MATLAB | 面向对象编程基础 | 类的创建及运算符重载

Posted 2022-10-03 slandarer

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了MATLAB | 面向对象编程基础 | 类的创建及运算符重载相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

很多人发现我的很多绘图函数都写成了类哈，这一期讲讲MATLAB面向对象编程基础知识之《类的创建及运算符的重载》。

首先点击图示位置创建类：

classdef untitled
    %UNTITLED 此处提供此类的摘要
    %   此处提供详细说明

    properties
        Property1
    end

    methods
        function obj = untitled(inputArg1,inputArg2)
            %UNTITLED 构造此类的实例
            %   此处提供详细说明
            obj.Property1 = inputArg1 + inputArg2;
        end

        function outputArg = method1(obj,inputArg)
            %METHOD1 此处提供此方法的摘要
            %   此处提供详细说明
            outputArg = obj.Property1 + inputArg;
        end
    end
end

我们看到自动生成的文件具有properties属性,methods方法等组成部分，对于基础的类有这俩部分已经足够了更复杂的类还会有比如events事件等一系列组成部分，

复数类与基础知识讲解

属性与构造函数

这里我们今天做示范就讲解一下如何建立一个复数类，复数类要包含实部和虚部两个属性，我们将这个自动生成的类进行一下改写，改成输入实部虚部两个参数创建新的对象，并将这两个属性分别存到对象的real和imag属性：

classdef complexS
    properties
        real,imag
    end
    methods
        function obj=complexS(real,imag)
            obj.real=real;
            obj.imag=imag;
        end
    end
end

这样我们就可以通过如下方式创建复数：

 a=complexS(3,4)

a =
complexS - 属性:

real: 3
imag: 4

类的方法

我们定义一个名为sum的方法函数，实现实部加实部，虚部加虚部：

classdef complexS
    properties
        real,imag
    end
    methods
        function obj=complexS(real,imag)
            obj.real=real;
            obj.imag=imag;
        end
        function obj=sum(obj,arg)
            obj.real=obj.real+arg.real;
            obj.imag=obj.imag+arg.imag;
        end
    end
end

这样我们就可以通过sum实现俩复数的加法：

a=complexS(3,4);
b=complexS(1,-2);

c=sum(a,b)

c =
complexS - 属性:

real: 4
imag: 2

运算符的重载

但是sum(a,b)的形式太麻烦，我们有没有办法直接a+b就直接进行加法呢?MATLAB运算符的重载不像是C++的operater+的形式，它是直接每个运算符有专门的名字，例如算符+的名称为plus，将类改写：

classdef complexS
    properties
        real,imag
    end
    methods
        function obj=complexS(real,imag)
            obj.real=real;
            obj.imag=imag;
        end
        function obj=plus(obj,arg)
            obj.real=obj.real+arg.real;
            obj.imag=obj.imag+arg.imag;
        end
    end
end

运行一下加法：

a=complexS(3,4);
b=complexS(1,-2);

c=a+b

c =
complexS - 属性:

real: 4
imag: 2

给一下常见运算符的名称：

当然还有一些比如@,:等运算符，详细信息请参见：
https://ww2.mathworks.cn/help/matlab/matlab_prog/matlab-operators-and-special-characters.html?s_tid=srchtitle_operator_5

单目运算符

有了上面的写法和思路，我们非常容易能使用minus定义出减法，但是这样的减法必须两个复数做减法，我只想把a变成-a咋办呢？我们注意到上面表里还有个叫做一元减法的玩意uminus这个能够实现相反数功能：

classdef complexS
    properties
        real,imag
    end
    methods
        function obj=complexS(real,imag)
            obj.real=real;
            obj.imag=imag;
        end
        % 加法
        function obj=plus(obj,arg)
            obj.real=obj.real+arg.real;
            obj.imag=obj.imag+arg.imag;
        end
        % 减法
        function obj=minus(obj,arg)
            obj.real=obj.real-arg.real;
            obj.imag=obj.imag-arg.imag;
        end
        % 一元减法
        function obj=uminus(obj)
            obj.real=-obj.real;
            obj.imag=-obj.imag;
        end
    end
end

试试正常减法和一元减法：

a=complexS(3,4);
b=complexS(1,-2);

a-b
-a

ans =
complexS - 属性:

real: 2
imag: 6

ans =
complexS - 属性:

real: -3
imag: -4

输入参数类型

我们有时候只想在右侧加个实数，而不一定加个复数咋办，我们可以在编写函数的时候用isa判断一下输入变量的类型再做出不同的处理，比如把之前的加法函数改为：

 % 加法
function obj=plus(obj,arg)
    if isa(arg,'double')
        obj.real=obj.real+arg;
    else
        obj.real=obj.real+arg.real;
        obj.imag=obj.imag+arg.imag;
    end
end

a=complexS(3,4);
b=complexS(1,-2);

a+1

ans =
complexS - 属性:

real: 4
imag: 4

输出函数的重载

我们每次运行完的结果显示都是

ans =
complexS - 属性:

real: 4
imag: 4

这种形式，我们怎么能很简洁的显示x+yi这种格式呢？想不到吧disp这个函数也能重载，将类改为如下形式：

classdef complexS
    properties
        real,imag
    end
    methods
        function obj=complexS(real,imag)
            obj.real=real;
            obj.imag=imag;
        end
        % 显示
        function disp(obj)
            if obj.real==0
                switch true
                    case obj.imag==0,fprintf('%s','0');
                    case obj.imag>0,fprintf('%s',[num2str(obj.imag),'i']);
                    case obj.imag<0,fprintf('%s',[num2str(obj.imag),'i']);
                end
            else
                fprintf('%s',num2str(obj.real))
                switch true
                    case obj.imag==0
                    case obj.imag>0,fprintf('%s',['+',num2str(obj.imag),'i']);
                    case obj.imag<0,fprintf('%s',[num2str(obj.imag),'i']);
                end
            end
            fprintf('\\n');
        end
        % 加法
        function obj=plus(obj,arg)
            if isa(arg,'double')
                obj.real=obj.real+arg;
            else
                obj.real=obj.real+arg.real;
                obj.imag=obj.imag+arg.imag;
            end
        end
        % 减法
        function obj=minus(obj,arg)
            if isa(arg,'double')
                obj.real=obj.real-arg;
            else
                obj.real=obj.real-arg.real;
                obj.imag=obj.imag-arg.imag;
            end
        end
        % 一元减法
        function obj=uminus(obj)
            obj.real=-obj.real;
            obj.imag=-obj.imag;
        end
    end
end

这样不管是不加分号还是disp都是正常的复数：

disp(complexS(3,-4))

complexS(-1,-4)

3-4i

ans =
-1-4i

完整复数类

一个支持四则运算及一些简单运算的复数类，此例子只用于简单的类练习：

classdef complexS
    properties
        real,imag
    end
    methods
        function obj=complexS(real,imag)
            obj.real=real;
            obj.imag=imag;
        end
        % 显示
        function disp(obj)
            if obj.real==0
                switch true
                    case obj.imag==0,fprintf('%s','0');
                    case obj.imag>0,fprintf('%s',[num2str(obj.imag),'i']);
                    case obj.imag<0,fprintf('%s',[num2str(obj.imag),'i']);
                end
            else
                fprintf('%s',num2str(obj.real))
                switch true
                    case obj.imag==0
                    case obj.imag>0,fprintf('%s',['+',num2str(obj.imag),'i']);
                    case obj.imag<0,fprintf('%s',[num2str(obj.imag),'i']);
                end
            end
            fprintf('\\n');
        end
        % 加法
        function obj=plus(obj,arg)
            if isa(arg,'double')
                obj.real=obj.real+arg;
            else
                obj.real=obj.real+arg.real;
                obj.imag=obj.imag+arg.imag;
            end
        end
        % 减法
        function obj=minus(obj,arg)
            if isa(arg,'double')
                obj.real=obj.real-arg;
            else
                obj.real=obj.real-arg.real;
                obj.imag=obj.imag-arg.imag;
            end
        end
        % 一元减法
        function obj=uminus(obj)
            obj.real=-obj.real;
            obj.imag=-obj.imag;
        end
        % 乘法
        function obj=mtimes(obj,arg)
            if isa(arg,'double')
                obj.real=obj.real.*arg;
                obj.imag=obj.imag.*arg;
            else
                [obj.real,obj.imag]=...
                    deal(obj.real*arg.real-obj.imag*arg.imag,...
                         obj.real*arg.imag+obj.imag*arg.real);
            end
        end

        % 除法
        function obj=mrdivide(obj,arg)
            if isa(arg,'double')
                obj.real=obj.real./arg;
                obj.imag=obj.imag./arg;
            else
                [obj.real,obj.imag]=...
                    deal(obj.real*arg.real+obj.imag*arg.imag,...
                        -obj.real*arg.imag+obj.imag*arg.real);
                obj.real=obj.real./(arg.real.^2+arg.imag.^2);
                obj.imag=obj.imag./(arg.real.^2+arg.imag.^2);
            end
        end
        % 共轭
        function obj=conj(obj)
            obj.imag=-obj.imag;
        end
        % 模长
        function normval=norm(obj)
            normval=norm([obj.real,obj.imag]);
        end
    end
end

调用：

fprintf('\\n创建：a=')
a=complexS(3,4);
disp(a)

fprintf('\\n创建：b=')
b=complexS(1,-2);
disp(b)

fprintf('\\n加法：a+b=')
disp(a+b)

fprintf('\\n减法：a-b=')
disp(a-b)

fprintf('\\n乘法：a*b=')
disp(a*b)

fprintf('\\n除法：a/b=')
disp(a/b)

fprintf('\\n共轭：conj(a)=')
disp(conj(a))

fprintf('\\n模长：||a||=')
disp(norm(a))

创建：a=3+4i

创建：b=1-2i

加法：a+b=4+2i

减法：a-b=2+6i

乘法：a*b=11-2i

除法：a/b=-1+2i

共轭：conj(a)=3-4i

模长：||a||= 5

小作业：多项式类

请创建多项式类并具有基本的加减乘带余除法，积分求导等功能：

示例代码：

classdef polynom
    properties
        coe
    end
    methods
        function obj=polynom(coe)
            obj.coe=coe;
        end
% =========================================================================
% 输出 --------------------------------------------------------------------
        function disp(obj)
            if all(obj.coe==0)
            disp('0')
            else
            baseStr=char(32.*ones([1,length(obj.coe)*10]));
            for i=1:length(obj.coe)
                tStr='';
                if obj.coe(i)~=0
                    if obj.coe(i)>0
                        oStr='+';
                    else
                        oStr='';
                    end
                    nStr=num2str(obj.coe(i));
                    if i~=length(obj.coe)
                    if str2double(nStr)==1,nStr='';end
                    if str2double(nStr)==-1,nStr='-';end
                    end
                    if i==(length(obj.coe)-1)
                        tStr=[oStr,nStr,'x'];
                    else
                        tStr=[oStr,nStr,'x^',num2str(length(obj.coe)-i)];
                    end
                end
                ind=find(abs(baseStr)==32,1);
                baseStr(ind:ind+length(tStr)-1)=tStr;
            end
            baseStr(abs(baseStr)==32)=[];
            if strcmp(baseStr(end-2:end),'x^0'),baseStr(end-2:end)=[];end
            if strcmp(baseStr(1),'+'),baseStr(1)=[];end
            disp(baseStr)
            end
        end
% 加法 --------------------------------------------------------------------
        function obj=plus(obj,arg)
            if isa(arg,'double')
                tcoe=arg;
            else
                tcoe=arg.coe;
            end
            L1=length(obj.coe);
            L2=length(tcoe);
            bas以上是关于MATLAB | 面向对象编程基础 | 类的创建及运算符重载的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章 
 C++笔记--面向对象（OOP）编程基础--类的继承及多态
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 Python基础语法介绍：面向对象编程
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