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日志

Matlab学习总结

已有 1683 次阅读2008-11-10 21:17 |

11月10日学习总结:
 
1.避免使用for循环:
    在Matlab中,for循环运算效率非常低,因为Matlab是一种解释语言。像矩阵乘法的宏操作与诸如增加标号的微操作差不多一样快,因为代码解释的顶层都存在于这两个情形之中。for循环应该只用于做最后的手段,并且一般用于控制运算,而不是由于计算的原因。
    一般的Matlab程序中,90%for循环都可以用等效但更为快速的向量代码代替。(一般为寻找替代函数或使用技巧)例如,求和运算就可以使用sum函数,也可以通过将该向量乘以所有元素都为1的列向量来求得
2.向量化
       转换一个for循环矩阵向量的操作过程可以称为向量化。有时向量化看上去似乎十分低效,因为可能它做了比for循环更多的计算。然而,向量化后的程序运行速度要快得多,因为重复应用到这个向量的是一个简单运算。
      1)重复行与列经常需要从头至尾重复一个或多个数值来构建矩阵。如果矩阵所有的数值都要相同,则可以使用像oneszeros这样的函数。但是假设有一个行向量x,并且要产生一个10行的矩阵,其每一行都是x的复制。这里应避免使用循环,而是使用外积矩阵乘法操作。

X = ones(10,1)*x


      2)向量逻辑操作
    程序运行速率慢的一个地方是条件语句。表面上看,条件检验无法进行向量化,但实际上,在Matlab中,如大于、等于这些比较函数都能够在向量或矩阵上运算。这样,下面的Matlab代码

[1 2 3 4 5 6] < 4


    将返回结果[1 1 1 0 0 0],其中0代表假,1代表真。由后面产生一个冲激信号向量的技巧给出另一个简单例子

nn = [-20:80];


impulse = (nn==0);


stem(nn,impulse);


      3Clip函数向量化
      Clip函数用来以给定的上限和下限剪切一个输入信号。用常用的语句编写的代码如下:

                                   function y = clip(x,lo,hi)
                                   %Clip --- threshold large and small elements in matrix x
                                   %======>slowest possible version <=========
                                   [M,N] = size(x);
                                   for m = 1:M
                                   for n = 1:N
                                   if x(m,n) > hi
                                   x(m,n) = hi;
                                   elseif x(m,n) < lo
                                   x(m,n) = lo;
                                   end,end,end
                                   y = x;
   
    上面代码具有双重嵌套的for循环,用于经过矩阵所有的元素。为得到速度较快的版本,必须完全放弃该循环而利用逻辑操作的向量性质。进一步,我们可以利用:truefalse具有10的数值作为屏蔽,例如上述代码可以改写如下:

                                 

                                    function y = clip(x,lo,hi)


                                   %=========>fast version<=========


                                   %(uses matrix logicals to replace loops)


                                   y = (x .* [x&lt;=hi]) + (hi .* [x>hi]);


                                   y = (y .* [x&gt;=10]) + (lo .* [x&lt;lo]);


    如果使用上面的方法,算术运算的次数大于第一个版本。(可以使用etimeflops函数对这两个版本的函数进行计时)。即使是产生第二个版本需要进行10倍次数的大量计算的情形,第二个版本仍运行得比第一个版本快上10倍。

4)“:”算子
    “:”符号可以通过给出起始序号、步长以及结尾序号来产生标号范围。因此,规则相间的整数(或实数)向量可经由下式得到
                              iii = start:skip:end

    另外,“:”可以与矩阵结合起来操作,对矩阵AA(2:5,1:3)分出一个4*3的子矩阵。而A(:)产生一个列向量,该向量正是A的连接在一起的列。矩阵A的更一般的“再成形”可以用reshape(A,M,N)函数实现。

5)经常使用help指令来查询函数的帮助信息,而用type指令查看函数内容。

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