Matlab 之 find()函数

Posted 2020-08-10 anzhiwu

　　当我第一次用matlab语言编写一个工程项目时，发现自己编写的脚本里循环特别多，导致编程效率很低，这让我特别苦恼。有一次导师让我阅读他编写的一个Matlab脚本，并按照新要求对其进行更改。我发现脚本里多次用到find()函数，猛然间豁然开朗，原来有大部分循环可以用find(）函数解决！对我而言，find()函数是我从Matlab小白开始进阶的标志，仅以此文，献给find()函数！

　　[1] find()函数基本功能

　　find()函数的基本功能是返回向量或者矩阵中不为0的元素的位置索引。

1 >> X = [1 0 4 -3 0 0 0 8 6];
2 >> ind = find(X)
3 
4 ind =
5 
6      1     3     4     8     9

　　其有多种用法，比如返回前k的不为0的元素：

1 >> ind = find(X,2)
2 
3 ind =
4 
5      1     3

　　也可以写成：

1 >> ind = find(X,2,‘first‘)
2 
3 ind =
4 
5      1     3

　　返回后k个不为0的元素：

1 >> ind = find(X,2,‘last‘)
2 
3 ind =
4 
5      8     9

　　若X是一个矩阵，索引该如何返回呢？

 1 >> X = [1 -3 0;0 0 8;4 0 6]
 2 
 3 X =
 4 
 5      1    -3     0
 6      0     0     8
 7      4     0     6
 8 
 9 >> ind = find(X)
10 
11 ind =
12 
13      1
14      3
15      4
16      8
17      9

　　这是因为在Matlab在存储矩阵时，是一列一列存储的，我们可以做一下验证:

1 >> X(4)
2 
3 ans =
4 
5     -3

　　假如你需要按照行列的信息输出该怎么办呢？

>> [r,c] = find(X)
r =
     1
     3
     1
     2
     3

c =
     1
     1
     2
     3
     3

　　如果你还需要输出具体的元素值：

 1 >> [r,c,v] = find(X)
 2 r =
 3      1
 4      3
 5      1
 6      2
 7      3
 8 
 9 c =
10      1
11      1
12      2
13      3
14      3
15 
16 v =
17      1
18      4
19     -3
20      8
21      6

　　[2] 进阶技巧

　　（1）find()函数的功能是找到向量或者矩阵中不为0的元素，那如果需要找到其中满足一定条件的元素，比如，等于4的元素该怎么办呢？

1 >> X = [1 0 4 -3 0 0 0 8 6];
2 >> ind = find(X == 4)
3 
4 ind =
5 
6      3

　　在Matlab中，有一个logical数据类型，和C++中的bool值相同。find()函数将logical值0也视为数值0，logical值1视为数值1，因此可以用上面的方法找到矩阵中满足一定条件的元素。

　　（2）在程序中，我们经常会以向量中是否包含某一元素为判断条件，比如X中是否有等于9的元素，这时也可以应用find()函数：

>> if isempty(find(X == 9))
        log = 0
    else
        log = 1
    end

log =
     0        

　　这里需要补充说明下，当输入中没有非0元素时，findf()返回一个空数组。

　　[3] 高级技巧

　　在进阶技巧（2）中，假如向量X的阶数很高，比如1000万维，如果我们用上面的方法，运行速度会很慢。仔细分析这个语句，我们其实并不希望找到X中等于9的全部元素，我们只想找到其中是否有等于9的元素，所以，我们只需作如下更改：

1 isempty(find(X == 9,1))

　　我们做一个小实验：

1 X = randi(100,1,10000000);
2 tic
3 for i = 1:100
4     isempty(find(X == 9));
5 end
6 toc

　　输出是：

1 Elapsed time is 1.954537 seconds.

　　更改后：

1 X = randi(100,1,10000000);
2 tic
3 for i = 1:100
4     isempty(find(X == 9,1));
5 end
6 toc

　　输出为：

1 Elapsed time is 0.757994 seconds.

　　运行效率约是原来的2.5倍。