如何在MATLAB中查找非零元素的索引和值？

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MATLAB是一个强大的工具，可以执行与数组和矩阵相关的运算和计算。在MATLAB中，数组或矩阵是一种用于存储数值数据的数据结构。存储在数组或矩阵中的每个值称为元素。元素在数组或矩阵中的位置称为元素的索引。

MATLAB提供了一个内置函数“find”，它使我们能够找到给定数组或矩阵中非零元素的索引和值。但是，在MATLAB中，我们也可以使用循环机制（即，不使用“find”函数）来查找非零元素的值和索引。

下面解释了这两种使用MATLAB在数组中查找非零元素的值和索引的方法。

(1). 不使用“find”函数查找非零元素的索引和值

在MATLAB中，我们可以不使用“find”函数来查找数组或矩阵中非零元素的索引和值。为此，我们迭代遍历矩阵的元素以检查它们是否为零。如果元素是非零值，则循环将提取其索引和值并存储在另一个数组中。

示例

让我们来看一个例子，以实际了解不使用“find”函数查找非零元素索引和值的过程。

% MATLAB program to find indices and values of non-zero elements without using "find" function
% Create an example matrix
X = [0, 5, 0, 3; 0, 2, 1, 0; 2, 0, 7, 0; 1, 0, 3, 7];

% Create an empty array to store indices of non-zero elements 
I = [];

% Create an empty array to store values of non-zero elements 
V = [];

% Determine the size of the input matrix
[m, n] = size(X);

% Iterate a loop through elements of the matrix
for i = 1 : m
   for j = 1 : n
      if X(i, j) ~= 0	% Check if the element is non-zero
         % Store the indices of non-zero elements
         I = [I; i, j];
         % Store the values of non-zero elements
         V = [V; X(i, j)];
      end
   end
end

% Display the results
disp('Input matrix:');
disp(X);

disp('Indices of non-zero elements:');
disp(I);

disp('Values of non-zero elements:');
disp(V);

输出

Input matrix:
     0     5     0     3
     0     2     1     0
     2     0     7     0
     1     0     3     7

Indices of non-zero elements:
     1     2
     1     4
     2     2
     2     3
     3     1
     3     3
     4     1
     4     3
     4     4

Values of non-zero elements:
     5
     3
     2
     1
     2
     7
     1
     3
     7

代码解释

在此MATLAB代码中，我们首先创建一个示例矩阵“X”。然后，我们创建两个空数组，一个用于存储非零元素的索引“I”，另一个用于存储非零元素的值“V”。

之后，我们确定矩阵或数组的大小以定义合适的循环。然后，我们指定“for”循环，该循环查找输入矩阵中的非零元素，并将它们的索引和值分别存储在数组“I”和“V”中。

最后，我们显示输入矩阵、非零元素的索引及其值。

(2). 使用“find”函数查找非零元素的索引和值

在MATLAB中，“find”函数是一个内置函数，用于查找数组或矩阵中非零元素的索引和值。

语法

要查找非零元素的索引和值，我们可以使用“find”函数的以下语法：

[row_ind, col_ind, V] = find(X);

这里，变量“row_ind”存储非零元素的行索引，“col_ind”存储非零元素的列索引，“V”存储非零元素的值，而X是输入矩阵。

让我们来看一个例子，了解如何实现MATLAB代码以使用“find”函数查找数组中非零元素的索引和值。

示例

% MATLAB code to find indices and values of non-zero elements using "find" function
% Create an input matrix
X = [0, 5, 0, 3; 0, 2, 1, 0; 2, 0, 7, 0; 1, 0, 3, 7];

% Find indices and values of nonzero elements
[row_ind, col_ind, V] = find(X);

% Display the results
disp('Input matrix:');
disp(X);

disp('Row indices of non-zero elements:');
disp(row_ind);

disp('Column indices of non-zero elements:');
disp(col_ind);

disp('Values of non-zero elements:');
disp(V);

输出

Input matrix:
     0     5     0     3
     0     2     1     0
     2     0     7     0
     1     0     3     7

Row indices of non-zero elements:
     3
     4
     1
     2
     2
     3
     4
     1
     4

Column indices of non-zero elements:
     1
     1
     2
     2
     3
     3
     3
     4
     4

Values of non-zero elements:
     2
     1
     5
     2
     1
     7
     3
     3
     7

代码解释

在此MATLAB示例中，首先，我们创建一个包含零和非零元素的输入矩阵“X”。然后，我们调用“find”函数来确定非零元素的索引和值。非零元素的索引存储在向量“row_ind”和“col_ind”中，值存储在向量“V”中。

最后，我们显示输入矩阵、非零元素的行索引和列索引以及非零元素的值。

结论

在本教程中，我解释了两种使用MATLAB查找数组或矩阵中非零元素索引和值的不同方法。在第一种方法中，我们使用“for”循环查找数组中的非零元素，然后查找它们的索引和值。在第二种方法中，我们使用内置函数“find”来确定非零元素的索引和值。