8.1 Индексы выражений

Выражение индекса позволяет ссылаться или извлекать выбранные элементы вектора, матрицы (2-D) или многомерного массива.

Индексы могут быть скалярами, векторами, диапазонами или специальным оператором «:», который выбирает целые строки, столбцы или многомерные срезы.

Выражение индекса состоит из набора скобок, заключающих M выражений, разделенных запятыми. Каждое отдельное значение индекса или компонент используется для соответствующего измерения объекта, к которому оно применяется. Другими словами, первый компонент индекса используется для первого измерения (строк) объекта, второй компонент индекса используется для второго измерения (столбцов) объекта и так далее. Количество компонентов индекса M определяет размерность выражения индекса. Индекс с двумя компонентами будет называться индексом 2-D, поскольку он имеет две размерности.

В простейшем случае 1) все компоненты являются скалярами, и 2) размерность выражения индекса M равна размерности объекта, к которому оно применяется. Например:

A = reshape (1:8, 2, 2, 2)  # Create 3-D array
A =

ans(:,:,1) =

   1   3
   2   4

ans(:,:,2) =

   5   7
   6   8

A(2, 1, 2)   # second row, first column of second slice
             # in third dimension: ans = 6

Размер возвращаемого объекта в определенном измерении равен количеству элементов в соответствующем компоненте выражения индекса. Когда все компоненты являются скалярами, результатом является единственное выходное значение. Однако, если любой компонент является вектором или диапазоном, возвращаемые значения являются декартовым произведением индексов в соответствующих измерениях. Например:

A([1, 2], 1, 2) ≡ [A(1,1,2); A(2,1,2)]
⇒
ans =
   5
   6

Общее количество возвращаемых значений является произведением количества элементов, возвращаемых для каждого компонента индекса. В приведенном выше примере общее количество равно 2*1*1 = 2 элемента.

Обратите внимание, что размер возвращаемого объекта в данном измерении равен количеству элементов в выражении индекса для этого измерения. В приведенном коде первый компонент индекса ([1, 2]) был задан как строка-вектор, но его форма не важна. Важным фактом является то, что компонент задает два значения, и, следовательно, результат должен иметь размер два в первом измерении; и поскольку первое измерение соответствует строкам, общий результат — это столбец-вектор.

A(1, [2, 1, 1], 1)    # result is a row vector: ans = [3, 1, 1]
A(ones (2, 2), 1, 1)  # result is a column vector: ans = [1; 1; 1; 1]

Первая строка еще раз демонстрирует, что размер вывода в данном измерении равен количеству элементов в соответствующем индексирующем компоненте. В этом случае вывод имеет три элемента во втором измерении (что соответствует столбцам), поэтому результатом является строка-вектор. Пример также показывает, как повторяющиеся записи в выражении индекса могут использоваться для дублирования элементов в выводе. Последний пример дополнительно доказывает, что форма индексирующего компонента не имеет значения, важно только количество элементов (2x2 = 4).

Приведенные выше правила применяются всякий раз, когда размерность выражения индекса больше единицы (M > 1). Однако для выражений индекса с одной размерностью применяются специальные правила, и форма вывода определяется формой индексирующего компонента. Например:

A([1, 2])  # result is a row vector: ans = [1, 2]
A([1; 2])  # result is a column vector: ans = [1; 2]

Обратите внимание, что разрешается использовать индекс 1-D с многомерным объектом (также называемым линейным индексированием). В этом случае элементы многомерного массива берутся в порядке следования столбцов, как в Fortran. То есть, столбцы массива представляются как сложенные друг на друга, чтобы образовать столбец-вектор, а затем к этому вектору применяется единственный линейный индекс.

A(5)    # linear indexing into three-dimensional array: ans = 5
A(3:5)  # result has shape of index component: ans = [3, 4, 5]

Двоеточие («:») может использоваться в качестве компонента индекса для выбора всех элементов в заданном измерении. Учитывая матрицу:

A = [1, 2; 3, 4]

все следующие выражения эквивалентны и выбирают первую строку матрицы.

A(1, [1, 2])  # row 1, columns 1 and 2
A(1, 1:2)     # row 1, columns in range 1-2
A(1, :)       # row 1, all columns

Когда двоеточие используется в частном случае индексирования 1-D, результатом всегда является столбец-вектор. Создание столбцов-векторов с индексом двоеточие — это очень часто встречающийся фрагмент кода и он быстрее и, как правило, понятнее, чем вызов reshape в этом случае.

A(:)    # result is column vector: ans = [1; 2; 3; 4]
A(:)'   # result is row vector: ans = [1, 2, 3, 4]

В выражениях индексов ключевое слово end автоматически ссылается на последнюю запись для определенного измерения. Этот магический индекс также может использоваться в диапазонах и, как правило, устраняет необходимость вызова size или length для сбора границ массива перед индексированием. Например:

A(1:end/2)        # first half of A => [1, 2]
A(end + 1) = 5;   # append element
A(end) = [];      # delete element
A(1:2:end)        # odd elements of A => [1, 3]
A(2:2:end)        # even elements of A => [2, 4]
A(end:-1:1)       # reversal of A => [4, 3, 2, 1]