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将堆栈对象用作动态数组进行处理 - MATLAB开发。

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简介:
这里所实现的栈对象旨在解决动态数组问题的一个部分方案。 普遍已知,在 MATLAB 数组中添加元素通常效率较低,例如: ```matlab tic; v=[]; for i=1:1e5, v=[v,i]; end; toc; % O(n^2),大约 30 秒 tic; v=zeros(1e5,1); 对于 i=1:numel(v), v(i)=i; end; toc; % O(n),大约 0.004 秒 ``` 在某些应用程序中,数组的最终长度可能是不确定的。 为应对这种情况,一种有效的解决方案是利用栈对象。 栈是一种链式数据结构,其核心特征包括一个顶端元素和一个指向下层栈顶的指针。 在本例中,它被实现为一个嵌套的元胞数组:`s = {}` (表示空栈) 或 `s = {x, s1}`,其中 `s1` 代表另一个栈。 具体来说,`push(i, s)` 函数会将元素 `i` 添加到栈 `s` 的顶部。 最后,使用 `stack2mat(s, 1e5)` 函数将栈的内容转换为矩阵 `w`。 通过比较原始向量 `v` 和转换后的矩阵 `w` 的相等性 (`isequal(v, w)`) 可以验证该方法的正确性。

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  • Stack:使-MATLAB
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    本项目提供了一个在MATLAB中实现的堆栈类,该类采用动态数组的方式进行数据存储和管理,便于用户灵活处理各类数据结构问题。 这里实现的栈对象是动态数组问题的一种解决方案。众所周知,在 MATLAB 中将元素附加到数组通常是低效的(例如,向 nx1 向量添加一个新元素需要至少 n 次赋值)。可以通过以下代码示例来展示这种效率低下:`tic; v=[]; for i=1:1e5, v=[v,i]; end; toc; % O(n^2),大约 30 秒。另一种方式是预先分配数组,然后填充元素:`tic; v=zeros(1e5,1); for i=1:numel(v), v(i)=i; end;toc;%O(n),大约0.004秒。 在某些应用场景中,我们无法预知最终需要的数组大小。在这种情况下,可以使用栈对象作为解决方案之一。栈是一种数据结构,它包含一个指向顶部项目的指针和另一个指向下方堆栈顶部的指针(即链表)。在这里,我们将实现为嵌套元胞数组的形式:空栈表示为 `s = {}` 或者含有元素 x 和子栈 s1 的形式为 `s={x,s1}`。通过这种方式我们可以高效地添加或移除元素。 例如,在循环中向栈中逐个插入 1 到 100,000 的整数:`for i=1:1e5, s = push(i, s); end;`,然后可以将这个栈转换为矩阵形式 `w = stack2mat(s, 1e5)`。最后通过比较两者的相等性来验证实现的正确性:`isequal(v,w) % 返回 true 表明两者相同。`
  • 、静内存的
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    本文深入探讨了计算机科学中的重要概念——堆栈、静态及动态内存分配机制。通过解析它们的工作原理及其在程序设计中的应用,帮助读者全面理解这些核心知识。 在计算机内存中运行的程序通常被划分为几个关键区域: - 栈区(stack):由编译器自动管理分配与释放,主要用于存储函数参数值及局部变量。 - 堆区(heap):一般需要程序员手动进行内存申请和释放。若未及时释放,操作系统可能在程序结束后回收这部分内存空间。 - 全局/静态区(static):用于存放全局变量以及静态变量的值。已初始化的部分与未初始化部分分别存储于相邻区域中,并且通常由系统负责清理。 - 文字常量区(read-only data):包含程序中的所有字符串常量,这些数据在运行结束后也会被操作系统释放。 - 程序代码段(executable code):包含了函数的二进制形式。 内存布局大致如下: +------------------+ | 代码段 | | | +------------------+ | 数据端(静态和全局变量)| | | +------------------+ | 堆栈 | +------------------+ 程序运行时,这些区域共同作用以确保程序的正常执行。
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    cell2mat4obj 是一个MATLAB函数,用于将包含对象的单元数组转换成对象矩阵。此工具简化了数据结构处理,便于对大量对象进行操作和分析。 由于“cell2mat”不能支持包含元胞数组或对象的元胞数组,“cell2mat4obj”函数提供了一个解决方案来处理含有对象实例的情况。
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