Матрицы и массивы

MATLAB является сокращением от "матричной лаборатории". В то время как другие языки программирования в основном работают с числами по одному, MATLAB® спроектирован, чтобы работать, в основном, с целыми матрицами и массивами.

Все переменные MATLAB являются многомерными массивами, неважно какого типа данных. Матрица A является двумерным массивом, часто используемым для линейной алгебры.

Создание массивов

Чтобы создать массив из четырех элементов в одной строке, разделите элементы любым запятая (,) или пробел.

a = [1 2 3 4]
a = 1×4

     1     2     3     4

Этот тип массива является вектором-строкой.

Чтобы создать матрицу, которая имеет несколько строк, разделите строки точками с запятой.

a = [1 3 5; 2 4 6; 7 8 10]
a = 3×3

     1     3     5
     2     4     6
     7     8    10

Другой способ создать матрицу состоит в том, чтобы использовать функцию, такую как onesнули, или rand. Например, создайте вектор - столбец размером 5 на 1 из нулей.

z = zeros(5,1)
z = 5×1

     0
     0
     0
     0
     0

Матричные операции и операции над массивами

MATLAB позволяет вам обрабатывать все значения в матрице с помощью одного арифметического оператора или функции.

a + 10
ans = 3×3

    11    13    15
    12    14    16
    17    18    20

sin(a)
ans = 3×3

    0.8415    0.1411   -0.9589
    0.9093   -0.7568   -0.2794
    0.6570    0.9894   -0.5440

Чтобы транспонировать матрицу, используйте одинарную кавычку ('):

a'
ans = 3×3

     1     2     7
     3     4     8
     5     6    10

Можно выполнить стандартное умножение матриц, которое вычисляет скалярные произведения между строками и столбцами, с помощью * оператор. Например, подтвердите, что матрица, умноженная на её обратную матрицу, возвращает единичную матрицу:

p = a*inv(a)
p = 3×3

    1.0000    0.0000   -0.0000
         0    1.0000   -0.0000
         0    0.0000    1.0000

Заметьте, что p не матрица целочисленных значений. MATLAB хранит числа как значения с плавающей точкой, и арифметические операции чувствительны к небольшим различиям между фактическим значением и его представлением с плавающей точкой. Можно отобразить больше десятичных цифр с помощью format команда:

format long
p = a*inv(a)
p = 3×3

   0.999999999999996   0.000000000000007  -0.000000000000002
                   0   1.000000000000000  -0.000000000000003
                   0   0.000000000000014   0.999999999999995

Сбросьте отображение к более короткому формату используя

format short

format влияет только на отображение чисел, а не то, как MATLAB вычисляет или сохраняет их.

Чтобы выполнить поэлементное умножение, а не умножение матриц, используйте .* оператор:

p = a.*a
p = 3×3

     1     9    25
     4    16    36
    49    64   100

Для каждого из матричных операторов умножения, деления и возведения в степень существует соответствующий оператор для поэлементных операций. Например, возведите каждый элемент a в третью степень:

a.^3
ans = 3×3

           1          27         125
           8          64         216
         343         512        1000

Конкатенация

Конкатенация является процессом слияния массивов для создания бОльших массивов. На самом деле вы сделали свой первый массив путем конкатенации его отдельных элементов. Пара квадратных скобок [] оператор конкатенации.

A = [a,a]
A = 3×6

     1     3     5     1     3     5
     2     4     6     2     4     6
     7     8    10     7     8    10

Конкатенация массивов друг с другом, с использованием запятых, называется горизонтальной конкатенацией. Каждый массив должен иметь одинаковое число строк. Точно так же, когда массивы имеют одинаковое число столбцов, можно конкатенировать вертикально с использованием точки с запятой.

A = [a; a]
A = 6×3

     1     3     5
     2     4     6
     7     8    10
     1     3     5
     2     4     6
     7     8    10

Комплексные числа

Комплексные числа имеют и действительные и мнимые части, где мнимая единица является квадратным корнем из -1.

sqrt(-1)
ans = 0.0000 + 1.0000i

Чтобы представлять мнимую часть комплексных чисел, используйте любой i или j.

c = [3+4i, 4+3j; -i, 10j]
c = 2×2 complex

   3.0000 + 4.0000i   4.0000 + 3.0000i
   0.0000 - 1.0000i   0.0000 +10.0000i