MATLAB中,可以使用length函数或numel函数来计算向量中包含的元素个数。
例如:a = [1,3,8,9,7]; length(a)或numel(a)的返回结果是5,因为向量a中有五个元素。
假如我们有一个行向量a,里面包含了n个元素(n是大于等于1的常数),它们分别是 ,那么我们可以列一个表格:
从上表可以看出,索引就是指某一个元素在向量中对应的位置,也可以称为元素在向量中所处的下标,在MATLAB中,向量的索引是从1开始的。
举个具体的例子,假设向量a=[2 4 8 16 32 64 128 256 512 1024],那么a中有10个元素,因此a的最大索引是10。
(1)单个元素引用
我们提取向量a中单个元素的方法很简单,只需要利用a(ind)命令,小括号中的ind就是你要提取的对应元素的索引。(注意:创建向量用中括号,提取元素要用小括号哦!)
例如:a(1)的结果为2,因为a中第1个位置(索引或下标等于1)的元素是2;类似的,a(9)等于512,因为a中第9个位置的元素是512。
有些同学可能会好奇,如果我取索引为11,即输入a(11)会出现什么情况?
MATLAB会报错:“索引超出数组元素的数目(10)”,即告诉我们,现在这个向量中元素的数目只有10个,即最大索引是10,而你取了索引11的元素,超出了取值范围。
另外,如果我们将ind取成0、负数或者小数,例如输入a(0)、a(-1)、a(1.5),MATLAB也会报错:“数组索引必须为正整数或逻辑值”。这里出现了“逻辑值”的概念,我们在本章后面小节中会介绍。
(2)多个元素引用
类似的,我们也可以利用向量的索引来同时提取多个位置的元素,这时候只需要将ind设置成一个向量,ind中放入我们想要提取的元素的索引,然后使用a(ind)命令即可。
例如,我们令ind = [1 3 5 7 9],那么a(ind)的结果为[2 8 32 128 512],即我们提取了向量a中奇数位置的元素。熟悉向量冒号创建方法的同学应该能够看出,ind等于1:2:9,因此我们可以直接将a(ind)写成a(1:2:9),这就表示提取a中奇数位置的元素;类似的,提取a中偶数位置元素的命令是a(2:2:10),如果你不熟练的话,可以分成两步写,即先令ind=2:2:10,然后再使用a(ind)的命令。当然,对于同一个位置的元素,我们也可以提取多次,例如:ind = [1 2 2 3 3 3],那么a(ind)得到的结果应该是[2 4 4 8 8 8],以后熟悉的话可以直接写成a([1 2 2 3 3 3])。
技巧:使用end索引
有同学会想,假如我不知道向量a中有多少个元素,也不想使用length函数或者numel函数来计算向量中元素的个数,那我能不能提取出a中奇数位置的元素呢?这时候就需要用到一个特殊的关键字:end。它有很多种用法,在这里end可以用来替代向量的最后一个索引。
例如,我现在要访问a中第五个至最后一个元素,那么我们可以直接使用a(5:end),这里的end就表示了a的最后一个索引;另外,我们还可以对end进行计算,例如要访问a中第五个至倒数第三个元素,我们可以使用a(5:end-2),得到的结果为[32 64 128 256]。
这里有一个易错点,如果使用了end,不能将要取元素的索引赋值给ind。例如,还是要访问a中第五个至最后一个元素,如果你令ind=5:end,MATLAB就会报错。因此,我们只能在a后面的小括号中使用end来替代数组的最后一个索引。
那我们回到上面的问题,在不知道a中有多少个元素的前提下,我们可以使用a(1:2:end)。
最后请大家思考:如何将一个向量倒序?例如原来的向量是[1 5 8 4],倒序后是[4 8 5 1]。这个问题留作本章课后习题。