Matlab 之 find()函數


  當我第一次用matlab語言編寫一個工程項目時,發現自己編寫的腳本里循環特別多,導致編程效率很低,這讓我特別苦惱。有一次導師讓我閱讀他編寫的一個Matlab腳本,並按照新要求對其進行更改。我發現腳本里多次用到find()函數,猛然間豁然開朗,原來有大部分循環可以用find()函數解決!對我而言,find()函數是我從Matlab小白開始進階的標志,僅以此文,獻給find()函數!

  [1] find()函數基本功能

  find()函數的基本功能是返回向量或者矩陣中不為0的元素的位置索引。

1 >> X = [1 0 4 -3 0 0 0 8 6];
2 >> ind = find(X)
3 
4 ind =
5 
6      1     3     4     8     9

  其有多種用法,比如返回前k的不為0的元素:

1 >> ind = find(X,2)
2 
3 ind =
4 
5      1     3

  也可以寫成:

1 >> ind = find(X,2,'first')
2 
3 ind =
4 
5      1     3

  返回后k個不為0的元素:

1 >> ind = find(X,2,'last')
2 
3 ind =
4 
5      8     9

  若X是一個矩陣,索引該如何返回呢?

 1 >> X = [1 -3 0;0 0 8;4 0 6]
 2 
 3 X =
 4 
 5      1    -3     0
 6      0     0     8
 7      4     0     6
 8 
 9 >> ind = find(X)
10 
11 ind =
12 
13      1
14      3
15      4
16      8
17      9

  這是因為在Matlab在存儲矩陣時,是一列一列存儲的,我們可以做一下驗證:

1 >> X(4)
2 
3 ans =
4 
5     -3

  假如你需要按照行列的信息輸出該怎么辦呢?

>> [r,c] = find(X)
r =
     1
     3
     1
     2
     3

c =
     1
     1
     2
     3
     3

  如果你還需要輸出具體的元素值:

 1 >> [r,c,v] = find(X)
 2 r =
 3      1
 4      3
 5      1
 6      2
 7      3
 8 
 9 c =
10      1
11      1
12      2
13      3
14      3
15 
16 v =
17      1
18      4
19     -3
20      8
21      6

  [2] 進階技巧

  (1)find()函數的功能是找到向量或者矩陣中不為0的元素,那如果需要找到其中滿足一定條件的元素,比如,等於4的元素該怎么辦呢?

1 >> X = [1 0 4 -3 0 0 0 8 6];
2 >> ind = find(X == 4)
3 
4 ind =
5 
6      3

  在Matlab中,有一個logical數據類型,和C++中的bool值相同。find()函數將logical值0也視為數值0,logical值1視為數值1,因此可以用上面的方法找到矩陣中滿足一定條件的元素。

  (2)在程序中,我們經常會以向量中是否包含某一元素為判斷條件,比如X中是否有等於9的元素,這時也可以應用find()函數:

>> if isempty(find(X == 9))
        log = 0
    else
        log = 1
    end

log =
     0        

  這里需要補充說明下,當輸入中沒有非0元素時,findf()返回一個空數組。

  [3] 高級技巧

  在進階技巧(2)中,假如向量X的階數很高,比如1000萬維,如果我們用上面的方法,運行速度會很慢。仔細分析這個語句,我們其實並不希望找到X中等於9的全部元素,我們只想找到其中是否有等於9的元素,所以,我們只需作如下更改:

1 isempty(find(X == 9,1))

  我們做一個小實驗:

1 X = randi(100,1,10000000);
2 tic
3 for i = 1:100
4     isempty(find(X == 9));
5 end
6 toc

  輸出是:

1 Elapsed time is 1.954537 seconds.

  更改后:

1 X = randi(100,1,10000000);
2 tic
3 for i = 1:100
4     isempty(find(X == 9,1));
5 end
6 toc

  輸出為:

1 Elapsed time is 0.757994 seconds.

  運行效率約是原來的2.5倍。


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