MATLAB所有画图函数.docx
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MATLAB所有画图函数
MATLAB不但擅长於矩阵相关的数值运算，也适合用在各种科学目视表示（Scientificvisualization）。
下面将介绍MATLAB基本xy平面及xyz空间的各项绘图命令，包含一维曲线及二维曲面的绘制、列印及存档。
plot是绘制一维曲线的基本函数，但在使用此函数之前，我们需先定义曲
线上每一点的x及y座标。
下例可画出一条正弦曲线：
closeall;x=linspace（0,2*pi,100）;%100个点的x座标
y=sin（x）;%对应的y座标
plot（x,y）;
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小整理：
MATLAB基本绘图函数
plot:
x轴和y轴均为线性刻度（Linearscale）
loglog:
x轴和y轴均为对数刻度（Logarithmicscale）
semilogx:
x轴为对数刻度，y轴为线性刻度
semilogy:
x轴为线性刻度，y轴为对数刻度
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若要画出多条曲线，只需将座标对依次放入plot函数即可：
plot（x,sin（x）,x,cos（x））;
若要改变颜色，在座标对后面加上相关字串即可：
plot（x,sin（x）,'c',x,cos（x）,'g'）;
若要同时改变颜色及图线型态（Linestyle），也是在座标对后面加上相
关字串即可：
plot（x,sin（x）,'co',x,cos（x）,'g*'）;
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小整理：
plot绘图函数的叁数
字元颜色字元图线型态
y黄色.点
k黑色o圆
w白色xx
b蓝色++
g绿色**
r红色-实线
c亮青色:
点线
m锰紫色-.点虚线
--虚线
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图形完成后，我们可用axis（[xmin,xmax,ymin,ymax]）函数来调整图轴的范
围：
axis（[0,6,-1.2,1.2]）;
此外，MATLAB也可对图形加上各种注解与处理：
xlabel（'InputValue'）;%x轴注解
ylabel（'FunctionValue'）;%y轴注解
title（'TwoTrigonometricFunctions'）;%图形标题
legend（'y=sin（x）','y=cos（x）'）;%图形注解
gridon;%显示格线
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我们可用subplot来同时画出数个小图形於同一个视窗之中：
subplot（2,2,1）;plot（x,sin（x））;
subplot（2,2,2）;plot（x,cos（x））;
subplot（2,2,3）;plot（x,sinh（x））;
subplot（2,2,4）;plot（x,cosh（x））;
MATLAB还有其他各种二维绘图函数，以适合不同的应用，详见下表。
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小整理：
其他各种二维绘图函数
bar长条图
errorbar图形加上误差范围
fplot较精确的函数图形
polar极座标图
hist累计图
rose极座标累计图
stairs阶梯图
stem针状图
fill实心图
feather羽毛图
compass罗盘图
quiver向量场图
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以下我们针对每个函数举例。
当资料点数量不多时，长条图是很适合的表示方式：
closeall;%关闭所有的图形视窗
x=1:
10;
y=rand（size（x））;
bar（x,y）;
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如果已知资料的误差量，就可用errorbar来表示：
下例以单位标准差来做资料的误差量：
x=linspace（0,2*pi,30）;
y=sin（x）;
e=std（y）*ones（size（x））;
errorbar（x,y,e）
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对于变化剧烈的函数，可用fplot来进行较精确的绘图，
会对剧烈变化处进行较密集的取样，如下例：
fplot（'sin（1/x）',[0.020.2]）;%[0.020.2]是绘图范围
====================================================
若要产生极座标图形，可用polar：
theta=linspace（0,2*pi）;
r=cos（4*theta）;
polar（theta,r）;
对于大量的资料，我们可用h
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ist来显示资料的分布情况和统计特性。
下面几个命令可用来验证randn产生的高斯乱数分：
x=randn（5000,1）;%产生5000个?
=0，?
=1的高斯乱数
hist（x,20）;%20代表长条的个数
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rose和hist很接近，只不过是将资料大小视为角度，资料个数视为距离：
x=randn（1000,1）;
rose（x）;
stairs可画出阶梯图：
x=linspace（0,10,50）;
y=sin（x）.*exp（-x/3）;
stairs（x,y）;
====================================================
stems可产生针状图，常被用来绘制数位讯号：
x=linspace（0,10,50）;
y=sin（x）.*exp（-x/3）;
stem（x,y）;
====================================================
stairs将资料点视为多边行顶点，并将此多边行涂上颜色：
x=linspace（0,10,50）;
y=sin（x）.*exp（-x/3）;
fill（x,y,'b'）;%'b'为蓝色
====================================================
feather将每一个资料点视复数，并以箭号画出：
theta=linspace（0,2*pi,20）;
z=cos（theta）+i*sin（theta）;
feather（z）;
====================================================
compass和feather很接近，只是每个箭号的起点都在圆点：
theta=linspace（0,2*pi,20）;
z=cos（theta）+i*sin（theta）;
compass（z）;
基本XYZ立体绘图命令
在科学目视表示（Scientificvisualization）中，三度空间的立体图是
一个非常重要的技巧。
本章将介绍MATLAB基本XYZ三度空间的各项绘图命
令。
mesh和plot是三度空间立体绘图的基本命令，mesh可画出立体网状图，
plot则可画出立体曲面图，两者产生的图形都会依高度而有不同颜色。
下列命令可画出由函数形成的立体网状图:
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x=linspace（-2,2,25）;%在x轴上取25点
y=linspace（-2,2,25）;%在y轴上取25点
[xx,yy]=meshgrid（x,y）;%xx和yy都是21x21的矩阵
zz=xx.*exp（-xx.^2-yy.^2）;%计算函数值，zz也是21x21的矩阵
mesh（xx,yy,zz）;%画出立体网状图
====================================================
surf和mesh的用法类似：
x=linspace（-2,2,25）;%在x轴上取25点
y=linspace（-2,2,25）;%在y轴上取25点
[xx,yy]=meshgrid（x,y）;%xx和yy都是21x21的矩阵
zz=xx.*exp（-xx.^2-yy.^2）;%计算函数值，zz也是21x21的矩阵
surf（xx,yy,zz）;%画出立体曲面图
为了方便测试立体绘图，MATLAB提供了一个peaks函数，可产生一个凹凸有
致的曲面，包含了三个局部极大点及三个局部极小点，其方程式为：
====================================================
要画出此函数的最快方法即是直接键入peaks：
peaks
z=3*（1-x）.^2.*exp（-（x.^2）-（y+1）.^2）...
-10*（x/5-x.^3-y.^5）.*exp（-x.^2-y.^2）...
-1/3*exp（-（x+1）.^2-y.^2）
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亦可对peaks函数取点，再以各种不同方法进行绘图~
meshz可将曲面加上围裙：
[x,y,z]=peaks;
meshz（x,y,z）;
axis（[-infinf-infinf-infinf]）;
====================================================
waterfall可在x方向或y方向产生水流效果：
[x,y,z]=peaks;
waterfall（x,y,z）;
axis（[-infinf-infinf-infinf]）;
====================================================
下列命令产生在y方向的水流效果：
[x,y,z]=peaks;
waterfall（x',y',z'）;
axis（[-infinf-infinf-infinf]）;
====================================================
meshc同时画出网状图与等高线：
[x,y,z]=peaks;
meshc（x,y,z）;
axis（[-infinf-infinf-infinf]）;
====================================================
surfc同时画出曲面图与等高线：
[x,y,z]=peaks;
surfc（x,y,z）;
axis（[-infinf-infinf-infinf]）;
====================================================
contour3画出曲面在三度空间中的等高线：
contour3（peaks,20）;
axis（[-infinf-infinf-infinf]）;
====================================================
contour画出曲面等高线在XY平面的投影：
contour（peaks,20）;
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plot3可画出三度空间中的曲线：
t=linspace（0,20*pi,501）;
plot3（t.*sin（t）,t.*cos（t）,t）;
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亦可同时画出两条三度空间中的曲线：
t=linspace（0,10*pi,501）;
plot3（t.*sin（t）,t.*cos（t）,t,t.*sin（t）,t.*cos
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第四章MATLAB的图视化功能
1.MATLAB的图视化概论
数据图视化能使人们用视觉器官直接感受到数据的许多内在本质。
因此，数据可视化是人们研究科学、认识世界所不可缺少的手段。
MATLAB不仅数值计算方面是一个优秀的科技应用软件，在数据可视化方面也具有上佳表现。
MATLAB具有二维、三维乃至四维的图形表现能力。
可以从线型、边界面、色彩、渲染、光线、视角等方面把数据的特征表现出来。
MATLAB的图视化功能是建立在一组“图形对象”的基础之上的。
“图形对象”的核心是图形的句柄（GranhicsHandle）操作。
MATLAB的有两个层次的绘图指令：
（1）底层（Low－leve）绘图指令：
是直接对句柄进行操作。
底层绘图指令控制和表现数据图形的能力比高层绘图指令强。
特点是灵活多变，较难掌握。
（2）高层（High－level）绘图指令：
建立在底层指令上的绘图指令。
最常用的是高层绘图指令。
高层绘图指令简单明了容易掌握，本章介绍高层绘图指令。
本章内容按“前易后难”的原则安排。
最常用的二个绘图指令是：
plot;mesh
2.二维图形
（1）plot函数
以下例子用来体会plot的基本的绘图原理。
例：
绘向量得折线图:
holdon
x=[2.3,4.3,3,4,4.9,1.5,2.8,4.6,5.5];
plot（x）
plot（x,'ro'）
注1：
plot绘图的基本素材是二维点组（x ｉ,y ｉ）（1=1,2,….n）。
二维点组（x ｉ,y ｉ）（1=1,2,….n）的定义形式：
*1）x=[2.3,4.3,3,4,4.9,1.5,2.8,4.6,5.5];
*2）y=0:
0.1:
5
这种定义方法，默认横坐标是自然数（1，2，3，4…..）
*3）t=0:
pi/100:
2*pi
x=sin（t）
*4）x=[1.5,2.3,2.8,3,4,4.3,4.6,4.9,5.5];
y=x.^2
这种定义方法，要注意自变量保持升序。
自变量与应变量的体积的一致。
注2：
plot绘图的基本原理是依（x ｉ,y ｉ）（1=1,2,….n）排列顺序用直线连接。
曲线光滑与否与点数相关。
holdoff
t=0:
pi/3:
2*pi;
x=sin（t）;
plot（t,x,'r-'）
holdon
t=0:
pi/5:
2*pi;
x=sin（t）;
plot（t,x,'b-'）
（1）坐标系定制
用于对坐标轴进行管理与控制，如刻度，外观，文字说明等
*1）坐标轴定制指令（axis）
'axis'用于对坐标轴刻度进行管理与控制。
指令形式与作用说明如下：
AXIS（[XMINXMAXYMINYMAX]）设置x-andy-axes刻度。
AXIS（[XMINXMAXYMINYMAXZMINZMAX]）设置x-andy-axes和z-axes刻度。
V=AXIS返回当前图形行向量的刻度设置[XMINXMAXYMINYMAX]或（[XMINXMAXYMINYMAXZMINZMAX]）。
AXISAUTO返回刻度设置的系统默认值
AXISTIGHT依数据设置刻度
AXISIJ设置坐标轴的原点在左上角
AXISXY设置坐标轴的原点在左下角
AXISEQUAL设置坐标轴的比例因子相等。
AXISIMAGE
AXISSQUARE
AXISNORMAL
AXISVIS3D
AXISOFF
AXISON
例：
XMIN=1;
XMAX=10;
YMIN=10;
YMAX=100;
AXIS（[XMINXMAXYMINYMAX]）
plot（[1,50,3,60,5,20,3]）
*2）其它坐标系:
polar
例1：
polar（THETA,RHO）
t=0:
0.1:
2*pi;
r=t;
polar（t,r）
例2:
对数-对数
t=0:
0.1:
2*pi;
r=t;
semilogx（t,r）
（2）
（3）图视效果强化
例：
加入格栅；坐标轴标志；文本说明等
clf;holdoff
t=linspace（0,pi*3,30）;
x=sin（t）;
holdon
y=cos（t）;
plot（t,x,'r-',t,y,'g-'）
grid%加入格栅
xlabel（'x轴'）
ylabel（'y轴'）
title（'正弦与余弦曲线'）
text（1,0,'正弦'）%text（x,y,'正弦'）
text（3,0,'余弦'）
legend（'sin（x）','cos（x）',3）
%LEGEND（'string',Pos）placesthelegendinthespecified,
%0=Automatic"best"placement（leastconflictwithdata）
%1=Upperright-handcorner（default）
%2=Upperleft-handcorner
%3=Lowerleft-handcorner
%4=Lowerright-handcorner
%-1=Totherightoftheplot
%按鼠表leftmousebutton拖legend到指定的位置
（2）子图
clf;holdoff
t=linspace（0,pi*3,30）;
x=sin（exp（t））;
subplot（2,2,2）%（n,m,p（0plot（t,x,'r-'）
y=exp（sin（t））;
subplot（2,2,3）
plot（t,y,'g-'）
（3）特殊二维图形
例：
误差图（errorbar）
clf;x=0:
0.1:
4;
y=zeros（size（x））;e=rand（size（x））;
yu=y+e;yd=y-e;
errorbar（x,y,e）
holdon
plot（x,yu,'r-'）;plot（x,yd,'r-'）;
（3）绘图工具
mmaxespropvalue…修改绘图坐标轴的属性
mmcxy（or）xy—mmcxy显示图上鼠标的x－y坐标
mmdrawpropvalue…在图上画直线
rnmfill（x，y，z，c，lb，ub）填充两条曲线间区域
mmgetxy（N）使用鼠标获取x－y坐标
mmlinepropvalue…修改所画线条的属性
mmtile平铺多图形窗口
mmtext（'optionaltext'）在图上放置或拖曳文本
mrnzoom用橡皮框缩放坐标轴
mmzapobject使用鼠标删除文本，线型或坐标轴
mmfontpropvalue修改文本字体属性
例：
clf;x=0:
0.1:
4;
y=zeros（size（x））;e=rand（size（x））;
yu=y+e;yd=y-e;
errorbar（x,y,e）
holdon
plot（x,yu,'r-'）;plot（x,yd,'r-'）;
yu
（1）=0;yu（41）=0;
fill（x,yu,'r'）;
yd
（1）=0;yd（41）=0;
fill（x,yd,'g'）;
3.三维图形
（1）plot3（三维直线函数）
以下例子用来体会plot3的基本的绘图原理。
例：
绘参数方程x=t;y=sin（t）;z=cos（t）的空间曲线
clf
t=0:
0.05:
100;
x=t;y=sin（t）;z=sin（2*t）;
plot3（x,y,z,'b:
'）
例：
空间划线：
clf
t=0:
0.1:
10;x=t;
y=0*ones（size（x））;z=sin（t）;
plot3（x,y,z,'r'）
holdon
z=0*ones（size（x））;
y=sin（t）;
plot3（x,y,z,'g'）
xlabel（'x'）;ylabel（'y'）;zlabel（'z'）;
（2）三维曲面网格图
例1：
划马鞍面：
clf
x=-4:
0.5:
4;
y=-4:
0.5:
4;
[U,V]=meshgrid（x,y）;
Z=-U.^4+V.^4-U.^2-V.^2-2*U*V;
mesh（Z）;
xlabel（'x'）;
ylabel（'y'）;
zlabel（'z'）;
注1：
meshgrid的含义，绘图的基础是网格，一个二元系矩阵[（x ｉ,y ｊ）]
holdoff
a=ones（9）;
a1=2*ones（5）;
a2=3*ones
（2）;
a（3:
7,3:
7）=a1;
a（5:
6,5:
6）=a2;
meshc（a）
例二：
peakS函数的图形：
peakS函数的表达式
z=3*（1-x）.^2.*exp（-（x.^2）-（y+1）.^2）
-10*（x/5-x.^3-y.^5）.*exp（-x.^2-y.^2）
-1/3*exp（-（x+1）.^2-y.^2）
clf;[x,y,z]=peaks（20）;p=peaks（20）;
subplot（2,2,1）;mesh（x,y,z）
subplot（2,2,2）;meshz（y,x,z）
subplot（2,2,3）;meshc（p）
subplot（2,2,4）;waterfall（p）
注1：
[x,y,z]=peaks（20）:
为变换角度带来方便。
见二图。
p=peaks（20）：
默认x,y,z的顺序给p赋值。
注2：
mesh;meshz;meshc;waterfall,表现上有区别。
注3：
peaks是演示函数。
MATLAB中有许多不同的演示函数，与演示程序（**demo.m）结合在一起。
如peaks图形演示函数
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