MATLAB Reshape: todo lo que debes saber

Llega un momento en la vida de cada científico e ingeniero cuando todo lo que vive y respira son procesos de entrada y salida. La naturaleza diseña de esta manera, por lo que, naturalmente, en todas las ciencias, las probabilidades de encontrar un proceso de entrada-salida son muy probables. En la esfera científica avanzada, a menudo hay una transición de los sistemas de visualización como representaciones físicas, a la visión de esos sistemas como sus gemelos virtuales matemáticos. MATLAB Reshape Array, es una herramienta que facilita la manipulación matemática de estos sistemas virtuales.

Tabla de contenido

• Introducción a la matriz de remodelación
• ¿Qué es la remodelación de MATLAB?
• Breve tutorial: remodelación de MATLAB
  • EJEMPLO 1
  • EJEMPLO 2
• CONCLUSIONES

Introducción a la matriz de remodelación

Con el tiempo, modelar cualquier sistema científico y de ingeniería será la norma para cualquier base matemática, científica o de ingeniería. Si usted es un ingeniero eléctrico que diseña una placa base, o un ingeniero de control de procesos que diseña un sistema de control para manejar las perturbaciones del sistema, o un ingeniero biológico que detecta si la alimentación de una especie de hongo A producirá o no el producto químico sintetizado deseado, en algún momento usted estará expuesto a sistemas que se alimentan y producen un resultado diferente. El intermediario en la conversión, se conoce como la función transformadora. En un sistema físico, la función transformadora suele ser un proceso, mientras que en la realidad virtual, la función transformadora es un algoritmo.

Cuando toma sistemas físicos y los modela con modelos matemáticos, las computadoras procesarán los datos como matrices matemáticas. Según la imagen de arriba, su información se convertirá en una matriz que representa los datos de entrada, y luego se convertirá en otra representación matemática a través de la función de transformación a la matriz que representa la función de salida. Los algoritmos de transformación serán facilitados por sistemas como MATLAB. Como usuario, simplemente necesita saber cómo activarlos. Como un sistema basado en matriz, MATLAB es útil para facilitar la remodelación de la matriz, que es el mecanismo que acabamos de describir anteriormente. En el tutorial a continuación, identificaremos la mejor manera de representar sus datos y luego los transformaremos en diferentes formatos.

Debido a que MATLAB tiene la tendencia de ser intensivo en código, con la práctica y con el tiempo simplemente se ajustará a la sintaxis del sistema. ¡Solo persiste y lo obtendrás! Dependiendo de las funciones con las que estés trabajando, generalmente hay más de una forma de escribir la misma función, o alternativamente, si hay dimensiones adicionales para agregar a la función, habrá adiciones al código primario.

Después de completar este tutorial, aprenderás:

1. Qué es la remodelación de MATLAB. Esta será una introducción a la sintaxis básica.
2. Cómo usar la remodelación de MATLAB. Una descripción detallada de un ejemplo simple, que luego se acumula en funciones más complejas que le permitirán utilizar la sintaxis en funciones matemáticas, científicas y de ingeniería personalizables más avanzadas.

Sin más preámbulos, ¡comencemos!

¿Qué es MATLAB Reshape?

MATLAB Reshape, es esa herramienta en MATLAB que permite que una matriz matemática de entrada se convierta en una matriz diferente, al tiempo que conserva los elementos de los datos originales. Por varias razones, como las que se detallan anteriormente, es muy posible que, como analista, sienta la necesidad de manipular sus datos para identificar cómo ciertas alimentaciones a un sistema afectarán el comportamiento descendente del sistema. A través de la sintaxis correcta, se puede determinar el resultado. MATLAB como sistema tiene dos medios principales a través de los cuales un usuario puede ejecutar la función. Estos son:

B = reshape (A, sz)

B = reshape (A, sz1, …, szN)

Dado que hay dos formas de facilitar la función de remodelación, veamos qué significan ambos. La primera función: B = remodelar (A, sz) es la función que utiliza para remodelar una función A, utilizando un vector de dimensionamiento. Este vector de dimensionamiento se denota con el código sz. B es la salida. La función se escribe de manera muy similar a una ecuación matemática, donde la variable de salida es la primera en la ecuación, y las funciones operativas se describen en el siguiente texto. Con B como la función deseada, A será la función de entrada o la variable dependiente, que se convertirá mediante el vector de dimensionamiento sz. La transformación continuará a través de los algoritmos MATLAB detrás de escena y determinará el resultado deseado de la operación.

La segunda operación: B = remodelar (A, sz1, …, szN) reestructura su función A, mediante una función de matriz. La matriz está definida por el rango sz1-por- … -por-szN. El usuario definirá las dimensiones individuales de la matriz. A medida que se procesan los datos, MATLAB generará la salida convertida. Como usuario, está ingresando código en el sistema, tiene un control de nivel superior de cómo se procesan sus datos. Si lo desea, debe elegir determinar el tamaño de dimensión de su matriz de conversión o hacer que MATLAB determine esta función por usted. Lo que MATLAB hará es asegurarse de que haya una buena coincidencia elemental entre la matriz A y su vector de tamaño asociado, sz.

Breve tutorial: remodelación de MATLAB

Por ahora, estoy seguro de que debes estar lleno de emoción. En tu mente, si eres un apasionado en tu campo, estarás listo para descubrir … “¿Cómo aplico toda esta teoría?” Saltaremos directamente al iniciar sesión en nuestro sistema MATLAB. Para este tutorial, la versión de MATLAB utilizada es la R2019a, pero siéntete libre de probar las versiones de prueba de la R2018b, así como la versión en línea de MATLAB, si desea probar las diferencias del sistema. Una vez que inicies sesión en MATLAB a través del acceso que elijas, ya sea tu licencia industrial o tu licencia educativa, conseguirás la siguiente pantalla:

A medida que el sistema le solicita que ingrese algún código, su enfoque principal estará en la Ventana de comandos en la esquina inferior derecha de su pantalla. Una vez que el sistema mismo haya producido la salida relevante, siéntase libre de usar las pestañas en la parte superior: PLOTS y APPS, para manipular su salida de datos. Podrá generar su salida gráfica allí, y presentar su salida como el profesional que es … o en el que se está convirtiendo. Trabajando desde el libro de MATLAB, comenzaremos con nuestro primer objetivo.

EJEMPLO 1:

Objetivo: remodelar un vector en una matriz

Desde la física, los vectores tienen magnitud y dirección, y las matrices tienden a ser funciones escalares. La pregunta nos pide que hagamos lo siguiente:

Reformar un vector de 1 por 10 en una matriz de 5 por 2.

A = 1:10; … (1)

B = reshape (A, [5,2])… (2)

Aplicando lo que aprendimos arriba, vemos que A, la matriz a convertir tiene las dimensiones de 1:10. Aplicando nuestra función de remodelación, aplicaremos el vector de dimensionamiento (5,2) para convertir la matriz 1 por 10 que es A, en una matriz 5 por 2. Después de ingresar las dos líneas de código en nuestro sistema, MATLAB genera el siguiente resultado:

Después de que MATLAB haga su magia, verás que los datos se convirtieron en la salida deseada. El proceso en sí mismo fue lo suficientemente directo, saltemos a un ejemplo de mayor intensidad. La siguiente pregunta en el libro de trabajo nos pide cambiar la forma de una matriz para tener un número específico de columnas. Si recuerda la sintaxis anterior, esto implicará esa función de sección, con la función de tamaño de vector personalizable.

EJEMPLO 2:

El objetivo es: remodelar una matriz cuadrada de 4 por 4 en una matriz que tenga 2 columnas. Especifique [] para la primera dimensión para permitir que la remodelación calcule automáticamente el número apropiado de filas.

El código del sistema se ingresa como se describe a continuación:

A = magic (4) … (1)

B = reshape (A, [], 2)… (2)

La salida del sistema MATLAB es la siguiente:

Vamos a diseccionar el código. El ejemplo anterior, nos dio la matriz mágica (4) en la primera línea de código. Esta matriz mágica es una donde la diagonal y las filas se suman para dar la misma suma. Luego instruimos al sistema utilizando la segunda línea de código para remodelar el vector. El vector de dimensionamiento elegido fue indicado por el indicador [], que permite a MATLAB determinar su número deseado de filas, mientras decide qué número de columnas generará el sistema. El resultado final es la matriz de 8 por 2 que se ve en la respuesta en la parte inferior de la ventana de comandos. Según lo determinado por el usuario, los elementos de A se conservaron, pero el orden de los datos se reorganizó según las instrucciones del usuario.

CONCLUSIONES

A medida que avanza en su viaje a MATLAB, será recibido por la oportunidad de convertir una serie de matrices en formatos alternativos. Si desea probar un sistema para detectar cualquier cambio en la salida en función de una condición de alimentación diferente, o simplemente desea aprender la sintaxis del sistema MATLAB para su propia educación científica y matemática personal, entonces, por todos los medios, explore el sistema. Con las matrices, como puede ver arriba, el poder para manipular los vectores y su salida está en tus manos. Usando cualquiera de las sintaxis de MATLAB descritas anteriormente, dominará el arte de optimizar o manipular sistemas de entrada-salida. ¡Feliz codificación!