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要在MALTAB中实现⽐较复杂的编程，就不能不⽤struct类型。⽽且在Matlab中实现struct⽐C中更为⽅便。
4. 3.1 结构数组的创建
Matlab提供了两种定义结构的⽅式：直接应⽤和使⽤struct函数。1. 使⽤直接引⽤⽅式定义结构
与建⽴数值型数组⼀样，建⽴新struct对象不需要事先申明，可以直接引⽤，⽽且可以动态扩充。⽐如建⽴⼀个复数变量x：x.real = 0; % 创建字段名为real，并为该字段赋值为0
x.imag = 0 % 为x创建⼀个新的字段imag，并为该字段赋值为0x =real: 0imag: 0
然后可以将其动态扩充为数组：
x(2).real = 0; % 将x扩充为1×2的结构数组x(2).imag = 0;
在任何需要的时候，也可以为数组动态扩充字段，如增加字段scale：x(1).scale = 0;
这样，所有x都增加了⼀个scale字段，⽽x(1)之外的其他变量的scale字段为空：x(1) % 查看结构数组的第⼀个元素的各个字段的内容ans =real: 0imag: 0scale: 0
x(2) % 查看结构数组的第⼆个元素的各个字段的内容，注意没有赋值的字段为空ans =real: 0imag: 0scale: []
应该注意的是，x的real、imag、scale字段不⼀定是单个数据元素，它们可以是任意数据类型，可以是向量、数组、矩阵甚⾄是其他结构变量或元胞数组，⽽且不同字段之间其数据类型不需要相同。例如：clear x; x.real = [1 2 3 4 5]; x.imag = ones(10,10);
数组中不同元素的同⼀字段的数据类型也不要求⼀样：x(2).real = '123';
x(2).imag = rand(5,1);
甚⾄还可以通过引⽤数组字段来定义结构数据类型的某字段：x(3).real = x(1); x(3).imag = 3; x(3)ans =
real: [1x1 struct]imag: 3
下⾯看⼀个实际的例⼦来熟悉直接引⽤⽅式定义与显⽰结构。
【例4.3.1-1】 温室数据（包括温室名、容量、温度、湿度等）的创建与显⽰。（1） 直接对域赋值法产⽣结构变量
green_house.name = '⼀号温室'; % 创建温室名字段
green_house.volume = '2000⽴⽅⽶'; % 创建温室容量字段
green_house.parameter.temperature = [31.2 30.4 31.6 28.7 % 创建温室温度字段29.7 31.1 30.9 29.6];
green_house.parameter.humidity = [62.1 59.5 57.7 61.5; % 创建温室湿度字段62.0 61.9 59.2 57.5];
（2）显⽰结构变量的内容
green_house % 显⽰结构变量结构green_house =name: '⼀号温室'
volume: '2000⽴⽅⽶'parameter: [1x1 struct]
green_house.parameter % ⽤域作⽤符号. 显⽰指定域（parameter）中内容ans =
temperature: [2x4 double]humidity: [2x4 double]
green_house.parameter.temperature % 显⽰temperature域中的内容ans =
31.2000 30.4000 31.6000 28.700029.7000 31.1000 30.9000 29.6000
【例4.3.1-2】在上例的基础上，创建结构数组⽤以保存⼀个温室群的数据。green_house(2,3).name = '六号温室'; %产⽣2×3结构数组green_house % 显⽰结构数组的结构green_house =
2x3 struct array with fields:namevolumeparameter
green_house(2,3) % 显⽰结构数组元素的结构ans =
name: '六号温室'volume: []parameter: []
2. 使⽤struct函数创建结构
使⽤struct函数也可以创建结构，该函数产⽣或吧其他形式的数据转换为结构数组。struct的使⽤格式为：
s = sturct('field1',values1,'field2',values2,…);
该函数将⽣成⼀个具有指定字段名和相应数据的结构数组，其包含的数据values1、valuese2等必须为具有相同维数的数据，数据的存放位置域其他结构位置⼀⼀对应的。对于struct的赋值⽤到了元胞数组。数组values1、values2等可以是元胞数组、标量元胞单元或者单个数值。每个values的数据被赋值给相应的field字段。
当valuesx为元胞数组的时候，⽣成的结构数组的维数与元胞数组的维数相同。⽽在数据中不包含元胞的时候，得到的结构数组的维数是1×1的。例如：
s = struct('type',{'big','little'},'color',{'blue','red'},'x',{3,4})s =
1x2 struct array with fields:typecolorx
得到维数为1×2的结构数组s，包含了type、color和x共3个字段。这是因为在struct函数中{'big','little'}、{'blue','red'}和{3,4}都是1×2的元胞数组，可以看到两个数据成分分别为：s(1,1)ans =type: 'big'color: 'blue'x: 3 s(1,2)ans =
type: 'little'color: 'red'x: 4
相应的，如果将struct函数写成下⾯的形式：
s = struct('type',{'big';'little'},'color',{'blue';'red'},'x',{3;4})s =
2x1 struct array with fields:typecolorx
则会得到⼀个2×1的结构数组。
下⾯给出利⽤struct构建结构数组的具体实例。
【例4.3.1-3】利⽤函数struct，建⽴温室群的数据库。（1） struct预建⽴空结构数组⽅法之⼀a = cell(2,3); % 创建2×3的元胞数组
green_house_1=struct('name',a,'volume',a,'parameter',a(1,2))green_house_1 =
2x3 struct array with fields:namevolumeparameter
（2）struct预建空结构数组⽅法之⼆
green_house_2=struct('name',a,'volume',[],'parameter',[]) green_house_2 =
2x3 struct array with fields:namevolumeparameter
（3）struct预建空结构数组⽅法之三
green_hopuse_3(2,3)=struct('name',[],'volume',[],'parameter',[])green_hopuse_3 =
2x3 struct array with fields:namevolumeparameter
（4）struct创建结构数组⽅法之四a1={'六号房'};a2={'3200⽴⽅⽶'};
green_house_4(2,3)=struct('name',a1,'volume',a2,'parameter',[]);
T6=[31.2,30.4,31.6,28.7;29.7,31.1,30.9,29.6]; green_house_4(2,3).parameter.temperature=T6; green_house_4ans =
2x3 struct array with fields:namevolumeparameter
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 + 11#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FNclass(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 1ans =
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 1ans =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:numden
Variableltians =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:numden
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)];enddepartmentdepartment =
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;departmentdepartment =
1x10 struct array with fields:numberteacherstudent
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: 35female: 13D1T =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).teacherans =
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:numberteacher
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 56 7 8 9 10
11 12 13 14 1516 17 18 19 2021 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_fsum_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 2.23612.4495 2.6458 2.8284 3.0000 3.16233.3166 3.4641 3.6056 3.7417 3.87304.0000 4.1231 4.2426 4.3589 4.47214.5826 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 56 7 8 9 10
11 12 13 14 1516 17 18 19 2021 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:y1y2y3y4y5
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
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