Matlab入门案例介绍—常用的运算符及优先级

一、背景介绍

Matlab运算符包含算术运算符、关系运算符、逻辑运算符,本文将将对运算符的应用,注意事项,优先级进行介绍。

二、常用的运算符介绍

1)Matlab算术运算符主要包括以下几类:

基本算术运算符:

+ 加法运算符(如 3 + 5 结果为 8)

- 减法运算符(如 10 - 4 结果为 6)

* 乘法运算符(如 2 * 6 结果为 12)

/ 除法运算符(如 15 / 3 结果为 5)

^ 幂运算符(如 2^3 结果为 8)

矩阵运算专用运算符:

.* 数组对应元素相乘(如 [1 2].*[3 4] 结果为 [3 8]

./ 数组对应元素相除(如 [6 8]./[2 4] 结果为 [3 2]

.^ 数组对应元素求幂(如 [2 3].^[1 2] 结果为 [2 9]

\' 矩阵转置运算符(如 [1 2;3 4]' 结果为 [1 3;2 4]

特殊算术运算符:

\ 左除运算符(求解线性方程组,如 A\b 相当于 inv(A)*b

mod 取模运算(如 mod(10,3) 结果为 1)

rem 取余运算(如 rem(10,3) 结果为 1)

.* 点乘运算(执行元素级乘法)

应用场景示例:

在信号处理中使用.*进行窗函数应用

使用\求解线性回归问题

使用.^进行矩阵元素的指数运算

注意事项:

矩阵运算和数组运算要区分清楚

运算符优先级:^ > * / \ > + -

复数运算也支持这些运算符

2)Matlab 关系运算符主要包括以下几种,用于比较两个数值或矩阵元素之间的关系:

等于(==)

比较两个值是否相等

示例:A == B,当A和B相等时返回逻辑值1(true)

注意:不要与赋值运算符(=)混淆

不等于(~=)

比较两个值是否不相等

示例:x ~= y,当x不等于y时返回1

在旧版本Matlab中也可用<>表示,但已不推荐使用

大于(>)

判断左侧值是否大于右侧值

示例:a > b,常用于条件判断语句中

小于(<)

判断左侧值是否小于右侧值

示例:3 < 5 返回1

大于等于(>=)

判断左侧值是否大于或等于右侧值

示例:x >= threshold,常用于阈值判断

小于等于(<=)

判断左侧值是否小于或等于右侧值

示例:array <= limit,可对整个数组进行操作

应用特点:

这些运算符可以用于标量、向量和矩阵的比较

对矩阵操作时会进行逐元素比较

返回结果是逻辑数组(0表示false,1表示true)

常用于if条件判断、while循环条件以及数组索引等场景

特殊说明:

对于复数,只比较实部(虚部不参与比较)

比较字符串时会按ASCII码值逐个字符比较

可以使用isequal()函数进行更严格的相等性判断(包括数据类型)

3)Matlab 逻辑运算符主要包括以下几类

元素级逻辑运算符(Element-wise):

&(与):对数组元素逐个进行逻辑与运算

示例:A = [1 0 1]; B = [0 0 1]; A & B 结果为 [0 0 1]

|(或):对数组元素逐个进行逻辑或运算

示例:A | B 结果为 [1 0 1]

~(非):对数组元素逐个进行逻辑非运算

示例:~A 结果为 [0 1 0]

xor(异或):对数组元素逐个进行逻辑异或运算

示例:xor(A,B) 结果为 [1 0 0]

短路逻辑运算符(Short-circuit):

&&(短路与):仅对标量进行运算,若第一个操作数为假则直接返回假

应用场景:if (x > 0) && (1/x > 0.1) 可避免除零错误

||(短路或):仅对标量进行运算,若第一个操作数为真则直接返回真

应用场景:if isnan(x) || isinf(x) 可快速判断异常值

特殊逻辑函数:

any():判断数组中是否有非零元素

all():判断数组所有元素是否非零

is*系列函数(如isnan、isinf等):检测特定条件

这些运算符在矩阵运算、条件判断、数据筛选等场景中广泛应用,是Matlab编程的基础组成部分。使用时需注意数组维度匹配问题,对于不同维度的数组运算通常需要使用bsxfun函数或显式扩展维度。

4)运算符的优先级如下

Matlab运算符按照以下优先级顺序计算(从高到低):

  1. 括号 ():最高优先级
  2. 转置 .', 共轭转置 ', 幂 .^, ^
  3. 一元加减 +, -, 逻辑非 ~
  4. 乘法 .*, *, 除法 ./, .\, /, \
  5. 加法 +, 减法 -
  6. 冒号运算符 :
  7. 关系运算符 <, <=, >, >=, ==, ~=
  8. 逻辑与 &
  9. 逻辑或 |
  10. 短路与 &&
  11. 短路或 ||

三、总结

本文介绍了MATLAB中常用的运算符及其应用。算术运算符包括基本运算(+,-,,/,^)和矩阵运算(.,./,.^)等;关系运算符(==,~=,>,<,>=,<=)用于比较数值或矩阵;逻辑运算符分为元素级(&,|,~)和短路型(&&,||)。文章详细说明了各类运算符的使用方法、应用场景和注意事项,特别强调了矩阵运算与数组运算的区别。最后总结了MATLAB运算符的优先级顺序,括号运算具有最高优先级。这些运算符是MATLAB编程的基础组成部分,广泛应用于矩阵运算、条件判断和数据筛选等场景。

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