Лабораторная работа № 2. Массивы, структуры, ячейки и классы системы MATLAB

Массивы, структуры, ячейки
и классы системы MATLAB

Цель работы: изучение принципов работы с матрицами, структурами, ячейками и классами в MATLAB, а также приобретение навыков их применения для построения моделей нейронных сетей и их исследования.

Теоретические сведения

Векторы, матрицы и многомерные массивы

В системе MATLAB любые данные представляются только в виде массивов: одномерных (векторов), двумерных (матриц) и многомерных любой размерности.

Система MATLAB выполняет сложные и трудоемкие операции над векторами и матрицами даже в режиме прямых вычислений без какого-либо программирования. Поддерживается множество операций над матрицами, таких как:

1. Создание матриц с заданными свойствами: ones, zeros, rand;

2. Конкатенация матриц: cat (dim, А, В), cat (dim, A1, A2, A3,...);

3. Перестановка элементов: fliplr, flipud, perms;

4. Вычисление произведений и суммирование: prod, cumprod, sum;

5. Поворот: rot 90(A), rot 90(A,k);

6. Выделение треугольных частей матриц: tril (x), tril (x,k), triu;

7. Вычисление сопровождающей матрицы: compan;

8. Матричные операции векторной алгебры: cand, det, rank, norm;

9. Операции с многомерными массивами: +, -, *,.*, /,./, ^,.^.

Интересно отметить, что даже обычные числа и переменные в MATLAB рассматриваются как матрицы размера 1х1, что дает единообразные формы и методы проведения операций над обычными числами и массивами. Данная операция называется векторизацией. Векторизация обеспечивает и упрощение записи операций, и существенное повышение скорости их выполнения. Это также означает, что большинство функций может работать с аргументами в виде векторов и матриц.

Структуры

Массив записей – это новый тип массива, в котором разрешается накапливать в виде записей разнородные данные. Отличительная особенность такого массива – наличие именованных полей.

MATLAB поддерживает следующие функции при работе с массивами записей:

Функция	Описание
struct	Создать массив записей
fieldnames	Получить имена полей
getfield	Получить содержимое поля
setfield	Установить содержимое поля
rmfield	Удалить поле
isfield	Истинно, если это поле массива записей
isstruct	Истинно, если это массив записей

Пользователь может расширить состав функций, создавая специальные М-файлы для обработки конкретных данных.