matlab学习笔记：第五章5.3.1元胞数组
5.3.1.1matlab中的数据类型
a = rand(4,5); % 双精度浮点型数值矩阵
b = 1 + 3i; % 复数标量
c = a > 0.5; % 逻辑数组
d = char('abc','def'); % 字符数组
e = {'a',[2,3]}; % 元胞数组（这一节要讲）
f = ["abc","defg"]; % 字符串数组（下一节要讲）
g = struct('a',1); % 结构体（后续章节会讲）
h = categorical(f); % 分类数组（后续章节会讲）
i = datetime(2003,08,28); % 日期（后续章节会讲）
j = table; % 表格（后续章节会讲）
k = @(x) x*2; % 函数句柄（后续章节会讲）
whos
whos a b c % 还可以只显示指定变量的信息
class d % 查看类 
5.3.1.2创建元胞数组
在第三章中，我们介绍了如何使用中括号[ ]来创建普通的数值数组。创建元胞数组(cell array)则需要使用英文输入模式下的大括号{ }(又称花括号)。在元胞数组中，同行元素之间可以用逗号或空格分隔，而行与行之间则通过分号或回车键分隔。我们可以在元胞数组中放入任何类型的数据。元胞数组中保存的数据非常灵活，数据大小和数据类型都没有限制。MATLAB 将元胞数组的每个元素视为一个独立的元胞，这样就可以灵活地进行修改，而不会影响数组的整体结构。这种设计大大提高了元胞数组的可操作性和灵活性，使得元胞数组成为处理各种不规则数据的理想选择。
c1 = {1:3 , 'abcd';
char('ab','cd','e') 50;
[5 6 7; 8 9 10] [60;70]}
c2 = cell(2)
c3 = {{1:3,'abcd'};
[3 4;5 6]}
5.3.1.3引用元胞数组
在数值矩阵中，我们使用小括号引用所需位置的元素，例如A是一个4行2列的数值矩阵，那么 A(3,2)就能得到A矩阵中第三行第二列位置的元素。元胞数组有所区别，在MATLAB中，有两种方式来引用元胞数组:使用小括号()和使用大括号1。这两种引用方式有着不同的用途和效果。
（1）使用小括号()引用
当使用小括号()来引用元胞数组时，我们实际上是在引用元胞数组中的元胞，因此小括号引用时返回的是一个元胞数组，而不是元胞中存储的数据。
（2）使用大括号{ }引用
使用大括号{}引用元胞数组时，我们可以直接得到对应位置的元胞数组中的数据。
（3）链式索引
链式索引(chained indexing)是一种高级的数据访问技术，它允许我们在单个表达式中执行多个索引操作。如果元胞数组中包含数组数据，我们就能使用链式索引来访问该数组中的特定元素:先使用大括号来引用元胞中的数组:再使用小括号引用数组中的元素。
（4）嵌套的元胞数组的引用
元胞数组中的数据可以是任意类型，因此它的数据也可以是另一个元胞数组，这被称为嵌套的元胞数组。如果存在嵌套的元胞数组，那么对元胞数组的引用会稍微复杂一点。尤其是当我们想访问内部的元胞数组时，我们需要借助多级链式索引来访问更深层次的数据。
（5）套用 cat、char 等函数对元胞数组中的数据进行拼接在处理元胞数组数据时，我们经常需要将独立的元胞中的数据拼接成一个统一的数组。MATLAB 提供了许多函数能帮助我们拼接数组的元素，例如我们讲过的cat和 char函数。
（6）celldisp 函数展示元胞数组的数据
上一章中我们介绍过disp函数，它可以在窗口(实时编辑器的窗口或命令行窗口)上显示变量的值。然而，disp函数对元胞数组的作用非常有限，它只能帮助我们快速了解元胞数组的整体结构。当我们需要详细查看每个元胞内的数据时，需要借助celdisp函数，它能提供更详细的信息。如果存在嵌套的元胞数组，它还会显示内部的元胞数组中每个元胞保存的数据。(注:另一个函数cellplot能以图形形式展示数据，但看起来不美观，大家可以自己测试)
C = {1:3,'abcd';
true,50;
[5 6 7;8 9 10],[60,70];
char('ab','cd','e'),5+2i}
c11 = C(1,1)
c41 = C(4,1)
class(c11)
size(c11)
C(:) %按照线性索引的顺序重新排列元胞数组
C = {1:3,'abcd';
true,50;
[5 6 7;8 9 10],[60;70];
char('ab','cd','e'),5+2i}
c_11 = C{1,1}
c_41 = C{4,1}
class(c_11)
size(c_11)
C{1,:} % 第一行元胞中的数据
[c_11,c_12] = C{1,:}
x = [C{3,:}] %拼接元胞数组中的第三行的所有列
horzcat(C{3,:})
cat(2,horzcat(C{3,:}))
cc = {[1 2 3;4 5 6],'abc'}
cc{1,1}(1,3) % 第一个元胞是一个2行3列的数值矩阵,引用这个矩阵中第1行第3列的元素
cc{1,2}(1,3) % 第二个元胞是有三个元素的字符向量,引用第3个字符
cc_1 = cc{1}
cc = { {[1 2 3;4 5 6],'Good'};
['abc';'def'] }
cc{1} %1×2 cell 数组 {2×3 double} {'Good'}
cc(1) %1×1 cell 数组 {1×2 cell}
cc{2}(1,:)
cc{1}(2)
cc{1}{2}
cc{1}{2}([1,end])
cc{1}{1}(:,1)
student = {'李华',[65 78 90];
'清风',[95 99 93];
'张无忌', [79 88 64];
'苏大强', [54 96 33]}
student{:,1}
name = char(student{:,1})
name = cat(2,student{:,1})
name_char_cell = student(:,1)
score = cat(1,student{:,2})
cc = {'xyz',{1:3, 'abcd'};
[3,4;5 6],3+2i}
disp(cc)
celldisp(cc)
cellplot(cc) %以图形方式显示元胞数组
cellplot(cc,'legend') % 添加图例
5.3.1.4拼接元胞数组
在数据分析任务中，有时候我们需要将不同的元胞数组拼接成为一个更大的元胞数组。MATLAB 中提供了两种不同的方法来拼接元胞数组:使用中括号[ ]和使用大括号{ }。两者拼接的结果有很大区别。使用中括号[ ]对元胞数组进行拼接时，实际上是对元胞数组中的元素进行拼接，这种操作方式和对数值矩阵的拼接方式完全相同。需要注意的是：使用中括号[ ]进行横向拼接时，要求参与拼接的元胞数组的行数相同:进行纵向拼接时，要求参与拼接的元胞数组的列数相同。使用大括号{ }拼接对参与拼接的原始元胞数组的大小没有要求。实际上，这里大括号的作用就相当于创建了一个嵌套的元胞数组。
C1 = {1, 2};
C2 = {'A', 'B'};
C3 = {10, 20};
C4 = [C1 C2 C3] %横向拼接,也可以用逗号隔开
horzcat(C1,C2,C3) %与上一行代码等价
C5 = [C1;C2;C3] %纵向拼接，必须列数一样
vertcat(C1,C2,C3) %与上一行代码等价
cat(2,C1,C2,C3)
cat(1,C1,C2,C3)
C6 = {'abc',1};
C7 = {'def',2,3;
'xyz',4,5};
{C6 C7}5.3.1.5修改元胞数组
前文我们介绍过，可以将整个元胞数组类比为带有抽屉的柜子，每个抽屉都是独立的元胞数组，而每个抽屉中装的物品则代表存储在元胞中的数据。现在，我们将进一步学习如何修改元胞数组，这分为了两种情况:修改"抽屉"和修改"抽屉"中的数据。
(1)使用小括号()修改元胞数组的"抽屉"
当我们使用小括号()来引用元胞数组时，我们实际上是在操作整个"抽屉"。这意味着我们可以更换"抽屉"，但是替换时必须使用另一个"抽屉"，即更换为另一个元胞数组。
(2)使用大括号{修改"抽屉"中的数据当我们使用大括号{}时，我们是在修改"抽屉"中的具体物品，即元胞数组中保存的数据，使用大括号{}对数据进行修改时，对新数据的类型并没有要求这也正是元胞数组储存数据的优势所在。另外，我们也可以通过链式索引的方式对元胞数组中的数据进行修改。
易错点:使用大括号{ }修改数据时，MATLAB 不支持使用简单的赋值语句对两个或两个以上的数据进行修改。可以使用matlab内置函数deal，它的作用是将输入变量分发给输出变量。
C = {'apple', 'banana';
'pear', 'cherry'};
C(2,1) = {'watermelon'}
C(:,1) = {[1 2 3]}
C(:,1) = {'a' 'b'}
C = {'apple', 'banana';
'pear', 'cherry'};
C{2,1} = 'watermelon'
C{2,1} = 1:3
c = {[5 3 1];
{10,20,[30 40]}}
c{1}([1,3]) = [8,6]
c{2}{3}(2) = 400
C = {'apple', 'banana';
'pear', 'cherry'}
%C{:,1} = 'xyz' %会报错：不支持使用简单赋值语句为 2 个元素赋值。请考虑使用以逗号分隔的列表赋值。
C(:,1) = {'xyz'}
[x,y,z] = deal('Mate',60,'pro') % 为x、y、z三个变量分别赋值
C = {'apple', 'banana';
'pear', 'cherry'};
[C{:,1}] = deal('xyz')
[C{1,1}, C{2,1}] = deal('xyz')练习题：随机生成8名学生，并将他们的信息储存在一个大小为8行3列的元胞数组S中。其中，S的第一列是他们的姓名，假设他们的姓名由4个随机英文字母生成，首字母大写；S的第二列是他们语数外三门科目的成绩，你可以使用长度为3的数值向量保存成绩，假设成绩是区间[0,100]上的随机整数；S的第三列是他们三门科目的总分。假设我们想将S中低于60分的成绩全部改成60，并重新计算总分。假设我们想在S中再增加一列用来表示学生的成绩等级，总分超过240分为'A'，200-239为'B'，低于200分时为'C'。创建一个空的元胞数组SS，用于存储等级为'A'的学生信息，并根据SS中的成绩进行降序排列。
S = cell(8,3);
for ii = 1:8
name = [char(randi([65,90],1,1)),char(randi([97,122],1,3))];
score = [randi([0,100],1,3)];
total_sorces = sum(score);
%[S{ii,:}] = deal(name,sorces,total_sorces) 两种写法都可以
S(ii,:) = {name,score,total_sorces}
end
for i = 1:8
score = S{i,2};
ind = score < 60;
score(ind) = 60;
S{i,2} = score;
S{i,3} = sum(score);
end
S
for i = 1:8
total_sorces = S{i,3};
if total_sorces >= 240
grade = 'A';
elseif total_sorces >=200 && total_sorces < 240
grade = 'B';
else
grade = 'C';
end
S{i,4} = grade;
end
S
SS = cell(0);
for i = 1:8
total_sorces = S{i,3};
if total_sorces >= 240
SS(end+1,:) = S(i,:);
end
end
SS
SS_sort = sortrows(SS,3,'descend')5.3.1.6删除元胞数组
我们还是将元胞数组比作带有抽屉的柜子，每个抽屉都是独立的元胞数组，而每个抽屉中装的物品则代表存储在元胞中的数据。因此，删除元胞数组有两层含义:删除"抽屉"(元胞数组)和删除"抽屉"中的物品(数据)。
(1)使用小括号( )删除元胞数组的"抽屉"借助小括号( )，我们可以将整个"抽屉"从数组中移除。
(2)使用大括号{ }删除"抽屉"中的数据使用大括号{ }，我们可以删除"抽屉"中保存的具体数据，但这并不会移除"抽屉"本身，仅仅是将"抽屉"内的数据清空。
C = {'apple', 'banana';
'pear', 'cherry'}
C(2,:) = []
C(1,1) = [] %会报错：空赋值只能具有一个非冒号索引。
C = {'apple', 'banana';
'pear', 'cherry'}
C{2,1} = [] %这样不会报错
C{2,:} = [] %会报错：不支持使用简单赋值语句为 2 个元素赋值。请考虑使用以逗号分隔的列表赋值。
[C{2,:}] = deal([])5.3.1.7对元胞元胞数组进行运算
和普通的数值数组不同，绝大多数的运算方法都不适用于元胞数组，例如加减乘除等算术运算、大于小于等关系运算、调用数学函数运算等都不适用。但是返回数组大小的三个函数:size、numel和 length对元胞数组仍然有效。还有几个函数比较特殊，那就是第三章集合运算中介绍的6个函数:unique(返回数组的唯一值)、ismember(判断一个数组的元素是否在另一个数组内)、intersect(交集)、union(并集)setdif(差集)和 setxor(对称差集)。它们只能用于字符向量元胞数组，即元胞数组中的数据全为字符向量时才可以使用。
C = {65,'A',true;
[1 2 3],'xyz','a'}
size(C)
[r_num,c_num] = size(C)
numel(C) %返回元胞数组中的所有元素的和
length(C) %返回行数和列数中较大的一个
C1 = {'bc','aca','bc','ab'};
unique(C1)
unique(C1,'stable')
C2 = 'bc';
ismember(C1,C2)
C3 = {'aca','BC','Ab'};
ismember(C3,C1)5.3.1.8元胞数据类型的转换
有时候我们需要将元胞数组中的数据与其他数据类型进行转换。
num2cell函数可以将数组转换为元胞数组，它有两种用法：用法一：C= num2cell(A)通过将 A的每个元素放置于 C的一个单独元胞中，来将数组 A 转换为元胞数组C。 用法二：C=num2cell(A,dim)将A的内容划分成 C中单独的元胞，其中 dim 表示维度。dim等于1表示沿着行方向划分，dim等于2表示沿着列方向划分。
a = reshape(1:12,3,4)
num2cell(a)
num2cell(a,1)
num2cell(a,2)
b = char(a+64)
num2cell(b)
% 下面我们结合生活实例来讲解num2cell函数的应用。
% 假设你是你们班的老师，需要管理学生在不同科目上的成绩。
% 这些成绩被存储在数值矩阵score 中，其中每一行代表一名学生，
% 每一列代表一个不同的科目。现在，你想要将这个矩阵转换为元胞数组，
% 并在元胞数组中添加上学生的姓名，这样能方便你为每名学生制定不同的学习计划。
score = [80,72;75,96;83,72;77,78];
name = {'小王','小张','小李','小刘'};
s = num2cell(score)
s_n = cat(2,name',s)mat2cell 函数是 nu2cell 函数的进阶版，它允许我们将一个数组分割为多个大小不同的子块，并将这些子块存储在元胞数组中。这一特性在分割矩阵时尤为有用，特别是当我们需要单独操作矩阵的特定部分时。
A = randi(10,6,5)
r = [2,2,2]
c = [2,3]
B = mat2cell(A,r,c)
celldisp(B)
% 数独是一个 9X9的方阵，它由九个宫格构成，每个宫格又由九个小格子构成。
% 请验证下面这个数独的盘面是否满足以下三点要求:
% (1)每列包含1到9的不重复数字:
% (2)每行包含1到9的不重复数字:
% (3)每个宫格内包含1到9的不重复数字。
sd = [1 9 4 3 8 5 7 2 6;
8 3 2 7 6 9 4 5 1;
6 5 7 4 2 1 9 3 8;
2 6 9 8 3 7 5 1 4;
5 8 3 1 9 4 6 7 2;
4 7 1 2 5 6 3 8 9;
9 1 5 6 7 2 8 4 3;
3 2 6 5 4 8 1 9 7;
7 4 8 9 1 3 2 6 5];
% (1)每列是否为1到9的不重复数
A = sort(sd,1)
B = repmat([1:9]',1,9)
sum(A == B,"all") == 81
% (2)每行包含1到9的不重复数字:
A = sort(sd,2)
B = repmat([1:9],9,1)
sum(A == B,"all") == 81
% (3)每个宫格内包含1到9的不重复数字。
sd_cell = mat2cell(sd,[3,3,3],[3,3,3])
pd = []
for i = 1:3
for ii = 1:3
a = sd_cell{i,ii}
if sum(logical(unique(a)),"all") == 9
pd = [pd,1]
else
pd = [pd,0]
end
end
end
cell2mat函数是 mat2cell函数的逆操作，它主要用于将元胞数组转换为普通的数组。它的使用方法非常简单:A= cel12mat(C)将元胞数组转换为普通数组。元胞数组的元素必须全都包括相同的数据类型，并且生成的数组也是该数据类型。
C = {5, [3 7 4];
[6; 9], [8 7 8; 4 9 7]}
cell2mat(C)5.3.1.9对每个元胞中保存的数据应用函数
cellfun函数：cellfun 函数的基本用法是 A= cellfun(func,C)。这里的 func是一个函数句柄，表示我们希望应用的函数，C是我们要计算的元胞数组。cellfun函数会遍历C中的每个元胞，并将每个元胞中的数据作为参数传递给 func。然后，它会收集 func 的返回值，将这些值串联起来,形成一个新的数组 A。这里出现了一个新的概念“函数句柄”。在MATLAB中，函数句柄是一种引用函数的方式。它允许我们将函数作为参数传递给其他函数，或者将函数赋值给变量。函数句柄可以通过在函数名前面加上@符号来创建，例如@min 就是min 函数的函数句柄。当'UniformOutput'设置为 false 时，cellfun 会将每次函数返回的结果存储在元胞数组中，而不是尝试将它们组合成一个常规数组。
%假设C储存的是运动员的跑步成绩
C = {[10.48,10.41,10.36];
[11.01,10.86,10.76,10.50];
[10.76,10.58];
[10.49,10.53,10.56]};
n = length(C); % 有几名运动员
best = zeros(n,1); % 初始化最好成绩均为0
for ii = 1:n
best(ii) = min(C{ii});
end
best
C_best = cellfun(@min,C) %一行代码和上边for循环效果一样
C_mean = cellfun(@mean,C)
C_var = cellfun(@var,C)
C_sort = cellfun(@sort,C,'UniformOutput',false)
%拓展：函数句柄中也可以指定输入的参数
C_sort_d = cellfun(@(x) sort(x,'descend'),C,'UniformOutput',false)原文地址：https://blog.csdn.net/weixin_63883130/article/details/143737512
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