MATLAB画图函数.docx
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MATLAB画图函数
目录
MATLAB函数画图2
基本XY平面绘图命令2
Plot2
loglog2
semilogx2
semilogy2
axis3
xlabel3
ylabel3
title3
legend3
bar3
errorbar3
fplot3
polar3
hist3
rose3
stairs3
stem3
fill3
feather3
Compass3
quiver3
基本XYZ立体绘图命令5
mesh5
surf5
waterfall5
meshc6
surfc6
contour36
contour6
plot36
MATLAB的图视化功能6
MATLAB函数画图
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）。
本节将介绍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。
基本XY平面绘图命令
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;
%linspace（5,100,20）和5：
5：
100的区别在于前者已知元素总个数而不知道步长，后者已知步长不知元素个数，这两者的效果是一样的
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
====================================================
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）;
====================================================
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）
====================================================
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hist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:
====================================================
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）
====================================================
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）;
====================================================
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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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（0<p<m*n）
plot（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
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