sprandn

稀疏正态分布随机矩阵

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语法

R = sprandn(S)

R = sprandn(m,n,density)

R = sprandn(m,n,density,rc)

R = sprandn(___,typename)

说明

R = sprandn(S) 创建一个稀疏矩阵，该矩阵具有与矩阵 S 相同的稀疏模式，但具有均值为 0 和方差为 1 的正态分布的随机项。

示例

R = sprandn(m,n,density) 创建一个随机的 m×n 稀疏矩阵，在区间 [0,1] 中 density 有大约 density*m*n 个正态分布的非零项。

示例

R = sprandn(m,n,density,rc) 创建一个矩阵，该矩阵还具有约等于 rc 的条件数倒数。矩阵 R 由秩为 1 的矩阵之和构成。

示例

R = sprandn(___,typename) 返回指定数据类型的稀疏矩阵。支持上述语法中的任何输入参量组合，且可指定数据类型。 (自 R2025a 起)

示例

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创建具有相同稀疏模式的稀疏矩阵

打开实时脚本

创建巴克敏斯特·富勒多面穹顶的连接图形的 60×60 稀疏邻接矩阵。绘制矩阵 S 的稀疏模式。

S = bucky;
spy(S)

Figure contains an axes object. The axes object with xlabel nz = 180 contains a line object which displays its values using only markers.

创建另一个稀疏矩阵 R，该矩阵具有与矩阵 S 相同的稀疏模式，但具有正态分布的随机项。绘制 R 的稀疏模式。

R = sprandn(S);
spy(R)

Figure contains an axes object. The axes object with xlabel nz = 180 contains a line object which displays its values using only markers.

指定密度

打开实时脚本

创建一个密度为 0.1 的随机 500×1000 稀疏矩阵。该矩阵有大约 0.1*500*1000 = 50000 个正态分布的非零项。

R = sprandn(500,1000,0.1);

显示矩阵 R 中非零元素的确切数量。

n = nnz(R)

n = 
47663

指定条件数倒数

打开实时脚本

创建一个随机的 50×100 稀疏矩阵，具有大约 0.2*50*100 = 1000 个正态分布的非零项。将矩阵的条件数倒数指定为 0.25。

R = sprandn(50,100,0.2,0.25);

显示矩阵 R 的条件数等于 1/0.25 = 4。

cond(full(R))

ans = 
4.0000

输入参数

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`S` — 输入矩阵
满矩阵 | 稀疏矩阵

输入矩阵，指定为满矩阵或稀疏矩阵。

`m` — 矩阵行数
非负整数

矩阵行数，指定为非负整数。

`n` — 矩阵列数
非负整数

矩阵列数，指定为非负整数。

`density` — 非零元素的密度
标量

非零元素的密度，指定为标量。density 必须在区间 [0,1] 内。

`rc` — 条件数倒数
标量 | 向量

条件数倒数，指定为标量或向量。rc 必须在区间 [0,1] 内。

如果 rc 是一个长度为 lr 的向量（其中 lr <= min(m,n)），则 R = sprandn(m,n,density,rc) 将 rc 作为其第一个 lr 奇异值，并且所有其他项均为零。在本例中，R 是由应用于包含给定奇异值的对角矩阵的随机平面旋转生成的。它具有大量拓扑和代数结构。

`typename` — 输出数据类型
`"double"` (默认) | `"single"`

自 R2025a 起

输出数据类型，指定为 "double" 或 "single"。

输出参量

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`R` — 输出矩阵
稀疏矩阵

输出矩阵，以稀疏正态分布随机矩阵形式返回。

限制

sprandn 用于生成密度较小的大型矩阵，如果 m*n 很小或 density 很大，则生成的非零值会比要求的少得多。

提示

sprandn 使用与 rand、randi 和 randn 函数相同的随机数生成器。您可以使用 rng 函数控制此生成器。

扩展功能

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GPU 数组
通过使用 Parallel Computing Toolbox™ 在图形处理单元 (GPU) 上运行来加快代码执行。

sprandn 函数支持 GPU 数组输入，但有以下用法说明和限制：

要在 GPU 上运行此函数并获得 gpuArray 输出，请使用以下任意语法：
- R = sprandn(S)，其中 S 是 gpuArray。
- R = sprandn(S,typename)，其中 S 是 gpuArray。 (自 R2025a 起)
- R = gpuArray.sprandn(S) .
- R = gpuArray.sprandn(m,n,density) .
- R = gpuArray.sprandn(___,typename)，其中 typename 除了支持上述两种语法中的输入参量组合外，还指定数据类型。 (自 R2025a 起)

有关详细信息，请参阅在 GPU 上运行 MATLAB 函数 (Parallel Computing Toolbox)。

分布式数组
使用 Parallel Computing Toolbox™ 在集群的组合内存中对大型数组进行分区。

用法说明和限制：

请参阅 distributed.sprandn (Parallel Computing Toolbox)。

版本历史记录

在 R2006a 之前推出

全部展开

R2025a: 创建单精度稀疏矩阵

您可以通过将 typename 参量指定为 "double" 或 "single" 来指定输出数据类型。

R2022a: 改进了生成随机稀疏矩阵时的性能

sprand 和 sprandn 函数在生成随机稀疏矩阵时，如果输出中非零元素的数量大于行数，则性能会得到提高。

例如，生成一个非零元素的密度为 10% 的 10000×10000 矩阵比上一版本快 2.5 倍。

function timingSprand
n = 1e4;
d = 0.1; 
rng default

tic
sprand(n,n,d);
toc
end

大致的执行时间是：

R2021b：2.7 秒

R2022a：1.1 秒

代码是在运行 Windows^® 10 的 Intel^® Xeon^® CPU W-2133 @ 3.60 GHz 测试系统上通过调用 timingSprand 函数进行计时的。

另请参阅

函数

sprand | sprandsym

sprandn

语法

说明

示例

创建具有相同稀疏模式的稀疏矩阵

指定密度

指定条件数倒数

输入参数

S — 输入矩阵 满矩阵 | 稀疏矩阵

m — 矩阵行数 非负整数

n — 矩阵列数 非负整数

density — 非零元素的密度 标量

rc — 条件数倒数 标量 | 向量

typename — 输出数据类型 "double" (默认) | "single"

输出参量

R — 输出矩阵 稀疏矩阵

限制

提示

扩展功能

GPU 数组 通过使用 Parallel Computing Toolbox™ 在图形处理单元 (GPU) 上运行来加快代码执行。

分布式数组 使用 Parallel Computing Toolbox™ 在集群的组合内存中对大型数组进行分区。

版本历史记录

R2025a: 创建单精度稀疏矩阵

R2022a: 改进了生成随机稀疏矩阵时的性能

另请参阅

函数

`S` — 输入矩阵
满矩阵 | 稀疏矩阵

`m` — 矩阵行数
非负整数

`n` — 矩阵列数
非负整数

`density` — 非零元素的密度
标量

`rc` — 条件数倒数
标量 | 向量

`typename` — 输出数据类型
`"double"` (默认) | `"single"`

`R` — 输出矩阵
稀疏矩阵

GPU 数组
通过使用 Parallel Computing Toolbox™ 在图形处理单元 (GPU) 上运行来加快代码执行。

分布式数组
使用 Parallel Computing Toolbox™ 在集群的组合内存中对大型数组进行分区。