【记录】MATLAB矩阵的批量元素修改方式，与Python的NumPy对比

文章目录

• 二维矩阵
• • 操作
  • • 1. 将数组大于0的数全部加1
    • 2. 删除元素
    • • ①删除单个元素
      • ②删除一列元素
    • 3. 添加一行或多行
    • • ①添加一行
      • ②添加多行
    • 4. 获取行/列数
    • 5. 格式化输出数组
• 结构数组
• • 操作
  • • 1. 筛选i小于1的元素
    • 2. 格式化输出结构数组中的数组

二维矩阵

以二维矩阵a为例。
1 matlab:

a=[1 -2 3;-4 5 0]; % 定义矩阵a
disp(a);	% 打印矩阵a

结果：

2 python:

import numpy as np 
a = np.array([[1, -2, 3],[4, 5, 0]])   # 定义矩阵a
print (a)	# 打印矩阵a

结果：

操作

1. 将数组大于0的数全部加1

1 matlab:

a(a>0)=a(a>0)+1;

同理，只要改括号内的条件，就可以修改其他元素。
2 python:
使用Numpy的内置索引。

a[a>0]=a[a>0]+1

2. 删除元素

①删除单个元素

1 matlab:

a(2)=[];

注意索引从1开始，并且顺序如下：

删除后：1 -2 5 3 0。

2 python:

a = np.delete(a, 2)

索引从0开始，顺序如下：

删除后：1 -2 4 5 0。

②删除一列元素

1 matlab:

a(:,2)=[];

:表示选择所有行，2表示选择第二列的元素，综合起来表示删除第2列。

2 python:

a = np.delete(a, 2, 1)

删除第3列。第三个参数为1时删除列，为0删除行。

其余删除操作同理。

3. 添加一行或多行

①添加一行

1 matlab:

row=[1 2 3];
a=[a;row];

2 python:
可用append或insert。

row = np.array([1, 2, 3])
a = np.append(a,[row],axis= 0)
#a = np.insert(a, 2, row, axis=0) # 插入成为第3行

同样地，第三个参数为1时列操作，为0行操作。

②添加多行

1 matlab:

row=[1 2 3;2 4 5;7 8 9];
a=[a;row];

2 python:

row = np.array([[1, 2, 3],[2, 4, 5],[7, 8, 9]])  
a = np.append(a,row,axis= 0)
#a = np.insert(a, 2, row, axis=0) # 插入成为第3行

注意中括号[]。

4. 获取行/列数

1 matlab:

[row,line]=size(a); % 行，列
row=size(a,1); % 行
line=size(a,2); % 列

2 python:

(row, line) = a.shape # 行，列
row = a.shape(0) # 行
line = a.shape(1) # 列

5. 格式化输出数组

1 matlab:
对于数值数组、字符数组或字符串数组，可用mat2str：

a=mat2str(a); % mat格式转换成字符串
a=strrep(a,' ',','); % 将空格替换成,符号
a=strrep(a,';','],['); % 将分号替换成"],["
disp(a);

mat2str也支持数字有效位数设定，不展开讲了，感兴趣见mat2str(Convert matrix to characters)_MathWorks。

自定义性更高的遍历输出：

for row=1:size(a,1)
    fprintf("[");
    for line=1:size(a,2)
        fprintf("%d",a(row,line));
        if(line==size(a,2))
            fprintf("]");
        else
            fprintf(",");
        end
    end
    if(row==size(a,1))
        fprintf("\n");
    else
        fprintf(",");
    end
end

结果均为：

2 python:

a = np.array2string(a, separator=',') # 用逗号作为分隔符
a = a.replace('\n','') # 去除换行
print (a)

结果：

参考：stackoverflow_string-representation-of-a-numpy-array-with-commas-separating-its-elements

设置np输出元素格式可用np.set_printoptions。
不展开讲了。感兴趣见“numpy.set_printoptions_NumPy 1.22 中文”。

结构数组

以结构数组s为例。
1 matlab:

row=4; % 行数
line=1; % 列数
s(row,line) = struct('i',0,'F',0.1,'Matrixs',[]); % 定义三个元素
% 只初始化第二个元素
s(2).i=2;
s(2).F=0.2;
s(2).Matrixs=[1 2 3;4 5 6];
disp(s);

结果：

可以看到，最开始初始化的元素，只对最后一个元素生效，也就是元素s(row,line)。所以不要想着用这种方式直接初始化。可以循环初始化。

2 python:

import numpy as np 
type = np.dtype({'names':['i','F','Matrixs'],'formats':['i4','f8','(4,3)i4']})
s = np.rec.array([(0, 0.1, [[0,0,0],[0,0,0],[0,0,0],[0,0,0]])]*4, dtype=type)
s[1].i=2;
s[1].F=0.2;
s[1].Matrixs=[[1,2,3],[4,5,6],[0,0,0],[0,0,0]]
print (s)

numpy貌似不支持创建形状不确定的子数组，就像c语言里创建数组需要提前告知数组总大小一样(这里我开辟的是4*3)。
但matlab类型根本不用自己定义，随便加什么都可以，这波我站matlab。

结果：

操作

1. 筛选i小于1的元素

1 matlab:

s=s([s.i]<1); % 注意中括号

注意，当结构数组中有未定义的[]时，该筛选方法可能出错，请保证空值已经赋值完毕。
出错样例如：

s=s([s.i]>0); 

得到的结果是：

这是因为[]在matlab中是空值，[s.i]会自动删掉空值，在本例中只剩下两项2 0，大于0的是2，索引是1。但1对应的实际元素是s(1)，而不是s.i==2的s(2)。

2 python:

s=s[s.i<1]

结果：

2. 格式化输出结构数组中的数组

1 matlab:

对于结构数组中的数组，我尚未想到一次性完整提取其中所有数组的方式，可循环提取再输出：

for i=1:size(s,1)
    a=mat2str(s(i).Matrixs); % mat格式转换成字符串
    a=strrep(a,' ',','); % 将空格替换成,符号
    a=strrep(a,';','],['); % 将分号替换成"],["
    disp(a);
end

结果：

2 python:

a = np.array2string(s.Matrixs, separator=',') # 用逗号作为分隔符
a = a.replace('\n','') # 去除换行
print (a)

python不用循环，稍微方便一些。

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如果以后还用到别的，再补充。