Matlab学习总结

freebrother

最近用Matlab做信号处理的仿真，下面是我做的一些学习总结，希望能够帮助大家共同提高，也请大牛们多多指教！

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%的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ones和zeros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);

      3）Clip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：true和false具有1和0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<=hi]) + (hi .* [x>hi]);

                                   y = (y .* [x>=10]) + (lo .* [x<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etime和flops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A，A(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。

[ 本帖最后由 freebrother 于 2008-11-10 21:05 编辑 ]