MATLAB绘图功能大全Word文档格式.docx
《MATLAB绘图功能大全Word文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《MATLAB绘图功能大全Word文档格式.docx（16页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
x=[x;
x;
x]'
;
y=[y1;
y2;
y3]'
plot（x,y,x,cos（x））
x,y都是含有三列的矩阵，它们组成输入参数对，绘制三条曲线；
x和cos（x）又组成一对，绘制一条余弦曲线。
利用plot函数可以直接将矩阵的数据绘制在图形窗体中，此时plot函数将矩阵的每一列数据作为一条曲线绘制在窗体中。
如
A=pascal（5）
A=
1
1
2
3
4
5
1
6
10
15
20
35
5
15
35
70
plot（A）
3．含选项的plot函数
Matlab提供了一些绘图选项，用于确定所绘曲线的线型、颜色和数据点标记符号。
这些选项如表所示：
线型
颜色
标记符号
-实线
b蓝色
.
点
s方块
:
虚线
g绿色
o圆圈
d菱形
-.点划线
r红色
×
叉号
∨朝下三角符号
--双划线
c青色
+加号
∧朝上三角符号
m品红
*星号
<
朝左三角符号
y黄色
朝右三角符号
k黑色
p五角星
w白色
h六角星
例用不同的线型和颜色在同一坐标内绘制曲线及其包络线。
x=（0:
2*pi）'
y1=2*exp（-0.5*x）*[1,-1];
y2=2*exp（-0.5*x）.*sin（2*pi*x）;
x1=（0:
12）/2;
y3=2*exp（-0.5*x1）.*sin（2*pi*x1）;
plot（x,y1,'
k:
'
x,y2,'
b--'
x1,y3,'
rp'
）;
在该plot函数中包含了3组绘图参数，第一组用黑色虚线画出两条包络线，第二组用蓝色双划线画出曲线y，第三组用红色五角星离散标出数据点。
4．双纵坐标函数plotyy
在Matlab中，如果需要绘制出具有不同纵坐标标度的两个图形，可以使用plotyy函数，它能把具有不同量纲，不同数量级的两个函数绘制在同一个坐标中，有利于图形数据的对比分析。
使用格式为：
plotyy（x1,y1,x2,y2）。
x1,y1对应一条曲线，x2,y2对应另一条曲线。
横坐标的标度相同，纵坐标有两个，左边的对应x1,y1数据对，右边的对应x2,y2。
（二）绘制图形的辅助操作
绘制完图形以后，可能还需要对图形进行一些辅助操作，以使图形意义更加明确，可读性更强。
1．图形标注
在绘制图形时，可以对图形加上一些说明，如图形的名称、坐标轴说明以及图形某一部分的含义等，这些操作称为添加图形标注。
有关图形标注函数的调用格式为：
title（’图形名称’）（都放在单引号内）
xlabel（’x轴说明’）
ylabel（’y轴说明’）
text（x，y，’图形说明’）
legend（’图例1’，’图例2’，…）P190
其中，title、xlabel和ylabel函数分别用于说明图形和坐标轴的名称。
text函数是在坐标点（x，y）处添加图形说明。
（P88或用gtext命令）。
legend函数用于绘制曲线所用线型、颜色或数据点标记图例，图例放置在空白处，用户还可以通过鼠标移动图例，将其放到所希望的位置。
除legend函数外，其他函数同样适用于三维图形，在三维中z坐标轴说明用zlabel函数。
上述函数中的说明文字，除了使用标准的ASCII字符外，还可以使用LaTex（一种流行的数学排版软件）格式的控制字符，这样就可以在图形上添加希腊字符，数学符号和公式等内容。
在Matlab支持的LaTex字符串中，用/bf,/it,/rm控制字符分别定义黑体、斜体和正体字符，受LaTex字符串控制部分要加大括号{}括起来。
例如，text（0.3，0.5，’theusful{/bfMATLAB}’），将使MATLAB一词黑体显示。
一些常用的LaTex字符见表，各个字符可以单独使用也可以和其他字符及命令配合使用。
如text（0.3,0.5,’sin（{/omega}t+{/beta}）’）将得到标注效果。
标识符
符号
/alpha
/epsilon
/infty
/beta
/eta
/int
/gamma
/Gamma
/partial
/delta
/Delta
/leftarrow
/theta
/Theta
/rightarrow
/lambda
/Lambda
/downarrow
/xi
/Xi
/uparrow
/pi
/Pi
/div
/omega
/Omega
/times
/sigma
/Sigma
/pm
/phi
/Phi
/leq
/psi
/Psi
/geq
/rho
/tau
/neq
/mu
/zeta
/forall
/nu
/chi
/exists
2．坐标控制
在绘制图形时，Matlab可以自动根据要绘制曲线数据的范围选择合适的坐标刻度，使得曲线能够尽可能清晰的显示出来。
所以，一般情况下用户不必选择坐标轴的刻度范围。
但是，如果用户对坐标不满意，可以利用axis函数对其重新设定。
其调用格式为
axis（[xminxmaxyminymaxzminzmax]）
如果只给出前四个参数，则按照给出的x、y轴的最小值和最大值选择坐标系范围，绘制出合适的二维曲线。
如果给出了全部参数，则绘制出三维图形。
axis函数的功能丰富，其常用的用法有：
axisequal：
纵横坐标轴采用等长刻度
axissquare：
产生正方形坐标系（默认为矩形）
axisauto：
使用默认设置
axisoff：
取消坐标轴
axison：
显示坐标轴
还有：
给坐标加网格线可以用grid命令来控制，gridon/off命令控制画还是不画网格线，不带参数的grid命令在两种之间进行切换。
给坐标加边框用box命令控制。
和grid一样用法
例：
绘制分段函数，并添加图形标注。
（略）
3．图形保持
一般情况下，每执行一次绘图命令，就刷新一次当前图形窗口，图形窗口原有图形将不复存在，如果希望在已经存在的图形上再继续添加新的图形，可以使用图形保持命令hold。
holdon/off命令是保持原有图形还是刷新原有图形，不带参数的hold命令在两者之间进行切换。
例：
4．图形窗口分割
在实际应用中，经常需要在一个图形窗口中绘制若干个独立的图形，这就需要对图形窗口进行分割。
分割后的图形窗口由若干个绘图区组成，每一个绘图区可以建立独立的坐标系并绘制图形。
同一图形窗口下的不同图形称为子图。
Matlab提供了subplot函数用来将当前窗口分割成若干个绘图区，每个区域代表一个独立的子图，也是一个独立的坐标系，可以通过subplot函数激活某一区，该区为活动区，所发出的绘图命令都是作用于该活动区域。
调用格式：
subplot（m，n，p）
该函数把当前窗口分成m×
n个绘图区，m行，每行n个绘图区，区号按行优先编号。
其中第p个区为当前活动区。
每一个绘图区允许以不同的坐标系单独绘制图形。
三．绘制二维图形的其他函数
1．其他形式的线性直角坐标图
在线性直角坐标中，其他形式的图形有条形图、阶梯图、杆图和填充图等，所采用的函数分别为：
bar（x，y，选项）
选项在单引号中
stairs（x，y，选项）
stem（x，y，选项）
fill（x1，y1，选项1，x2，y2，选项2，…）
前三个函数和plot的用法相似，只是没有多输入变量形式。
fill函数按向量元素下标渐增次序依次用直线段连接x，y对应元素定义的数据点。
例5-8：
分别以条形图、填充图、阶梯图和杆图形式绘制曲线
x=0:
0.35:
7;
y=2*exp（-0.5*x）;
subplot（2,2,1）;
bar（x,y,'
g'
title（'
）'
axis（[0,7,0,2]）;
subplot（2,2,2）;
fill（x,y,'
r'
subplot（2,2,3）;
stairs（x,y,'
b'
subplot（2,2,4）;
stem（x,y,'
k'
2．极坐标图
polar函数用来绘制极坐标图，调用格式为：
polar（theta，rho，选项）
其中，theta为极坐标极角，rho为极径，选项的内容和plot函数相似。
例5-9：
绘制的极坐标图
theta=0:
0.01:
rho=sin（3*theta）.*cos（5*theta）;
polar（theta,rho,'
3．对数坐标图
在实际应用中，经常用到对数坐标，Matlab提供了绘制对数和半对数坐标曲线的函数，其调用格式为：
semilogx（x1，y1，选项1，x2，y2，选项2，…）
semilogy（x1，y1，选项1，x2，y2，选项2，…）
loglog（x1，y1，选项1，x2，y2，选项2，…）
这些函数中选项的定义和plot函数完全一样，所不同的是坐标轴的选取。
semilogx函数使用半对数坐标，x轴为常用对数刻度，而y轴仍保持线性刻度。
semilogy恰好和semilogx相反。
loglog函数使用全对数坐标，x、y轴均采用对数刻度。
略
4．对函数自适应采样的绘图函数
5．其他形式的二维图形
二．三维绘图
（一）绘制三维曲线的基本函数
最基本的三维图形函数为plot3，它将二维绘图函数plot的有关功能扩展到三维空间，可以用来绘制三维曲线。
其调用格式为：
plot3（x1，y1，z1，选项1，x2，y2，z2，选项2，…）
其中每一组x，y，z组成一组曲线的坐标参数，选项的定义和plot的选项一样。
当x，y，z是同维向量时，则x，y，z对应元素构成一条三维曲线。
当x，y，z是同维矩阵时，则以x，y，z对应列元素绘制三维曲线，曲线条数等于矩阵的列数。
例513绘制空间曲线
该曲线对应的参数方程为
t=0:
pi/50:
x=8*cos（t）;
y=4*sqrt
（2）*sin（t）;
z=-4*sqrt
（2）*sin（t）;
plot3（x,y,z,'
p'
Linein3-DSpace'
text（0,0,0,'
origin'
xlabel（'
X'
ylabel（'
Y'
zlabel（'
Z'
grid;
（二）三维曲面
1．平面网格坐标矩阵的生成
当绘制z=f（x,y）所代表的三维曲面图时，先要在xy平面选定一矩形区域，假定矩形区域为D＝[a,b]×
[c,d]，然后将[a,b]在x方向分成m份，将[c,d]在y方向分成n份，由各划分点做平行轴的直线，把区域D分成m×
n个小矩形。
生成代表每一个小矩形顶点坐标的平面网格坐标矩阵，最后利用有关函数绘图。
产生平面区域内的网格坐标矩阵有两种方法：
利用矩阵运算生成。
x=a:
dx:
b;
y=（c:
dy:
d）’;
X=ones（size（y））*x;
Y=y*ones（size（x））;
经过上述语句执行后，矩阵X的每一行都是向量x，行数等于向量y的元素个数，矩阵Y的每一列都是向量y，列数等于向量x的元素个数。
利用meshgrid函数生成；
y=c:
d;
[X,Y]=meshgrid（x,y）;
语句执行后，所得到的网格坐标矩阵和上法，相同，当x=y时，可以写成meshgrid（x）
2．绘制三维曲面的函数
Matlab提供了mesh函数和surf函数来绘制三维曲面图。
mesh函数用来绘制三维网格图，而surf用来绘制三维曲面图，各线条之间的补面用颜色填充。
mesh（x，y，z，c）
surf（x，y，z，c）
一般情况下，x，y，z是维数相同的矩阵，x，y是网格坐标矩阵，z是网格点上的高度矩阵，c用于指定在不同高度下的颜色范围。
c省略时，Matlab认为c=z，也即颜色的设定是正比于图形的高度的。
这样就可以得到层次分明的三维图形。
当x，y省略时，把z矩阵的列下标当作x轴的坐标，把z矩阵的行下标当作y轴的坐标，然后绘制三维图形。
当x，y是向量时，要求x的长度必须等于z矩阵的列，y的长度必须等于必须等于z的行，x，y向量元素的组合构成网格点的x，y坐标，z坐标则取自z矩阵，然后绘制三维曲线。
例515用三维曲面图表现函数：
为了便于分析三维曲面的各种特征，下面画出3种不同形式的曲面。
%program1
0.1:
[x,y]=meshgrid（x）;
z=sin（y）.*cos（x）;
mesh（x,y,z）;
x-axis'
）,ylabel（'
y-axis'
）,zlabel（'
z-axis'
mesh'
pause;
%program2
surf（x,y,z）;
surf'
%program3
plot3（x,y,z）;
plot3-1'
程序执行结果分别如上图所示。
从图中可以发现，网格图（mesh）中线条有颜色，线条间补面无颜色。
曲面图（surf）的线条都是黑色的，线条间补面有颜色。
进一步观察，曲面图补面颜色和网格图线条颜色都是沿z轴变化的。
用plot3绘制的三维曲面实际上由三维曲线组合而成。
可以分析plot（x’，y’，z’）所绘制的曲面的特征。
例516绘制两个直径相等的圆管相交的图形。
m=30;
z=1.2*（0:
m）/m;
r=ones（size（z））;
theta=（0:
m）/m*2*pi;
x1=r'
*cos（theta）;
y1=r'
*sin（theta）;
%生成第一个圆管的坐标矩阵
z1=z'
*ones（1,m+1）;
x=（-m:
2:
x2=x'
y2=r'
z2=r'
surf（x1,y1,z1）;
%绘制竖立的圆管
axisequal,axisoff
holdon
surf（x2,y2,z2）;
%绘制平放的圆管
title（'
两个等直径圆管的交线'
holdoff
例517分析由函数构成的曲面形状与平面z=a的交线。
此外，还有两个和mesh函数相似的函数，即带等高线的三维网格曲面函数meshc和带底座的三维网格曲面函数meshz，其用法和mesh类似。
不同的是，meshc还在xy平面上绘制曲面在z轴方向的等高线，meshz还在xy平面上绘制曲面的底座。
surf函数也有两个类似的函数，即具有等高线的曲面函数surfc和具有光照效果的曲面函数surfl。
例518在xy平面内选择[-8,8]×
[－8,8]绘制函数，
[x,y]=meshgrid（-8:
0.5:
8）;
z=sin（sqrt（x.^2+y.^2））./sqrt（x.^2+y.^2+eps）;
meshc（x,y,z）;
meshc'
meshz（x,y,z）;
meshz'
surfc（x,y,z）;
surfc'
surfl（x,y,z）;
surfl'
3．标准三维曲面
Matlab提供了一些函数用于绘制标准三维曲面，这些函数可以产生相应的绘图数据，常用于三维图形的演示。
如，sphere函数和cylinder函数分别用于绘制三维球面和柱面。
sphere函数的调用格式为：
[x,y,z]=sphere（n）;
该函数将产生（n+1）×
（n+1矩阵x，y，z。
采用这三个矩阵可以绘制出圆心位于原点、半径为1的单位球体。
若在调用该函数时不带输出参数，则直接绘制所需球面。
n决定了球面的圆滑程度，其默认值为20。
若n值取的比较小，则绘制出多面体的表面图。
cylinder函数的调用格式为：
[x，y，z]＝cylinder（R，n）
其中R是一个向量，存放柱面各个等间隔高度上的半径，n表示在圆柱圆周上有n个间隔点，默认有20个间隔点。
如：
cylinder（3）生成一个圆柱，cylinder（[10，1]）生成一个圆锥。
而t=0:
4*pi;
R=sin（t）;
cylinder（R,30）;
生成一个正弦圆柱面。
另外Matlab还提供了一个peaks函数，称为多峰函数，常用于三维曲面的演示。
该函数可以用来生成绘图数据矩阵，矩阵元素由函数：
在矩形区域[－33]×
[－33]的等分网格点上的函数值确定。
z=peaks（30）
将生成一个30×
30矩阵，
例519绘制标准三维曲面图形
pi/20:
[x,y,z]=cylinder（2+sin（t）,30）;
subplot（1,3,1）;
subplot（1,3,2）;
[x,y,z]=sphere;
subplot（1,3,3）;
[x,y,z]=peaks（30）;
3．其他三维图形。
在介绍二维图形时，曾经提到条形图、杆图、饼图和填充图等特殊图形，它们还可以以三维形式出现，其函数分别为bar3，stem3，pie3和fill3。
bar3绘制三维条形图，常用格式为：
bar3（y）；
bar3（x，y）
在第一种格式中，y的每个元素对应于一个条形。
第二种格式在x指定的位置上绘制y中元素的条形图。
stem3函数绘制离散序列数据的三维杆图，常用格式为：
stem3（z）
stem3（x，y，z）
第一种格式将数据序列z表示为从xy平面向上延伸的杆图，x和y自动生成。
第二种格式在x和y指定的位置上绘制数据序列z的杆图，x，y，z的维数要相同。
pie3函数绘制三维饼图，常用格式为：
pie3（x）
x为向量，用x中的数据绘制一个三维饼图。
fill3函数可在三维空间内绘制出填充过的多边形，常用格式为：
fill3（x，y，z，c）
用x，y，z做多边形的顶点，而c指定了填充的颜色。
例520绘制三维图形。
1绘制魔方阵的三维条形图2以三维杆图形式绘制曲线y=2sinx
3已知x＝[2347,1827,2043,3025]，绘制三维饼图
4用随机的顶点坐标值画出5个黄色三角形
bar3（magic（4））;
y=2*sin（0:
pi/10:
2*pi）;
stem3（y）;
pie3（[2347,1827,2043
升级会员 