4. 3.2 结构数组的操作

MATLAB中专门用于对结构数组的操作的函数并不多，通过 help datatypes获取数据类型列表，可以看到其中的结构数据类型的有关的函数，主要如表4.3.1所示。

表4.3.1 结构数组的操作函数

函数名   功能描述   函数名   功能描述

deal   把输入处理成输出   fieldnames   获取结构的字段名

getfield   获取结构中指定字段的值   rmfield   删除结构的字段(不是字段内容)

setfield   设置结构数组中指定的字段的值   struct   创建结构数组

struct2cell   结构数组转化成元胞数组   isfield   判断是否存在该字段

isstruct   判断某变量是否是结构类型

下面举一些具体的例子说明如果对结构数组加以操作。

【例4.3.2-1】 本例目的：一，演示函数fieldnames , getfield , setfield的使用方法；二，让读者感受到结构数组对应用工具包的影响；三，演示struct函数把“对象”转换为结构的应用。本例为获得一个演练的结构，借助Toolbox control 工具包中的tf函数，先产生一个用传递函数描写的LTI线性时不变2输入2输出系统 。

(1)产生2输入2输出系统的传递函数阵“对象”

Stf=tf({3,2;[4 1],1},{[1 3 2],[1 1 1];[1 2 2 1],[1 0]})

Transfer function from input 1 to output...

3

#1: -------------

s^2 + 3 s + 2

4 s + 1

#2: ---------------------

s^3 + 2 s^2 + 2 s + 1

Transfer function from input 2 to output...

2

#1: -----------

s^2 + s + 1

1

#2: -

s

(2)为本例演示，把上述的LTI对象Stf转换为结构

SSTF=struct(Stf)       % 把对象转换成结构，并显示结构的组成

SSTF =

num: {2x2 cell}

den: {2x2 cell}

Variable: 's'

lti: [1x1 lti]

(3)获得结构数组SSTF的域名

FN=fieldnames(SSTF) % 获得域名元胞数组FN

class(FN)     % 检查FN的类别

FN =

'num'

'den'

'Variable'

'lti'

ans =

cell

(4)获取SSTF.den(2,1)域的内容

FC=getfield(SSTF,'den',{2,1})     % 相当于FC=SSFT.den(2,1)

FC{1}                   % 与celldisp(FC)的作用大致相当

poly2str(FC{1},'s'),         % 为了把多项式显示成习惯的形式

FC =

[1x4 double]

ans =

1 2 2 1

ans =

s^3 + 2 s^2 + 2 s + 1

(5)重新设置SSTF.num(2,1)域的内容

SSTF.num{2,1}                 % 显示原始情况

SSTF=setfield(SSTF,'num',{2,1},{[1 3 1]}); %   注意“花括号”的使用

SSTF.num{2,1}                     % 显示被重新设置后的情况

ans =

0 0 4 1

ans =

1 3 1

【例4.3.2-2】本例演示结构数组SSTF的扩充和收缩。(本例以例4.3.2-1的运行为基础。)

(1)原结构是一个“单结构”

size(SSTF)

ans =

1 1

(2)演示结构的扩充

SSTF(2,2)=struct(tf(1,[1 1]))     % 把1/(s+1)放在第2行第2列结构中

size(SSTF)

SSTF =

2x2 struct array with fields:

num

den

Variable

lti

ans =

2 2

(3)演示结构数组的收缩：删除结构数组的第1行

SSTF(1,

=[]                   % 收缩成为 的结构

S22n=SSTF(1,2).num,S22d=SSTF(1,2).den   % 取出第2结构num域和den域的内容

printsys(S22n{1},S22d{1})           % 显示成习惯的表达形式

SSTF =

1x2 struct array with fields:

num

den

Variable

lti

S22n =

[1x2 double]

S22d =

[1x2 double]

num/den =

1

-----

s + 1

【例4.3.2-3】对结构数组进行域的增添和删减操作。

(1)创建结构数组

clear,for k=1:10;department(k).number=['No.',int2str(k)];end

department

department =

1x10 struct array with fields:

number

(2)增添域：在数组中任何一个结构上进行的域增添操作，其影响遍及整个结构数组

department(1).teacher=40;department(1).student=300;

department(1).PC_computer=40;

department

department =

1x10 struct array with fields:

number

teacher

student

PC_computer

(3)增添子域的操作只影响被操作的那个具体结构，而不是影响整个结构数组

department(2).teacher.male=35;department(2).teacher.female=13;

D2T=department(2).teacher     % 第2结构teacher域包含两个子域

D1T=department(1).teacher     % 第1结构teacher域仅是一个数

D2T =

male: 35

female: 13

D1T =

40

(4)删除子域的操作也只影响被操作的那个具体结构

department(2).teacher=rmfield(department(2).teacher,'male');

department(2).teacher

ans =

female: 13

(5)删除域的操作是对整个结构数组实施的

department=rmfield(department,'student')   % 删除一个域

department =

1x10 struct array with fields:

number

teacher

PC_computer

department=rmfield(department,{'teacher';'PC_computer'})% 删除2个域

department =

1x10 struct array with fields:

number

【例4.3.2-4】数值运算操作和函数在结构域上的作用。

n_ex = 5; % 结构数组的长度

for k = 1:n_ex,   % 创建1×5结构数组

ex(k).f = (k-1)*n_ex + [1:5];

end;

ex                           % 显示结构数组的结构

ex =

1x5 struct array with fields:

f

%显示结构数组的域中内容

disp([blanks(10) '结构域中内容'])

for k=1:n_ex,disp(ex(k).f),end

结构域中内容

1 2 3 4 5

6 7 8 9 10

11 12 13 14 15

16 17 18 19 20

21 22 23 24 25

class(ex(1).f)                   % 检查域中内容的类型

ans =

double

% 对各结构域中数值数组相应位置的数据相加求和

sum_f=zeros(1,5)

for k=1:n_ex,sum_f=sum_f+ex(k).f;end,sum_f

sum_f =

55 60 65 70 75

% 对结构数组域中各元素分别求平方根

disp([blanks(20) 'ex.f的平方根值'])

for k=1:n_ex,

disp(sqrt(ex(k).f)),

end

ex.f的平方根值

1.0000 1.4142 1.7321 2.0000 2.2361

2.4495 2.6458 2.8284 3.0000 3.1623

3.3166 3.4641 3.6056 3.7417 3.8730

4.0000 4.1231 4.2426 4.3589 4.4721

4.5826 4.6904 4.7958 4.8990 5.0000

【例4.3.2-5】   指令struct2cell和cell2struct的使用。

(1)创建“带2个域的 结构数组”

for k=1:5,

ex(k).s=['No.' int2str(k)];

ex(k).f=(k-1)*5+[1:5];

end

(2)显示结构数组的内容

fprintf('%s\n','ex.s域的内容 ');fprintf('%s\',blanks(4))

for k=1:5;fprintf('%s\\',[ex(k).s blanks(1)]);end

fprintf('%s\n',blanks(1)),fprintf('%s\n','ex.f域的内容 ')

for k=1:5;disp(ex(k).f);end     %显示ex.f域内容

ex.s域的内容

No.1 \No.2 \No.3 \No.4 \No.5 \

ex.f域的内容

1 2 3 4 5

6 7 8 9 10

11 12 13 14 15

16 17 18 19 20

21 22 23 24 25

(3)把ex结构数组转换为元胞数组

C_ex=struct2cell(ex); % 带2个域的(1×5)结构数组转换为(2×1×5)元胞数组

size(C_ex)

fprintf('%s\',[C_ex{1,1,1},blanks(3)])   % 显示C_ex第1页第1行第1列内容

fprintf('%5g\',C_ex{2,1,1})         % 显示C_ex第2页第1行第1列内容

ans =

2 1 5

No.1 1 2 3 4 5

(4)把元胞数组转换为结构数组之一

FS={'S_char';'F_num'};        % 用元胞数组预建域名字符串

EX1=cell2struct(C_ex,FS,1)      % 元胞数组向结构数组转换

EX1 =

1x5 struct array with fields:

S_char

F_numric

EX1(1)                   % 观察新结构EX1第一结构的情况

ans =

S_char: 'No.1'

F_numric: [1 2 3 4 5]

(5)把元胞数组转换为结构数组之二

EX2=cell2struct(C_ex,'xx',2)

EX2 =

2x5 struct array with fields:

xx

(6)把元胞数组转换为结构数组之三

YY=strvcat('y1','y2','y3','y4','y5');EX3=cell2struct(C_ex,YY,3)

EX3 =

2x1 struct array with fields:

y1

y2

y3

y4

y5

EX3(1)                   % 观察第一结构情况

ans =

y1: 'No.1'

y2: 'No.2'

y3: 'No.3'

y4: 'No.4'

y5: 'No.5'

EX3(2)                   % 观察第二结构情况

ans =

y1: [1 2 3 4 5]

y2: [6 7 8 9 10]

y3: [11 12 13 14 15]

y4: [16 17 18 19 20]

y5: [21 22 23 24 25]

【例4.3.2-6】   带子域的结构数组转换为元胞数组。本例中的ex结构数组由例4.2.2-5生成，然后再运行以下程序。

ex(1,1).s                 % 原结构ex(1,1).s中的内容

ans =

No.1

% 增设子域，并把ex结构数组扩充为(3×5)。

ex(1,1).s.sub='SUB 1';         % 原ex(1,1).s中的字符串将因本指令而消失

ex(3,1).s.sub='SUB 3';

ex(3,1).s.num=1/3;

ex(1,1).s                 % 经新赋值后，ex(1,1).s中的内容

ans =

sub: 'SUB 1'

ex(3,1).s                 % 经新赋值后，ex(3,1).s中的内容

ans =

sub: 'SUB 3'

num: 0.3333

C_ex_sub=struct2cell(ex)       % 把结构转换为元胞数组

C_ex_sub(:,:,1) =

[1x1 struct] [] [1x1 struct]

[1x5 double] [] []

C_ex_sub(:,:,2) =

'No.2' [] []

[1x5 double] [] []

C_ex_sub(:,:,3) =

'No.3' [] []

[1x5 double] [] []

C_ex_sub(:,:,4) =

'No.4' [] []

[1x5 double] [] []

C_ex_sub(:,:,5) =

'No.5' [] []

[1x5 double] [] []

size(C_ex_sub)             % 观察新元胞数组的大小

ans =

2 3 5

C_ex_sub{1,1,1}             % 观察第一元胞中的内容

ans =

sub: 'SUB 1'

C_ex_sub{1,3,1}             % 观察(1,3,1)元胞中的内容

ans =

sub: 'SUB 3'

num: 0.3333