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Matlab中用类表示结构化数据

作者：互联网

目录 

用类表示结构化数据

将对象作为数据结构体

数据的结构

TensileData 类

创建实例并赋给数据

将属性限制为特定值

用构造函数简化接口

按需计算数据

显示 TensileData 对象

绘制应力对应变的图的方法

TensileData 类概要

用类表示结构化数据

将对象作为数据结构体

        以下示例定义用于存储具有特定结构的数据的类。使用一致的结构存储数据，从而更轻松地创建函数来操作数据。MATLAB® struct 可以包含说明特定数据元素的字段名称，这是一种有用的数据组织方式。但是，类可以定义数据存储（属性）和对该数据执行的操作（方法）。本示例说明了这些优点。

示例背景

        对于本示例，数据表示拉伸应力/应变测量值。这些数据用于计算各种材料的弹性模数。简而言之，应力是施加在材料上的力，应变是由此产生的形变。其比率决定材料的特性。虽然这种方法是一个大大简化了的流程，但足以满足本示例的目的。

数据的结构

下表说明了数据的结构。

数据

说明

Material

 char标识被测材料的类型的向量

SampleNumber

测试样本的编号

Stress

表示测试过程中施加给样本的应力的数值向量。

Strain

表示所施加应力对应值处应变的数值向量。

Modulus

定义受测材料弹性模数的数值，该数值由应力和应变数据计算得出

TensileData 类

        以下示例从类的简单实现开始，并以此实现为基础来说明特性如何增强类的有用性。该类的第一个版本仅提供数据存储。该类为每个必需的数据元素定义一个属性。

classdef TensileData
   properties
      Material
      SampleNumber
      Stress
      Strain
      Modulus
   end
end

创建实例并赋给数据

        以下语句将创建一个 TensileData 对象，并为其进行数据赋值：

td = TensileData;
td.Material = 'Carbon Steel';
td.SampleNumber = 001;
td.Stress = [2e4 4e4 6e4 8e4];
td.Strain = [.12 .20 .31 .40];
td.Modulus = mean(td.Stress./td.Strain);

类相对于结构体的优势

​        像处理任何 MATLAB 结构体一样处理 TensileData 对象（在以前的语句中为 td）。但是，相对于使用通用数据结构（例如 MATLAB struct），将特化数据结构体定义为类具有以下优势：

将属性限制为特定值

        可以通过定义属性 set 访问方法，将属性限制为特定值。MATLAB 每次设置属性值时都会调用 set 访问方法。

Material 属性 set 函数

        Material 属性 set 方法将属性的赋值限制为以下字符串之一：aluminum、stainless steel 或 carbon steel。将此函数定义添加到方法代码块中。

classdef TensileData
   properties
      Material
      SampleNumber
      Stress
      Strain
      Modulus
   end
   methods
      function obj = set.Material(obj,material)
         if (strcmpi(material,'aluminum') ||...
               strcmpi(material,'stainless steel') ||...
               strcmpi(material,'carbon steel'))
            obj.Material = material;
         else
            error('Invalid Material')
         end
      end
   end
end

        当尝试设置Material属性时，MATLAB在设置属性值之前会调用set.Material方法。如果该值与可接受值匹配，函数便将属性设置为该值。set方法中的代码可以直接访问属性，以避免递归调用属性 set 方法。

        例如：

td = TensileData;
td.Material = 'brass';
Error using TensileData/set.Material
Invalid Material

用构造函数简化接口

        通过添加一个构造函数来简化与 TensileData 类的接口，该构造函数：

        该构造函数是一个与类同名的方法。

methods
   function td = TensileData(material,samplenum,stress,strain)
      if nargin > 0
         td.Material = material;
         td.SampleNumber = samplenum;
         td.Stress = stress;
         td.Strain = strain;
      end
   end 
end

        使用以下语句创建一个完整填充了数据的 TensileData 对象：

td = TensileData('carbon steel',1,...
      [2e4 4e4 6e4 8e4],...
      [.12 .20 .31 .40]);

按需计算数据

        如果某个属性的值取决于其他属性的值，请使用 Dependent 特性定义该属性。MATLAB 不存储从属属性的值。当访问从属属性时，将使用从属属性 get 方法来确定属性值。当显示对象属性或作为显式查询的结果时，可以进行访问。

计算模数

        TensileData 对象不存储 Modulus 属性的值。构造函数没有 Modulus 属性值的输入参数。Modulus 的值：

        因此，最好仅在需要时计算 Modulus 属性的值。使用属性 get 访问方法计算 Modulus 的值。

Modulus 属性 get 方法

        Modulus 属性取决于 Stress 和 Strain，因此其 Dependent 特性为 true。将 Modulus 属性放在单独的 properties 代码块中，并设置 Dependent 特性。

        get.Modulus 方法计算并返回 Modulus 属性的值。

properties (Dependent)
   Modulus
end

        仅使用默认特性在 methods 代码块中定义属性 get 方法。

methods
   function modulus = get.Modulus(obj)
      ind = find(obj.Strain > 0);
      modulus = mean(obj.Stress(ind)./obj.Strain(ind));
   end
end

此方法在消除分母数据中的零后，计算应力与应变数据的平均比率。查询属性时，MATLAB 会调用

get.Modulus
的方法。例如：

td = TensileData('carbon steel',1,...
      [2e4 4e4 6e4 8e4],...
      [.12 .20 .31 .40]);
td.Modulus
ans =
  1.9005e+005

Modulus 属性 set 方法

        要设置 Dependent 属性的值，该类必须实现属性 set 方法。不需要允许显式设置 Modulus 属性。但您可以使用 set 方法提供自定义的错误消息。Modulus set 方法引用当前属性值，然后返回错误：

methods
   function obj = set.Modulus(obj,~)
      fprintf('%s%d\n','Modulus is: ',obj.Modulus)
      error('You cannot set the Modulus property');
   end
end

显示 TensileData 对象

        TensileData 类重载 disp 方法。此方法控制命令行窗口中的对象显示。disp 方法显示 Material、SampleNumber、Modulus 属性的值。它不显示 Stress 和 Strain 属性数据。这些属性包含在命令行窗口中不容易查看的原始数据。

        disp 方法使用fprintf 在命令行窗口中显示格式化的文本：

methods
   function disp(td)
      fprintf(1,...
         'Material: %s\nSample Number: %g\nModulus: %1.5g\n',...
         td.Material,td.SampleNumber,td.Modulus);
   end 
end

绘制应力对应变的图的方法

        查看应力/应变数据图有助于确定材料在所施加的拉力范围内的行为。TensileData 类会重载 MATLAB plot函数。

        plot 方法创建应力对应变数据的线性图，并添加标题和轴标签，从而生成一个拉力数据记录的标准化图：

methods
   function plot(td,varargin)
      plot(td.Strain,td.Stress,varargin{:})
      title(['Stress/Strain plot for Sample',...
         num2str(td.SampleNumber)])
      ylabel('Stress (psi)')
      xlabel('Strain %')
   end 
end

        该方法的第一个参数是包含数据的 TensileData 对象。该方法将参数的变量列表 (varargin) 直接传递给内置 plot 函数。TensileData plot 方法允许传递线条设定符参数或属性名称-值对组。

        例如：

td = TensileData('carbon steel',1,...
      [2e4 4e4 6e4 8e4],[.12 .20 .31 .40]);
plot(td,'-+b','LineWidth',2)

TensileData 类概要

示例代码讨论
classdef TensileData

值类支持对象的独立副本。

   properties
      Material
      SampleNumber
      Stress
      Strain
   end

参考数据结构

   properties (Dependent)
      Modulus
   end

查询时计算 Modulus。

   methods

有关方法的一般信息， 参考Oridinary Methods。

   function td = TensileData(material,samplenum,...
      stress,strain)
      if nargin > 0
         td.Material = material;
         td.SampleNumber = samplenum;
         td.Stress = stress;
         td.Strain = strain;
      end
   end

参考用构造函数简化接口。

参考类构造函数方法。

   function obj = set.Material(obj,material)
      if (strcmpi(material,'aluminum') ||...
         strcmpi(material,'stainless steel') ||...
         strcmpi(material,'carbon steel'))
         obj.Material = material;
      else
         error('Invalid Material')
      end
   end

限制 Material 属性的可能值。

function m = get.Modulus(obj) ind = find(obj.Strain > 0); m = mean(obj.Stress(ind)./obj.Strain(ind)); end

查询时计算 Modulus 属性。

   function obj = set.Modulus(obj,~)
      fprintf('%s%d\n','Modulus is: ',obj.Modulus)
      error('You cannot set Modulus property'); 
   end

为 Dependent Modulus 属性添加 set 方法。

   function disp(td)
      fprintf(1,'Material: %s\nSample Number: %g\nModulus: %1.5g\n',...
      td.Material,td.SampleNumber,td.Modulus)
   end

重载 disp 方法以显示特定属性。

   function plot(td,varargin)
      plot(td.Strain,td.Stress,varargin{:})
      title(['Stress/Strain plot for Sample',...
         num2str(td.SampleNumber)])
      ylabel('Stress (psi)')
      xlabel('Strain %')
   end

重载plot函数以接受 TensileData 对象和应力对应变的图。

   end
end

 展开类代码：



classdef TensileData
   properties
      Material
      SampleNumber
      Stress
      Strain
   end
   properties (Dependent)
      Modulus
   end
   
   methods
      function td = TensileData(material,samplenum,stress,strain)
         if nargin > 0
            td.Material = material;
            td.SampleNumber = samplenum;
            td.Stress = stress;
            td.Strain = strain;
         end
      end
      
      function obj = set.Material(obj,material)
         if (strcmpi(material,'aluminum') ||...
               strcmpi(material,'stainless steel') ||...
               strcmpi(material,'carbon steel'))
            obj.Material = material;
         else
            error('Invalid Material')
         end
      end
      
      function m = get.Modulus(obj)
         ind = find(obj.Strain > 0);
         m = mean(obj.Stress(ind)./obj.Strain(ind));
      end
      
      function obj = set.Modulus(obj,~)
         fprintf('%s%d\n','Modulus is: ',obj.Modulus)
         error('You cannot set Modulus property');
      end
      
      function disp(td)
         sprintf('Material: %s\nSample Number: %g\nModulus: %1.5g\n',...
            td.Material,td.SampleNumber,td.Modulus)
      end
      
      function plot(td,varargin)
         plot(td.Strain,td.Stress,varargin{:})
         title(['Stress/Strain plot for Sample ',...
            num2str(td.SampleNumber)])
         xlabel('Strain %')
         ylabel('Stress (psi)')
      end
   end
end

标签：结构化,end,Material,中用,Matlab,obj,td,Modulus,属性
来源： https://blog.csdn.net/jk_101/article/details/111247278