3.1.2 数据结构
在MATLAB的数据结构中，需要特别注意的是Matrix。前面已提过，MATLAB将所有的数据都按矩阵来处理，因此，Matrix是MATLAB最基本的数据结构。
Matrix相当于其他编程语言中的数组，但MATLAB为矩阵定义了许多非常方便的操作和大量的运算，使矩阵用起来比一般的数组方便很多。
对于Matrix，以下几个方面的问题需要特别注意。
（1）矩阵元素索引
假设有一个如下式所示的矩阵。
在MATLAB中可以用下面的方法生成：
1）一个元素的索引
MATLAB对单个元素的索引有两种方法：双指标索引和单指标索引。
双指标索引的格式为：A（i,j），i为行号，j为列号。如输入
输出为
再输入
输出为
单指标索引的格式为：A（m），m为矩阵中元素的序号。MATLAB的矩阵是按列存储的，因此，元素的序号排序方式为：A（1,1），A（2,1），A（3,1），A（1,2），A（2,2），A（3,2），A（1,3），A（2,3），A（3,3）。所 以，输入
输出为
再输入
输出为
2）一行（列）元素的索引——“:”的作用
冒号“:”在MATLAB矩阵索引中可以代替一行或一列，用法如下。
如输入
输出为
A（1,:）表示第1行、所有的列。
如输入
输出为
A（:,3）表示所有的行、第3列。
单指标索引中的冒号表示所有的元素（按列排序），如输入
输出为
3）一块元素的索引
有时需要索引矩阵的一部分，如A的左上角的2×2主矩阵，这时可以采取矢量指标的形式。如输入
输出为
指标中的写法是MATLAB中的循环写法，a∶b∶c的意思是，a为起始值，b为步长，c为终止值。
A（1∶2,1∶2）表示取A的一部分，行号限制为第1、2行，列号限制为第1、2列。A（1∶2,1∶2）等价于A（［1 2］,［1,2］）。如输入
输出为
A（1∶2∶3,1∶2）表示取A的一部分，行号限制为第1、3行，列号限制为第1、2列。A（1∶2∶3,1∶2）等价于A（［1 3］,［1 2］）。
此外，还有一个重要的变量是end，它表示目前正在操作的矩阵的行或列或元素序号的最大值。如输入
输出为
再输入
输出为
再输入
输出为
当矩阵的维数比较大，或者根本不知道矩阵的维数时，end是一种很方便的用法。
尽管如此，很多时候还必须知道矩阵的维数，这时可以用size函数。对于size函数的具体用法，读者可以自己查看“Help”。有两种用法需要熟练掌握：
D = SIZE（X）
此种调用格式返回矩阵X的维数信息。D（1）为矩阵的第一维大小信息（若X为二维矩阵，则为行数），D（2）为矩阵的第二维大小信息（若X为二维矩阵，则为列数），依此类推。
M = SIZE（X,DIM）
此种调用格式返回矩阵X的第DIM维大小信息。
只要熟练掌握了矩阵的索引技术，对矩阵的操作就很方便了。
例2：左右颠倒一个矩阵。
使用这个功能方便地实现一个图像的镜像。
例3：某战斗机的图像如图3-2 （a）所示，文件名为“warcraft.jpg”。用下面的代码可实现该图像的镜像，如图3-2 （b）所示。
图3-2 图像的镜像示意
（a）原图像；（b）镜像 图像
（2）矩阵生成
1）赋值
有了上面索引的知识，对矩阵赋值就是很容易的事情了。如
也可以对一行或一列或一块赋值，如
对整个矩阵的赋值，如
分号表示换行，因此
2）组合
除了赋值外，也可以将两个矩阵组合起来生成一个新的矩阵。
例4：用叠加的方法生成新矩阵。
还有一个关于矩阵生成的函数是repmat。该函数可以将一个小矩阵重复后生成一个大矩阵[2]。
例5：用repmat生成新矩阵。
3）函数生成
对于一些元素有规律的矩阵，如例4中的元素全为1的B矩阵，MATLAB提供了专门的函数用来生成这些矩阵。
MATLAB中有关矩阵生成的函数及其功能见表3-1。
表3-1 MATLAB矩阵生成函数
当使用者在生成一个矩阵后，还可以使用reshape命令重新调整矩阵的行数、列数、维数。具体用法为B = reshape（A,m,n），其中A为原矩阵，m、n为使用者希望重新调整的行数和列数，B为调整后的新矩阵。但是一定要注意的是，重新调整的行数和列数的乘积必须等于原矩阵行数和列数的乘积，否则就会出错。
例6：reshape函数使用举例。
（3）强大的cell
MATLAB中还有一种重要的数据结构，即cell。cell应该称为一种广义的矩阵，它和Matrix的根本区别是：Matrix中各个元素的数据类型必须一致，而cell中的数据元素的数据类型可以不一样。
例7：cell型数据结构举例。
可见，d是一个cell型结构，其中的3个元素分别为1个3×3的矩阵、1个字符串和1个 nan。
区别于Matrix用中括号［］表示、用小括号（）引用，cell结构的表示和引用全用大括号。
例8：判断一个变量是否是nan。
d｛3｝实际就是变量c，isnan（）是判断一个变量是否是nan的函数，其输出结果为1。
由于可以将不同类型的数据存储在一个cell变量中，因此，cell成为MATLAB非常强大的数据打包工具。在某些场合，如函数间传递参数时，使用cell可以大大简化函数的形式。