MATLAB - 函数重载

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MATLAB 中的函数重载允许您创建多个具有相同名称但输入参数不同的函数。当您希望单个函数名称处理不同类型的输入数据或不同数量的输入参数时，这非常有用，从而使您的代码更灵活、更易于使用。

在 MATLAB 中，函数重载通常是通过在一个类中定义多个方法来实现的，其中每个方法都具有不同的签名（即，不同数量或类型的输入参数）。MATLAB 根据调用函数时传递的参数的数量和类型来确定调用哪个方法。

为什么要在 MATLAB 中重载函数？

MATLAB 中的函数重载允许您为自定义类重新定义现有的 MATLAB 函数。当您希望自定义类的对象的行为类似于内置 MATLAB 类型时，这尤其有用。通过实现与现有 MATLAB 函数名称相同的方法，您可以 -

  • 为自定义类型专门化行为：使您的自定义对象以自然的方式与标准 MATLAB 函数交互。例如，您可以定义您的对象如何响应加法、减法或逻辑比较等操作。
  • 增强功能：实现专门针对您的类的绘图或数据处理等函数。这可以使使用您的自定义对象与使用内置 MATLAB 数据类型一样直观。
  • 修改默认行为：更改某些函数如何与您的类对象一起操作。这可能涉及为对象创建、删除、索引或其他基本操作定义自定义行为。

实现重载的 MATLAB 函数

在 MATLAB 中创建类时，您可以定义覆盖现有 MATLAB 函数的方法，专门用于该类的实例。这很有用，因为它允许您的自定义对象以适合其独特特征的方式进行行为，同时仍然与 MATLAB 环境无缝集成。

以下是 MATLAB 如何处理函数重载以及如何实现它

**确定主要参数** - 当 MATLAB 需要决定使用哪个版本的函数时，它会查看“主要参数”。

  • 如果其中一个参数是特定类的对象，MATLAB 将检查该类是否具有该函数自己的版本。
  • 如果对象类中存在这样的方法，MATLAB 将使用它而不是全局函数。

简单来说：当您将对象传递给函数时，MATLAB 将使用该对象类中的函数（如果可用）。

**方法重载** - 要重载 MATLAB 函数，您需要。

  • 在您的类中定义一个与您要重载的 MATLAB 函数名称相同的方法。
  • 确保该方法接受您的类的对象作为参数，以便 MATLAB 知道对您的对象调用此方法。

实现重载方法

  • 在方法内部，编写执行所需操作的必要代码。您可以在此方法中访问和操作对象的属性。
  • 您的方法可以产生与原始 MATLAB 函数类似的结果，但不需要具有相同的输入/输出签名。

函数重载示例

以下是一些说明此概念的示例 -

示例 1：按输入数量进行函数重载

考虑一个类 MyMath，它具有用于添加数字的重载方法。一个方法处理两个输入参数，另一个方法处理三个输入参数。

classdef MyMath
    methods
        function result = add(~, a, b)
            result = a + b;
        end
        
        function result = add(~, a, b, c)
            result = a + b + c;
        end
    end
end

将以上代码保存为 MyMath.m。

现在让我们调用类并调用如下所示的方法 add -

obj = MyMath();
result1 = obj.add(1, 2);
disp(result1);  
result2 = obj.add(1, 2, 3);
disp(result2);

MyMath 类具有重载的 add 方法。一个方法处理两个输入，而另一个方法处理三个输入。MATLAB 根据提供的参数数量确定使用哪个方法。

创建类的对象，并使用不同数量的参数调用方法。MATLAB 会根据参数数量自动选择合适的方法。

示例 2：按输入类型进行函数重载

现在，让我们创建一个名为 describe 的函数，该函数根据输入是数值还是字符串提供不同的输出。

function output = describe(input)
    if isnumeric(input)
        % If the input is numeric, return a description of the number
        if input > 0
            output = 'Positive number';
        elseif input < 0
            output = 'Negative number';
        else
            output = 'Zero';
        end
    elseif ischar(input)
        % If the input is a string, return a description of the string
        output = ['This is a string: ', input];
    else
        error('Unsupported input type');
    end
end

isnumeric() 检查输入是否为数字。

ischar() 检查输入是否为字符串。

% Describe a positive number
num_description = describe(10);

% Describe a string
str_description = describe('MATLAB');

在 matlab 中执行代码后，输出为 -

示例 3：面向对象编程中按数据类型进行函数重载

在 MATLAB 的面向对象编程 (OOP) 中，函数重载也可以与类中的方法一起发生。您可以定义根据输入的类或数据类型而行为不同的方法。

classdef Shape
    methods
        function describe(obj)
            disp('This is a generic shape.');
        end
    end
end

classdef Circle < Shape
    methods
        function describe(obj)
            disp('This is a circle.');
        end
    end
end

classdef Rectangle < Shape
    methods
        function describe(obj)
            disp('This is a rectangle.');
        end
    end
end

我们定义了一个基类 Shape 和两个子类 Circle 和 Rectangle。每个类都有自己的 describe() 方法，该方法根据对象类型进行重载。

shape = Shape();
circle = Circle();
rectangle = Rectangle();

shape.describe();       % Outputs: "This is a generic shape."
circle.describe();      % Outputs: "This is a circle."
rectangle.describe();   % Outputs: "This is a rectangle."
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