如何在 m 的窗口中选择序列的 n 个元素？ （matlab）

Posted 2023-02-14

【中文标题】如何在 m 的窗口中选择序列的 n 个元素？ （matlab）

【英文标题】：How do I select n elements of a sequence in windows of m ? (matlab)

【发布时间】：2011-10-29 07:11:57

【问题描述】：

快速 MATLAB 问题。 在“m”的窗口中选择一定数量的元素“n”的最佳/最有效的方法是什么。换句话说，我想选择序列的前 50 个元素，然后是元素 10-60，然后是元素 20-70 等。 现在，我的序列是矢量格式（但这很容易改变）。

编辑： 我正在处理的序列太长而无法存储在我的 RAM 中。我需要能够创建窗口，然后调用我想要分析/执行另一个命令的窗口。

【问题讨论】：

如果窗口长度相同，则间隔为：1-50, 11-60, 21-70, ... 对吗？

是的，你是对的，它的 1-50、11-60、21-70 等。我的错。

【参考方案1】：

考虑以下矢量化代码：

x = 1:100;                                     %# an example sequence of numbers

nwind = 50;                                    %# window size
noverlap = 40;                                 %# number of overlapping elements
nx = length(x);                                %# length of sequence

ncol = fix((nx-noverlap)/(nwind-noverlap));    %# number of sliding windows
colindex = 1 + (0:(ncol-1))*(nwind-noverlap);  %# starting index of each

%# indices to put sequence into columns with the proper offset
idx = bsxfun(@plus, (1:nwind)', colindex)-1;   %'

%# apply the indices on the sequence
slidingWindows = x(idx)

结果（为简洁起见）：

slidingWindows =
     1    11    21    31    41    51
     2    12    22    32    42    52
     3    13    23    33    43    53
    ...
    48    58    68    78    88    98
    49    59    69    79    89    99
    50    60    70    80    90   100

事实上，代码改编自 Signal Processing Toolbox 中现已弃用的 SPECGRAM 函数（只需执行 edit specgram.m 即可查看代码）。

我省略了对序列进行零填充的部分，以防滑动窗口无法均匀划分整个序列（例如 x=1:105），但如果您需要该功能，您可以轻松地再次添加它们...

【参考方案2】：

您是否有足够的 RAM 在内存中存储 50×nWindow 数组？在这种情况下，您可以一次性生成窗口，然后对每一列应用您的处理

%# idxMatrix has 1:50 in first col, 11:60 in second col etc
idxMatrix = bsxfun(@plus,(1:50)',0:10:length(yourVector)-50); %'#

%# reshapedData is a 50-by-numberOfWindows array
reshapedData = yourVector(idxMatrix);

%# now you can do processing on each column, e.g.
maximumOfEachWindow = max(reshapedData,[],1);

【讨论】：

哎呀，感谢您发现这一点 - 我高估了可能的窗口数量 :)

这是我最初的想法，但运行后我意识到我的序列可能会变得相当长，而且我没有足够的 RAM 来将数组存储在内存中。

是否可以对窗口进行编号，例如调用“Window 13”，而不将其存储在 RAM 中？

@thepro22: 当然：窗口#13 是stepSize*(windowNumber-1)+(1:windowLength)，如果windowNumber 是13。stepSize 是开始之间的索引差（在你的情况下是10），windowLength 是数字窗口中的元素数（在您的情况下为 50）。

【参考方案3】：

您的问题描述存在小问题。你说你想“选择一个序列的前 50 个元素，然后选择 10-60 个元素……”；但是，这将转化为选择元素：

1-50 10-60 20-70 等

第一个序列应该是 0-10 以适应模式，这在 MATLAB 中当然没有意义，因为数组使用单索引。为了解决这个问题，下面的算法使用一个名为 startIndex 的变量来指示从哪个元素开始序列采样。

您可以通过构造索引数组以矢量化方式完成此操作。创建一个由每个序列的起始索引组成的向量。为了重用，我将序列的长度、序列开始之间的步长以及最后一个序列的开始作为变量。在您描述的示例中，序列的长度应为 50，步长应为 10，最后一个序列的开始取决于输入数据的大小和您的需求。

>> 开始索引 = 10; >> 序列大小 = 5; >> finalSequenceStart = 20;

创建一些示例数据：

>> 样本数据 = 兰迪 (100, 1, 28) 样本数据 = 第 1 至 18 列 8 53 10 82 82 73 15 66 52 98 65 81 46 44 83 9 14 18 第 19 至 28 列 40 84 81 7 40 53 42 66 63 30

创建序列起始索引的向量：

>> sequenceStart = startIndex:sequenceSize:finalSequenceStart 序列开始 = 10 15 20

创建一个索引数组以索引到数据数组中：

>> index = cumsum(ones(sequenceSize, length(sequenceStart))) 指数 = 1 1 1 2 2 2 3 3 3 4 4 4 5 5 5 >> 索引 = 索引 + repmat(sequenceStart, sequenceSize, 1) - 1 指数 = 10 15 20 11 16 21 12 17 22 13 18 23 14 19 24

最后，使用这个索引数组来引用数据数组：

>> 样本数据（索引） 答案= 98 83 84 65 9 81 81 14 7 46 18 40 44 40 53

【参考方案4】：

补充 Kerrek 的回答：如果您想循环执行，可以使用类似

n = 50
m = 10;
for i=1:m:length(v)
    w = v(i:i+n);
    % Do something with w
end

【参考方案5】：

使用(start : step : end)索引：v(1:1:50)、v(10:1:60)等。如果step为1，则可以省略：v(1:50)。