Matlab稀疏矩阵

  MATLAB的矩阵有两种存储方式,完全存储方式和稀疏存储方式

  1.完全存储方式

  将矩阵的全部元素按列存储,矩阵中的全部零元素也存储到矩阵中。

  2.稀疏存储方式

  仅存储矩阵所有的非零元素的值及其位置,即行号和列号,显然这对于具有大量零元素的稀疏矩阵来说是十分有效的。

  设

  1 0 0 0

A= 0 5 0 0

  2 0 0 7

  是具有稀疏矩阵特征的矩阵,其完全存储方式是按列存储的全部12个元素

  1,0,2,0,5,0,0,0,0,0,0,7

  其稀疏存储方式如下:

  (1,1),1,(3,1),2,(2,2),5,(3,4),7

  括号内为元素的行列位置,后面为元素值。

  当矩阵非常的“稀疏”时,会有效的节省存储空间。

二、稀疏存储方式的产生

  1.将完全存储方式转化为稀疏存储方式

  A=sparse(S);将S矩阵转换为稀疏矩阵A;

  sparse(m,n);产生m*n的所有元素都为0的稀疏矩阵

  sparse(u,v,S);S为建立系数矩阵的非零元素,u(i),v(i)分别为S(i)的行和列下标,S,u,v为等长向量。

  [u,v,S]=find(A);返回矩阵A中非零元素的下标和元素,返回值可以作为sparse(u,v,S);的参数

  full(A);返回和稀疏存储方式A对应的完全存储方式。

  例如

X=[2,0,0,0,0;0,0,0,0,0;0,0,0,5,0;0,1,0,0,-1;0,0,0,0,-5]
A=sparse(X)
A=
(1,1) 2
(4,2) 1
(3,4) 5
(4,5) -1
(5,5) -5

  A就是X的稀疏存储方式。

  2.产生稀疏存储矩阵

  sparse可以讲完全存储方式转换为稀疏存储方式,那么,当使用稀疏矩阵时,要先产生完全存储方式的矩阵,然后再转换,这显然是不可取的,MATLAB有自己产生稀疏矩阵的函数spconvert:

  B=spconvert(A);A为一个m*3或m*4的矩阵,A的每一列的意义分别为:

  (i,1)第i非零元素所在行

  (i,2)第i非零元素所在列

  (i,3)第i非零元素的实部

  (i,4)第i非零元素的虚部