MATLAB 中各种结构的比较

2025 年 7 月 28 日 | 阅读 7 分钟

引言

MATLAB 提供了结构体作为数据组织工具，它组合了字段，允许您存储具有不同类型和大小的数据。结构体提供了理想的功能，通过字段名标识符来管理具有各种值的数据类型。

结构体在数据处理方法上与编程语言中的记录或对象类似。MATLAB 中的结构体通过其独立的 Name、Age、Grade 和 Subject 字段来存储学生数据。

定义结构体的示例

 
student.Name = 'John Doe';  
student.Age = 20;  
student.Grade = 'A';  
student.Subjects = {'Math', 'Physics', 'Computer Science'};   

在此，结构体元素代表学生，而 Name、Age、Grade 和 Subjects 则作为不同的字段。

在 MATLAB 中使用结构体的重要性

MATLAB 编程在很大程度上依赖于结构体，因为它们提供了以下功能：

组织数据：结构体通过将相关信息整合到一个紧凑的单元中，帮助进行数据管理，从而简化了复杂数据库的处理。
示例：MATLAB 编程中的结构体允许通过与员工特定数据元素（如 ID、Department 和 Salary）匹配的字段来表示数据。
灵活性：结构体允许其字段容纳各种组成和维度的不同数据类型。存储不同类型数据的能力使得结构体成为异构数据存储需求的理想解决方案。
示例：单个结构体存储单元中存在包含数值数据、字符串和单元格数组的多个字段。
提高可读性和可维护性：通过有意义的字段名，这种做法提高了代码的可读性，同时减少了开发错误的发生。
与 MATLAB 函数的兼容性：MATLAB 结构体与 save、load 和 structfun 等特定函数协同工作，同时保持数据操作的完美效率。

与数组和单元格数组的比较

特性	结构	Array	单元格数组
访问机制	使用字段名访问数据（structName.fieldName）	基于索引访问（array(index)）	基于索引访问（cellArray{index}）
灵活性	非常灵活，适用于组合复杂数据集	仅限于单一数据类型（例如，数字、字符串）	灵活，适用于各种数据类型
复杂度	更适合逻辑分组的数据	适用于矩阵或向量等简单数据集	适用于存储混合数据类型
用例	最适合具有描述性字段的结构化数据	最适合数值计算和线性代数	最适合松散相关的数据元素

示例比较

使用数组存储学生成绩

使用单元格数组存储异构数据

使用结构体进行描述性组织

 
student.Name = 'John Doe';  
student.Age = 20;  
student.Grades = [85, 90, 78];   

MATLAB 中的结构化数据格式比数组和单元格数组提供了更好的描述和改进的组织，因此它是一种重要的 MATLAB 工具。

在 MATLAB 中创建结构体

1. 定义结构体的语法

MATLAB 中的存储系统使用结构体来接受多个逻辑上连接到统一目标的数据字段。MATLAB 中的结构体允许用户在单独的字段中存储不同类型和大小的信息。要定义结构体，您需要使用以下语法：

此处，

结构体变量的名称来自 structureName，而 fieldName 定义了结构体字段内的变量名。
fieldName 表示结构体中需要命名的字段。
value 变量包含位于指定字段中的数据。

示例

 
student.name = 'Alice';  
student.age = 22;  
student.grade = 'A';     

Student 是一个结构体类型，包含三个字段，组织为 name、age 和 grade。

2. 初始化字段和值

MATLAB 编程环境提供了各种方法来创建结构体变量。开发人员可以通过两种方法初始化字段：单独定义和使用结构体函数进行精简格式化。

使用单独赋值

 
car.make = 'Toyota';  
car.model = 'Camry';  
car.year = 2020;     

使用 struct 函数

预分配结构体以提高效率

使用结构体预分配可以提高结构体数组在操作过程中的性能。

 
students(5) = struct('name', '', 'age', 0, 'grade', '');  
students(1).name = 'Alice';  
students(1).age = 22;  
students(1).grade = 'A';     

3. 嵌套结构体：在结构体中创建结构体

嵌套结构体的字段性质在其内部包含另一个完整的结构体。高级数据组织需要通过此方法找到实际的解决方案。

嵌套结构体的示例

 
company.name = 'TechCorp';  
company.address.city = 'San Francisco';  
company.address.state = 'California';  
company.employees(1).name = 'Alice';  
company.employees(1).role = 'Engineer';  
company.employees(2).name = 'Bob';  
company.employees(2).role = 'Designer';     

在此示例中

结构体 company 包含两个元素，即 name 和 address，它们都充当字段。
每个结构体组件 address 包含两个字段：city 和 state。
employee 数组由结构体元素组成，这些元素包含 name 和 role 字段。

在 MATLAB 中访问和修改结构体数据

访问单个字段

MATLAB 的点运算符允许用户从结构体中检索字段元素。简单的过程允许获取存储在结构体对象中的值。通用语法是：

示例

 
student.name = 'John Doe';
student.age = 22;
student.grade = 'A';

% Accessing fields
studentName = student.name;   % Returns 'John Doe'
studentAge = student.age;     % Returns 22
studentGrade = student.grade; % Returns 'A'   

关键点

字段名区分大小写。
当您尝试从 MATLAB 代码中访问不存在的字段时，会生成错误通知。在尝试检索虚拟字段之前，应使用 isfield 来检查它们。

示例

 
if isfield(student, 'name')
    disp(student.name);
else
    disp('Field does not exist.');
end   

修改现有字段

用户可以通过点运算符配置将新值赋给结构体字段来修改它们。此操作将删除结构体中的现有值。

示例

 
% Modifying existing fields
student.age = 23;   % Updates age to 23
student.grade = 'A+';
disp(student);   

输出

 
  student = 
      name: 'John Doe'
      age: 23
      grade: 'A+'

通过将字段名与点运算符链接，嵌套结构体允许您在单个命令中修改字段。

示例

 
student.contact.phone = '123-456-7890';
student.contact.email = 'john.doe@example.com';

% Modifying nested field
student.contact.phone = '987-654-3210';
disp(student.contact);   

动态添加和删除字段

添加字段：您可以通过为尚未更改的字段名赋值来创建新的结构体字段。

示例

 
student.department = 'Computer Science';
student.gpa = 3.9;
disp(student);   

输出

 
  student = 
      name: 'John Doe'
      age: 23
      grade: 'A+'
      department: 'Computer Science'
      gpa: 3.9

删除字段：用户可以通过 rmfield 函数删除结构体字段。该函数通过从结构体中删除指定的字段来生成新的结构体。

语法

示例

 
% Deleting a field
student = rmfield(student, 'gpa');
disp(student);   

输出

 
  student = 
      name: 'John Doe'
      age: 23
      grade: 'A+'
      department: 'Computer Science'

选择描述其用途的字段名，以创建测试人员易于理解且易于维护的代码。
在修改或访问字段之前使用 isfield 来确认其存在，因为这样做可以防止运行时错误。
在进行程序化的添加或删除时，动态字段操作应遵循一致的结构，以避免混淆。

使用 MATLAB 中的结构体数组

1. 定义结构体数组

数组包含多个共享相同字段结构但存储数据不同的结构体。数据结构提供了有效的方法来组合不同但具有独特内容的数据类型。当您分配信息时，数组结构中的顺序元素接受数据输入。数组元素由具有相等字段的结构体组成。

 
students(1).Name = 'Alice';
students(1).Age = 20;
students(1).Grade = 'A';

students(2).Name = 'Bob';
students(2).Age = 22;
students(2).Grade = 'B';

students(3).Name = 'Charlie';
students(3).Age = 21;
students(3).Grade = 'A';   

在使用结构体数组之前对其进行结构化，可以提高处理大型数据集时的性能。

 
% Preallocate structure array with empty fields
numStudents = 5;
students = struct('Name', {}, 'Age', {}, 'Grade', {});
students(numStudents).Name = ''; % Preallocate the 5th element

% Assign data to preallocated structures
students(1).Name = 'Alice';
students(1).Age = 20;
students(1).Grade = 'A';   

2. 访问和操作结构体数组中的数据

通过结构体数组定义，您可以访问单个结构体数据并执行存储信息的修改。

访问数据：用户可以通过点表示法与索引结合来访问数组结构字段。

 
% Accessing a specific field
name1 = students(1).Name; % Returns 'Alice'
age2 = students(2).Age;   % Returns 22

您可以通过组合数组索引和字段名来获取所有字段元素。

 
% Access all ages
ages = [students.Age]; % Returns [20, 22, 21]   

操作数据：数组允许在选定的结构体中修改字段，以及对所有结构体执行操作。

 
% Update a specific field
students(3).Grade = 'B+';
for i = 1:length(students)
    students(i).Age = students(i).Age + 1; % Increment all ages by 1
end   

3. 结构体数组上的常用操作和函数

MATLAB 提供的数组函数和技术可以管理结构体数组。

提取特定字段：MATLAB 的字段索引函数允许用户从完整元素中提取字段值。

对结构体数组进行排序：结构体数组需要对特定字段数据格式执行例行排序操作。Sort 与辅助函数一起完成其任务。

 
% Sort students by Age
[~, order] = sort([students.Age]);
sortedStudents = students(order);   

将函数应用于结构体字段：用户可以通过 structfun 函数将函数应用于结构体数组字段的所有元素。

 
% Example: Check if all students are above 18
isAdult = structfun(@(x) x > 18, [students.Age]);   

从数组中删除结构体：索引数组元素允许用户从结构体数组中删除选定的元素。

 
% Remove the second student
students(2) = [];   

Matlab 包含结构体数组，它们提供了一种有效的系统来处理和控制复杂的数据集。structfun 和内置函数的特性使结构体数组能够适应从工程到数据分析再到仿真的各种应用，这得益于排序和动态字段更新功能。MATLAB 编程受益于结构体数组，因为它们提供了可扩展、模块化且清晰的结构化和嵌套数据处理能力，这使它们成为复杂数据处理需求的重要工具。

下一主题

MATLAB 中各种结构的比较

引言

在 MATLAB 中使用结构体的重要性

与数组和单元格数组的比较

在 MATLAB 中创建结构体

1. 定义结构体的语法

2. 初始化字段和值

3. 嵌套结构体：在结构体中创建结构体

在 MATLAB 中访问和修改结构体数据

访问单个字段

修改现有字段

动态添加和删除字段

使用 MATLAB 中的结构体数组

1. 定义结构体数组

2. 访问和操作结构体数组中的数据

3. 结构体数组上的常用操作和函数

联系信息

关注我们

教程

面试题

在线编译器

Python

Java

.Net Framework

AI, ML and Data Science

Cloud Technology

B.Tech and MCA

Web Technology

PHP

Software Testing

Technical Interview

Java Interview

Python

Web Interview

Database Interview

B.Tech / MCA

Important Interview

Software Testing Interview

Company Interviews

Online Compilers

Multiple Choice Questions

MATLAB 3D 绘图

面试题

MATLAB 杂项

MATLAB 程序

MATLAB GUI

数值积分

MATLAB 多项式

符号数学

线性代数

MATLAB 教程

MATLAB 2D 绘图

MATLAB 图形

数组 & 函数

程序终止

语句 - try, catch

MATLAB 循环

控制语句

MATLAB 中各种结构的比较

引言

在 MATLAB 中使用结构体的重要性

与数组和单元格数组的比较

在 MATLAB 中创建结构体

1. 定义结构体的语法

2. 初始化字段和值

3. 嵌套结构体：在结构体中创建结构体

在 MATLAB 中访问和修改结构体数据

访问单个字段

修改现有字段

动态添加和删除字段

使用 MATLAB 中的结构体数组

1. 定义结构体数组

2. 访问和操作结构体数组中的数据

3. 结构体数组上的常用操作和函数

相关帖子

MATLAB 和 Scilab 的总体差异

自适应滤波

MATLAB 中的 fminsearch

MATLAB | RGB 图像到灰度图像的转换

MATLAB 中的微积分

MATLAB 中的内联函数

Matlab fft()

符号数学工具箱

卡尔曼滤波器 Matlab

MATLAB 中的带通滤波器

订阅 Tpoint Tech

联系信息

关注我们

教程

面试题

在线编译器