是否可以在不循环的情况下对 Matlab 中的结构子字段数组进行平均？答案

【问题标题】：Is it possible to average across array of structure sub-fields in Matlab without looping?是否可以在不循环的情况下对 Matlab 中的结构子字段数组进行平均？
【发布时间】：2018-01-08 06:15:37
【问题描述】：

我有一个函数可以处理单个数据集，并将结果指标存储在数据集中，如下所示：

trial_data.output_metric_a.value_1 = 2;
...
trial_1 = trial_data;

此函数应用于许多不同的试验，并存储为数组结构：

% trial_1.output_metric_a.value_1 = 4
% trial_2.output_metric_a.value_1 = 2
trials = [trial_1 ; trial_2];

是否可以得到子字段值的平均值和标准差不循环数据结构？

理想情况下：

mean_trials = mean(trials)
mean_trials.output_metric_a.value_1 == 3 % true

解决这个问题的一个可能的循环实现可能是（显然这还有很多不足之处）：

output_metric_a_value_1 = [];
...

for i:length(trials)
    output_metric_a_value_1(end+1) = trials(i).output_metric_a.value_1; 
    ... % For each output metric and value
end

mean_trials.output_metric_a.value_1 = mean(output_metric_a_value_1);

【问题讨论】：

为了让您的问题更清楚，能否请您添加代码，包括您想用不带循环的代码替换的循环？
更新了一个可以工作的循环解决方案的例子，不幸的是这是站不住脚的，因为我有 256 个输出指标。
更好的解决方案（自 R2013 左右以来）是使用table。它更有效，因为每个表列都是一个数组。对数据应用各种操作也更容易。

标签： arrays matlab struct

【解决方案1】：

您可以将主结构转换为单元格，然后对内容进行操作：

% your data base:
trial_1.output_metric_a.value_1 = 4
trial_2.output_metric_a.value_1 = 2
trials = [trial_1 ; trial_2];

% convert to cell:
Ctrials=struct2cell(trials);
Atrials=[Ctrials{:}];
meanTrials=mean([Atrials.value_1])
meanTrials=
     3

【讨论】：

【解决方案2】：

特殊解决方案（非嵌套结构>数组）

如前所述，只针对一级结构字段（非嵌套）基本上可以选择单线：

sarr_mean = cellfun(@(fn) mean([sarr.(fn)]), fieldnames(sarr))

备注：在非嵌套的情况下，实际上不需要将结果数组分配回结构。如果需要，您可以类似于下面的完整解决方案进行操作。

完整解决方案（嵌套结构 > 嵌套结构）

但是，对于任意嵌套的数组，我建议使用如下函数：

% f... function handle
% s... nested struct array
function sarr_res = nestedSarrFun(f, s)
    if isstruct(s)
        % get fieldnames:
        fns = fieldnames(s);
        % get content:
        con = cellfun(@(fn) nestedSarrFun(f, [s.(fn)]), ...
                      fns, 'UniformOutput', false);
        % create return struct
        fnsCon = reshape([fns(:), con(:)]', [1,2*numel(fns)]);
        sarr_res = struct(fnsCon{:});
    else
        sarr_res = f(s);
    end
end

使用示例

定义示例结构数组并通过nestedSarrFun应用mean：

% define example struct array "sarr" with fields
%   .foo.bar1
%       .bar2
%   .dings
sarr = struct();
sarr(1).foo.bar1 = 2;
sarr(1).foo.bar2 = 7;
sarr(1).dings   = 1;
sarr(2).foo.bar1 = 5;
sarr(2).foo.bar2 = 5;
sarr(2).dings   = 2;

% apply mean to all nested fields:
sarr_mean = nestedSarrFun(@mean, sarr);

示例结果：

sarr_mean.foo.bar1 = 3.5
sarr_mean.foo.bar2 = 6
sarr_mean.dings = 1.5

【讨论】：

我的用例确实使用了多层嵌套结构，所以这是合适的解决方案。

【解决方案3】：

在 Matlab2017（我不确定旧版本）中，结构数组可以返回其结构字段的数组，如下所示：

struct1.x = 1;
struct2.x = 2;

% array of 2 structs:
struct_array = [struct1, struct2];

% array of field x of each struct:
[struct_array.x]

ans =

     1     2

在您的情况下，数据不在结构的字段中，而是在子字段output_metric_a 中。因此，您首先需要这样做两次：

trial1.output_metric_a.value_1 = 1;
trial2.output_metric_a.value_1 = 2;

trials = [trial1, trial2];

output_metric_a_array = [trials.output_metric_a];

value_1_array = [output_metric_a_array.value_1];

mean_of_value_1 = mean(value_1_array)

mean_of_value_1 =

    1.5000

【讨论】：