spy1120
2007-08-13, 15:10
这里是几个Matlab的小提示，基本上是使用Matlab时碰到并解决了的问题，希望能使别人不要再碰钉子走弯路了。
1、循环变量
由于历史的原因，程序员们总是使用i,j,…为循环变量命名，但是在Matlab中这种习惯可能会导致一些很隐蔽的问题。因为i,j同时也是Matlab中的虚数单位，如果你给i赋值，就会覆盖掉原来虚数单位的定义，例如：
4+i*3
ans =
4.0000 + 3.0000i
for i=1:10, end
4+i*3
ans =
34
在一段很长的程序中很难发现这个错误，因此不要用i,j作循环变量名，除非你确认在代码的作用域内不会和复数打交道；或者使用4+3i这样的复数记法；也可以换用j：
for i=1:10, end
i
i =
10
j
ans =
0 + 1.0000i
1i
ans =
0 + 1.0000i
4+3i
ans =
4.0000 + 3.0000i
2、循环
我经常看到一些Matlab初学者写出带有层层循环的代码，这些代码往往运行得很慢，而且非常难懂。Matlab提供了大量的命令来避免循环，我的建议是：在确定要写一个针对矩阵操作的2重循环之前，请仔细阅读帮助中的Maximizing MATLAB Performance一节。里面有很多例子，这里举一个我自己碰到的问题。
要统计数字图像的亮度最大值和最小值，由于数字图像可能是一个二维或三维的矩阵，开始我写出了如下的代码：
switch ndims(img)
case 2
m = max(max(img));
case 3
m = max(max(max(img)));
end
后来我对这种做法很不满意，如果有一个8维的矩阵，难道我要写
max(max(max(max(max(max(max(max(x))))))))
才行？后来我发现无论矩阵是什么维数，实际上
max( x( : ) )
就够了。
3、符号运算
许多Matlab函数(特别是数值计算方面的)可以作为函数句柄(function handle)或内联对象(inline object)作为参数。我们以quad函数为例，这个函数使用Simpson算法求函数的数值积分。它的一种调用形式是：
quad(fun, a, b)
其中，fun可以是指向被积函数的函数句柄，或者含有被积函数的内联对象；a和b分别是被积区间的上、下限。考虑以下积分：
使用函数句柄的方法：
% 将下面到"% EOF"的代码保存为f.m
function y = f(x)
y = sin(x) ./ x;
% EOF
okok.org
quad(@f, 1, 2)
ans =
0.6593
使用内联对象的方法：
quad( inline( 'sin(x)./x' )), 1, 2 )
ans =
0.6593
由于使用内联对象不需要另外建立m文件，所以比较方便，建议使用这种方法。
更加常见的应用是被积函数有不确定的参数，例如：
其中参数a,b,K运行时确定，这时，使用函数句柄将显得很麻烦，可以用以下的方法：
a = rand;
b = rand + 1;
K = rand;
y = subs('sin(K*x)/x', 'K', sym(K, 'd') )
quad( inline(vectorize(char(y))), a, b)
y =
sin(.79193703742703536185842949635116*x)/x
ans =
0.8188
当然，由于a,b,K是随机数，结果是不确定的。
这里有有两点需要说明：
第一，请注意sym(K, 'd')，如果直接使用subs('sin(K*x)/x, 'K', K)或subs('sin(K*x)/x, 'K', sym(K))的话，高版本的符号工具箱会将K尽可能化为分数，有时这是十分恐怖的，也许会得到：
sin(6649179754310225/9007199254740992*x)/x
这样的结果。
第二，注意vectorize函数。sym对象重载的char函数会把数组的乘除(.*, ./, .^)化成矩阵的乘除(*, /, ^)，vectorize会将字符串里的*,/,^全化成.*, ./, .^，如果不这样做，quad函数将会出错，这个问题曾经困扰了我很长的时间：
quad( inline(char(y)), a, b)
??? Index exceeds matrix dimensions.
Error in ==> D:\MATLAB6p5\toolbox\matlab\funfun\quad.m
On line 67 ==> if ~isfinite(y(7))
3、隐藏的图形对象属性
Matlab的所谓句柄图形(handle graphics)对象的配置是通过许多属性的设置来完成的。有一些帮助文件中没有提到的确实存在的属性。
figure的Toolbar属性
有三个值：'none', 'auto', 'figure'
利用这个属性可以把figure变成没有菜单条却有工具栏的样式：
figure('Menubar', 'none', 'Toolbar', 'figure')
root object的Default属性
在我的Malab环境里，Root object有如下的默认值：
get(0, 'Default')
ans =
defaultFigurePosition: [232 258 560 420]
defaultTextColor: [0 0 0]
defaultAxesXColor: [0 0 0]
defaultAxesYColor: [0 0 0]
defaultAxesZColor: [0 0 0]
defaultPatchFaceColor: [0 0 0]
defaultPatchEdgeColor: [0 0 0]
defaultLineColor: [0 0 0]
defaultFigureInvertHardcopy: 'on'
defaultFigureColor: [0.8000 0.8000 0.8000]
defaultAxesColor: [1 1 1]
defaultAxesColorOrder: [7x3 double]
defaultFigureColormap: [64x3 double]
defaultSurfaceEdgeColor: [0 0 0]
defaultFigurePaperType: 'A4'
defaultFigurePaperUnits: 'centimeters'
实际上，还有一些默认值不会被显示出来：
get(0, 'defaultUicontrolBackgroundColor')
get(0, 'defaultUicontrolForegroundColor')
get(0, 'defaultUicontrolFontName')
get(0, 'defaultUicontrolFontSize')
get(0, 'defaultUicontrolFontWeight')
get(0, 'defaultUicontrolFontAngle')
ans =
0.7725 0.7961 0.8118
ans =
0 0 0
ans =
MS Sans Serif
ans =
8
ans =
normal
ans =
normal
这些默认值有助于在创建用户界面时遵循操作系统颜色，例如：
figure('Color', get(0,'defaultUicontrolBackgroundColor'))
system_dependent('getdata')
system_dependent('getwinsys')
版本
使用version函数可以获得Matlab或工具箱的版本：
v1 = ver('matlab')
v1 =
Name: 'MATLAB'
Version: '6.5'
Release: '(R13)'
Date: '20-Jun-2002'
v2 = ver('control')
v2 =
Name: 'Control System Toolbox'
Version: '5.2'
Release: '(R13)'
Date: '28-Jun-2002'
如果工具箱不存在或没有安装返回空结构
v3 = ver('nonsense')
v3 =
0x0 struct array with fields:
Name
Version
Release
Date
可以利用这个函数让自己的程序在不当的Matlab版本上运行时给出比较体面的警告。另外，有一个帮助中没有提及的内部函数system_dependent可以获得操作系统的版本：
system_dependent('getos')
ans =
Microsoft Windows XP
system_dependent('getwinsys')
ans =
Version 5.1 (Build 2600)
uitools工具集
除了帮助中提及的一些GUI工具函数外，matlabroot\toolbox\matlab\uitools里还有不少帮助里没有提及的函数，建议仔细研究一下(help uitools)，例如，makemenu函数可以从字符串中生成菜单：
labels = str2mat( ...
'&File', ...
'>&New^n', ...
'>&Open', ...
'>>Open &document^d', ...
'>>Open &graph^g', ...
'>-------', ...
'>&Save^s', ...
'&Edit', ...
'&View', ...
'>&Axis^a', ...
'>&Selection region^r' ...
);
calls = str2mat( ...
'', ...
'disp(''New'')', ...
'', ...
'disp(''Open doc'')', ...
'disp(''Open graph'')', ...
'', ...
'disp(''Save'')', ...
'', ...
'', ...
'disp(''View axis'')', ...
'disp(''View selection region'')' ...
);
handles = makemenu( figure('Menubar', 'none'), labels, calls);
1、循环变量
由于历史的原因，程序员们总是使用i,j,…为循环变量命名，但是在Matlab中这种习惯可能会导致一些很隐蔽的问题。因为i,j同时也是Matlab中的虚数单位，如果你给i赋值，就会覆盖掉原来虚数单位的定义，例如：
4+i*3
ans =
4.0000 + 3.0000i
for i=1:10, end
4+i*3
ans =
34
在一段很长的程序中很难发现这个错误，因此不要用i,j作循环变量名，除非你确认在代码的作用域内不会和复数打交道；或者使用4+3i这样的复数记法；也可以换用j：
for i=1:10, end
i
i =
10
j
ans =
0 + 1.0000i
1i
ans =
0 + 1.0000i
4+3i
ans =
4.0000 + 3.0000i
2、循环
我经常看到一些Matlab初学者写出带有层层循环的代码，这些代码往往运行得很慢，而且非常难懂。Matlab提供了大量的命令来避免循环，我的建议是：在确定要写一个针对矩阵操作的2重循环之前，请仔细阅读帮助中的Maximizing MATLAB Performance一节。里面有很多例子，这里举一个我自己碰到的问题。
要统计数字图像的亮度最大值和最小值，由于数字图像可能是一个二维或三维的矩阵，开始我写出了如下的代码：
switch ndims(img)
case 2
m = max(max(img));
case 3
m = max(max(max(img)));
end
后来我对这种做法很不满意，如果有一个8维的矩阵，难道我要写
max(max(max(max(max(max(max(max(x))))))))
才行？后来我发现无论矩阵是什么维数，实际上
max( x( : ) )
就够了。
3、符号运算
许多Matlab函数(特别是数值计算方面的)可以作为函数句柄(function handle)或内联对象(inline object)作为参数。我们以quad函数为例，这个函数使用Simpson算法求函数的数值积分。它的一种调用形式是：
quad(fun, a, b)
其中，fun可以是指向被积函数的函数句柄，或者含有被积函数的内联对象；a和b分别是被积区间的上、下限。考虑以下积分：
使用函数句柄的方法：
% 将下面到"% EOF"的代码保存为f.m
function y = f(x)
y = sin(x) ./ x;
% EOF
okok.org
quad(@f, 1, 2)
ans =
0.6593
使用内联对象的方法：
quad( inline( 'sin(x)./x' )), 1, 2 )
ans =
0.6593
由于使用内联对象不需要另外建立m文件，所以比较方便，建议使用这种方法。
更加常见的应用是被积函数有不确定的参数，例如：
其中参数a,b,K运行时确定，这时，使用函数句柄将显得很麻烦，可以用以下的方法：
a = rand;
b = rand + 1;
K = rand;
y = subs('sin(K*x)/x', 'K', sym(K, 'd') )
quad( inline(vectorize(char(y))), a, b)
y =
sin(.79193703742703536185842949635116*x)/x
ans =
0.8188
当然，由于a,b,K是随机数，结果是不确定的。
这里有有两点需要说明：
第一，请注意sym(K, 'd')，如果直接使用subs('sin(K*x)/x, 'K', K)或subs('sin(K*x)/x, 'K', sym(K))的话，高版本的符号工具箱会将K尽可能化为分数，有时这是十分恐怖的，也许会得到：
sin(6649179754310225/9007199254740992*x)/x
这样的结果。
第二，注意vectorize函数。sym对象重载的char函数会把数组的乘除(.*, ./, .^)化成矩阵的乘除(*, /, ^)，vectorize会将字符串里的*,/,^全化成.*, ./, .^，如果不这样做，quad函数将会出错，这个问题曾经困扰了我很长的时间：
quad( inline(char(y)), a, b)
??? Index exceeds matrix dimensions.
Error in ==> D:\MATLAB6p5\toolbox\matlab\funfun\quad.m
On line 67 ==> if ~isfinite(y(7))
3、隐藏的图形对象属性
Matlab的所谓句柄图形(handle graphics)对象的配置是通过许多属性的设置来完成的。有一些帮助文件中没有提到的确实存在的属性。
figure的Toolbar属性
有三个值：'none', 'auto', 'figure'
利用这个属性可以把figure变成没有菜单条却有工具栏的样式：
figure('Menubar', 'none', 'Toolbar', 'figure')
root object的Default属性
在我的Malab环境里，Root object有如下的默认值：
get(0, 'Default')
ans =
defaultFigurePosition: [232 258 560 420]
defaultTextColor: [0 0 0]
defaultAxesXColor: [0 0 0]
defaultAxesYColor: [0 0 0]
defaultAxesZColor: [0 0 0]
defaultPatchFaceColor: [0 0 0]
defaultPatchEdgeColor: [0 0 0]
defaultLineColor: [0 0 0]
defaultFigureInvertHardcopy: 'on'
defaultFigureColor: [0.8000 0.8000 0.8000]
defaultAxesColor: [1 1 1]
defaultAxesColorOrder: [7x3 double]
defaultFigureColormap: [64x3 double]
defaultSurfaceEdgeColor: [0 0 0]
defaultFigurePaperType: 'A4'
defaultFigurePaperUnits: 'centimeters'
实际上，还有一些默认值不会被显示出来：
get(0, 'defaultUicontrolBackgroundColor')
get(0, 'defaultUicontrolForegroundColor')
get(0, 'defaultUicontrolFontName')
get(0, 'defaultUicontrolFontSize')
get(0, 'defaultUicontrolFontWeight')
get(0, 'defaultUicontrolFontAngle')
ans =
0.7725 0.7961 0.8118
ans =
0 0 0
ans =
MS Sans Serif
ans =
8
ans =
normal
ans =
normal
这些默认值有助于在创建用户界面时遵循操作系统颜色，例如：
figure('Color', get(0,'defaultUicontrolBackgroundColor'))
system_dependent('getdata')
system_dependent('getwinsys')
版本
使用version函数可以获得Matlab或工具箱的版本：
v1 = ver('matlab')
v1 =
Name: 'MATLAB'
Version: '6.5'
Release: '(R13)'
Date: '20-Jun-2002'
v2 = ver('control')
v2 =
Name: 'Control System Toolbox'
Version: '5.2'
Release: '(R13)'
Date: '28-Jun-2002'
如果工具箱不存在或没有安装返回空结构
v3 = ver('nonsense')
v3 =
0x0 struct array with fields:
Name
Version
Release
Date
可以利用这个函数让自己的程序在不当的Matlab版本上运行时给出比较体面的警告。另外，有一个帮助中没有提及的内部函数system_dependent可以获得操作系统的版本：
system_dependent('getos')
ans =
Microsoft Windows XP
system_dependent('getwinsys')
ans =
Version 5.1 (Build 2600)
uitools工具集
除了帮助中提及的一些GUI工具函数外，matlabroot\toolbox\matlab\uitools里还有不少帮助里没有提及的函数，建议仔细研究一下(help uitools)，例如，makemenu函数可以从字符串中生成菜单：
labels = str2mat( ...
'&File', ...
'>&New^n', ...
'>&Open', ...
'>>Open &document^d', ...
'>>Open &graph^g', ...
'>-------', ...
'>&Save^s', ...
'&Edit', ...
'&View', ...
'>&Axis^a', ...
'>&Selection region^r' ...
);
calls = str2mat( ...
'', ...
'disp(''New'')', ...
'', ...
'disp(''Open doc'')', ...
'disp(''Open graph'')', ...
'', ...
'disp(''Save'')', ...
'', ...
'', ...
'disp(''View axis'')', ...
'disp(''View selection region'')' ...
);
handles = makemenu( figure('Menubar', 'none'), labels, calls);