提高MATLAB中分段函数的速度

我有一个小的分段函数，分析显示它占用了程序运行时间的60%。它经常被调用，因为它包含在一些积分中，我在代码中执行了很多积分

根据分析，它被调用了213560次，总共需要47.786秒，相当于每次调用约220微秒

我想给它传递一个数组，它应该返回一个数组，操作元素

我知道在Matlab中使用循环非常慢，应该避免，但我不知道如何将这种函数矢量化

function bottleradius = aux_bottle_radius(z_array)
%AUXBOTTLERADIUS Radius of aux bottle
%   This returns the radius of the aux bottle as a function of z. It works for all
%   heights of aux bottle, just remember to integrate over the right height
%   range
    bottleradius = zeros(size(z_array));
    for i = 1 : max(size(z_array))
        if z_array(i)<-30e-3
            %door cavity
            bottleradius(i) = 34e-3;
        elseif z_array(i)>=-30e-3 && z_array(i)<-20e-3
            %radiussing door cavity
            bottleradius(i) = 34e-3 + 10e-3 - sqrt((10e-3).^2 - (z_array(i)+30e-3).^2);
        elseif z_array(i)>=-20e-3 && z_array(i)<-10e-3
            %aluminium plate
            bottleradius(i) = 46e-3;
        elseif z_array(i)>=-10e-3 && z_array(i)<0e-3
            %radiussing aluminium plate to main bottle
            bottleradius(i) = 46e-3 + 10e-3 - sqrt((10e-3).^2 - (z_array(i)+10e-3).^2);
        elseif z_array(i)>=0e-3
            %top of Al plate, bottom of main bottle
            bottleradius(i) = 185e-3;
        else
            bottleradius(i) = 0;
        end
    end
end

函数瓶半径=辅助瓶半径（z_数组）
%aux瓶的AUXBOTTLERADIUS半径
%这将返回辅助瓶的半径作为z的函数。它适用于所有人
%aux瓶的高度，请记住在正确的高度上进行整合
%射程
半径=零（大小（z_数组））；
对于i=1:max（大小（z_数组））
如果z_数组（i）=-30e-3&&z_数组（i）=-20e-3&&z_数组（i）=-10e-3&&z_数组（i）=0e-3
%铝板顶部，主瓶底部
半径（i）=185e-3；
其他的
半径（i）=0；
终止
终止
终止

您可以使用

逻辑

运算符完全矢量化。您基本上可以用以下代码替换该代码：

function bottleradius = aux_bottle_radius(z_array)

%// Declare initial output array of all zeroes
bottleradius = zeros(size(z_array));

%// Condition #1 - Check for all values < -30e-3 and set accordingly
bottleradius(z_array < -30e-3) = 34e-3;

%// Condition #2 - Check for all values >= -30e-3 and < -20e-3 and set accordingly
ind = z_array >= -30e-3 & z_array < -20e-3;
bottleradius(ind) = 34e-3 + 10e-3 - sqrt((10e-3).^2 - (z_array(ind)+30e-3).^2);

%// Condition #3 - Check for all values >= -20e-3 and < -10e-3 and set accordingly
bottleradius(z_array >=-20e-3 & z_array < -10e-3) = 46e-3;

%// Condition #4 - Check for all values >= -10e-3 and < 0 and set accordingly
ind = z_array >=-10e-3 & z_array < 0;
bottleradius(ind) = 46e-3 + 10e-3 - sqrt((10e-3).^2 - (z_array(ind)+10e-3).^2);

%// Condition #5 - Check for all values >= 0 and set accordingly
bottleradius(z_array >= 0) = 185e-3;
end

函数瓶半径=辅助瓶半径（z_数组）
%//声明所有零的初始输出数组
半径=零（大小（z_数组））；
%//条件#1-检查所有值<-30e-3并进行相应设置
半径（z_阵列<-30e-3）=34e-3；
%//条件#2-检查所有值>=-30e-3和<-20e-3，并进行相应设置
ind=z_阵列>=-30e-3&z_阵列<-20e-3；
半径（ind）=34e-3+10e-3-sqrt（（10e-3）。^2-（z_阵列（ind）+30e-3）。^2；
%//条件#3-检查所有值>=-20e-3和<-10e-3，并进行相应设置
半径（z_阵列>=-20e-3和z_阵列<-10e-3）=46e-3；
%//条件#4-检查所有值>=-10e-3和<0，并进行相应设置
ind=z_数组>=-10e-3&z_数组<0；
半径（ind）=46e-3+10e-3-sqrt（（10e-3）。^2-（z_阵列（ind）+10e-3）。^2；
%//条件#5-检查所有大于等于0的值并进行相应设置
半径（z_阵列>=0）=185e-3；
终止

次要评论

0e-3

在精度方面没有任何意义。这与

0

基本相同，我在您的代码中对其进行了更改

注意，对于条件#2和#4，我预计算了一个

逻辑

数组，该数组指示我们需要访问

z_数组中相应值的位置

，以简化操作，并将

中的相同位置设置为所需的计算输出。对于其他条件，我不这样做，因为你只是将它们设置为一个常数

谢天谢地，您对条件#2和#4使用了元素操作符，因此无需更改这些条件的表达式

---

您可以使用

逻辑

运算符完全矢量化。您基本上可以用以下代码替换该代码：

function bottleradius = aux_bottle_radius(z_array)

%// Declare initial output array of all zeroes
bottleradius = zeros(size(z_array));

%// Condition #1 - Check for all values < -30e-3 and set accordingly
bottleradius(z_array < -30e-3) = 34e-3;

%// Condition #2 - Check for all values >= -30e-3 and < -20e-3 and set accordingly
ind = z_array >= -30e-3 & z_array < -20e-3;
bottleradius(ind) = 34e-3 + 10e-3 - sqrt((10e-3).^2 - (z_array(ind)+30e-3).^2);

%// Condition #3 - Check for all values >= -20e-3 and < -10e-3 and set accordingly
bottleradius(z_array >=-20e-3 & z_array < -10e-3) = 46e-3;

%// Condition #4 - Check for all values >= -10e-3 and < 0 and set accordingly
ind = z_array >=-10e-3 & z_array < 0;
bottleradius(ind) = 46e-3 + 10e-3 - sqrt((10e-3).^2 - (z_array(ind)+10e-3).^2);

%// Condition #5 - Check for all values >= 0 and set accordingly
bottleradius(z_array >= 0) = 185e-3;
end

函数瓶半径=辅助瓶半径（z_数组）
%//声明所有零的初始输出数组
半径=零（大小（z_数组））；
%//条件#1-检查所有值<-30e-3并进行相应设置
半径（z_阵列<-30e-3）=34e-3；
%//条件#2-检查所有值>=-30e-3和<-20e-3，并进行相应设置
ind=z_阵列>=-30e-3&z_阵列<-20e-3；
半径（ind）=34e-3+10e-3-sqrt（（10e-3）。^2-（z_阵列（ind）+30e-3）。^2；
%//条件#3-检查所有值>=-20e-3和<-10e-3，并进行相应设置
半径（z_阵列>=-20e-3和z_阵列<-10e-3）=46e-3；
%//条件#4-检查所有值>=-10e-3和<0，并进行相应设置
ind=z_数组>=-10e-3&z_数组<0；
半径（ind）=46e-3+10e-3-sqrt（（10e-3）。^2-（z_阵列（ind）+10e-3）。^2；
%//条件#5-检查所有大于等于0的值并进行相应设置
半径（z_阵列>=0）=185e-3；
终止

次要评论

0e-3

在精度方面没有任何意义。这与

0

基本相同，我在您的代码中对其进行了更改

注意，对于条件#2和#4，我预计算了一个

逻辑

数组，该数组指示我们需要访问

z_数组中相应值的位置

，以简化操作，并将

中的相同位置设置为所需的计算输出。对于其他条件，我不这样做，因为你只是将它们设置为一个常数

谢天谢地，您对条件#2和#4使用了元素操作符，因此无需更改这些条件的表达式

---

不需要对代码进行矢量化…同意@OSryx-需要进行矢量化。不需要这些嵌套的

if

语句。不需要对代码进行矢量化…同意@OSryx-需要进行矢量化。不需要这些嵌套的

if

语句。感谢接受！我很想知道你的加速有多快！谢谢-此代码将213560次调用的此函数的总执行时间缩短到15.28s，即每次调用71微秒~47秒，减少到~15.28秒，这是一个巨大的改进。谢谢分享！在我找到一个被标记为ArrayValue的积分后，我成功地将该函数所花费的总时间降到了10.28秒，而这个积分并不需要，甚至比我想象的还要好！谢谢你的接受！我很想知道你的加速有多快！谢谢-此代码将213560次调用的此函数的总执行时间缩短到15.28s，即每次调用71微秒~47秒，减少到~15.28秒，这是一个巨大的改进。谢谢分享！在我找到一个被标记为ArrayValue的积分后，我成功地将该函数所花费的总时间降到了10.28秒，而这个积分并不需要，甚至比我想象的还要好！