数据可视化处理实验DOC.docx
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数据可视化处理实验DOC
科学计算与数据处理实验报告
学 号
姓 名
实验名称
数据可视化处理实验
实验目的
1、掌握MATLAB中二维曲线图、三维曲线图、三维曲面图的绘制方法
2、掌握MATLAB中常用统计图的绘制方法
3、熟悉MATLAB中三维图形常用编辑方法
4、了解MATLAB中动画的绘制方法
实验方案
1、离散数据可视化实验：
绘制离散函数
的图形，其中自变量的取值范围是（0,16）的整数。
y=1./（（n-3）.^2+1）-1./（（n-9）.^2+4）;plot（n,y,'*'）
2、二维曲线绘制实验：
设计实验演示验证plot、subplot、axis、set、legend、xlabel、ylabel、zlabel、title、text、grid、box、hold、plotyy、fplot等函数在绘制二维曲线中的功能和使用方法。
a）设置三个函数y,z,h均以x作为变量,验证函数plot,subplot,set,axis,并使用gridon为图形加网格,boxon加边框线。
b）设计函数y1=2e-0.5x和y2=cos（4πx）绘制其曲线，为其添加title（图形名称），label（x轴说明），ylabel（y轴说明），text（x,y,图形说明），legend（图例1,图例2,…）。
c）设计函数y1=0.2e-0.5xcos（4πx）和y2=2e-0.5xcos（πx），并在同一坐标内绘制曲线，验证holdon/off命令的切换。
d）设计函数x=exp（i*t）和y=[x;2*x;3*x]'在同一坐标中，绘制3个同心圆，并加坐标控制，并使用gridon加网格线，boxon加坐标边框，axisequal使坐标轴采用等刻度。
e）设计函数y1=0.2e-0.5xcos（4πx）和y2=2e-0.5xcos（πx），以不同标度在同一坐标内绘制曲线，验证函数plotyy。
f）设计函数f（x）=cos（tan（πx）），使用用flpot函数绘制其曲线。
3、三维曲线绘制实验：
设计实验演示验证plot3、mesh、surf等函数在绘制三维曲线、曲面中的功能和使用方法。
a）设计函数y=sin（t），x=cos（t），z=（t+1）.^t.*sin（t）.*cos（t），并使用plot3函数绘制这三个函数的曲线。
b）设计函数z=sin（x+sin（y））-x/10;，分别绘制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。
并使用函数surf绘制该函数图像
4、统计图绘制实验：
设计实验演示验证面域图（area）、
a）设计一个数组Y=[3,8,9,4,1;6,3,5,2,7;5,4,3,8,6]，使用area（x',Y',0）绘制相应的面域图。
直方图（bar、barh、bar3、bar3h）
设计一个数组Y=[3,7,2,5,1;3,7,5,2,1;5,4,1,2,5]，在同一个图中分别应用以下函数bar（x',Y','stacked'）bar3h（x',Y','grouped'）、bar3（x',Y','stacked'）、barh（x',Y','grouped'）画出相应的直方图。
b）饼图（pie、pie3）
设计一个数组a=[1,1.6,1.2,0.8,2.1]，在同一个图中分别应用以下函数pie（a,[10100]）、pie3（a,double（a==min（a）））画出相应的饼图。
c）散点图（scatter、scatter3、plotmatrix）：
函数scatter
设计函数Y=X.^2+rand（size（X）），使用函数scatter（X,Y）
以X中数据为横坐标，以Y中数据位纵坐标描绘散点图，点的形状默认使用圈。
函数scatter3
设计数组x=[4229042.634230585.024231384.964231773.634233028.584233296.714235869.684236288.29];y=[431695.4441585.8432745.6436933.7428734.4431946.3428705.0432999.5];z=[1.0191.0231.0111.0221.0201.0221.0221.023];
使用函数scatter3（x,y,z），绘制出相应的三围散点图。
d）plotmatrix
设计函数x=randn（100,2），并使用 plotmatrix（x） 绘制出相应的散点图
5、三维图形编辑（精细控制）实验：
设计实验演示验证用view、rotate、colordef、colormap、shading、light、lighting、material、surfl等函数对三维图形进行精细控制的方法。
a）使用z=peaks（20）;，将颜色填充设为默认色，使用surfl（z）验证函数surfl的功能。
b）使用z=peaks（20）;，将颜色填充设为默认色，背景设为白色，使用rotate（h,[-2,-2,0],20,[2,2,0]）;验证函数rotate的功能。
c）使用z=peaks（10）;，使用view（0,40）;验证函数view的功能。
6、动画绘制实验：
设计实验演示验证getframe与movie相结合绘制动画的方法。
a）首先设置创建山峰图形数据
b）绘制带光照的表面，限制绘图范围
c）旋转山峰,从1到360度,每一度捕捉一帧
d）view（-37.5+i,30）从水平-37.5+i度,垂直30度的方向看山峰
e）每从一个角度看到一张图像（帧）,就存储到m
f）movie（m）把刚才存到m里的图像连续播放一遍。
实验记录
1、离散数据可视化实验：
绘制离散函数
的图形，其中自变量的取值范围是（0,16）的整数。
n=1:
0.5:
16;
y=1./（（n-3）.^2+1）-1./（（n-9）.^2+4）;
plot（n,y,'*'）
2、二维曲线绘制实验：
设计实验演示验证plot
设置三个函数y,z,h均以x作为变量,验证函数plot,subplot,set,axis,并使用gridon为图形加网格,boxon加边框线。
x=0:
0.1:
5;
y=sin（x）;
z=cos（x）;
h=tan（x）;
subplot（2,1,1）;
plot（x,y）;
subplot（2,1,2）;
plot（x,z）;
axis（[04020]）;
h=plot（x,y）;
set（h,'color','b'）;
set（gca,'XGrid','on','YGrid','off'）;
set（gca,'color','g'）;
gridon
boxon
设计函数y1=2e-0.5x和y2=cos（4πx）绘制其曲线，为其添加title（图形名称），label（x轴说明），ylabel（y轴说明），text（x,y,图形说明），legend（图例1,图例2,…）。
x=0:
pi/100:
1*pi;
y1=2*exp（-0.5*x）;
y2=cos（4*pi*x）;
plot（x,y1,x,y2）
title（'xfrom0to2{\pi}'）;
xlabel（'VariableX'）;
ylabel（'VariableY'）;
text（0.8,1.5,'曲线y1=2e^{-0.5x}'）;
text（2.5,1.1,'曲线y2=cos（4{\pi}x）'）;
legend（‘y1’,’y2’）
设计函数y1=0.2e-0.5xcos（4πx）和y2=2e-0.5xcos（πx），并在同一坐标内绘制曲线，验证holdon/off命令的切换。
x=0:
pi/100:
2*pi;
y1=0.2*exp（-0.5*x）.*cos（4*pi*x）;
plot（x,y1）
holdon
y2=2*exp（-0.5*x）.*cos（pi*x）;
plot（x,y2）;
holdoff
设计函数x=exp（i*t）和y=[x;2*x;3*x]'在同一坐标中，绘制3个同心圆，并加坐标控制，并使用gridon加网格线，boxon加坐标边框，axisequal使坐标轴采用等刻度。
t=0:
0.01:
2*pi;
x=exp（i*t）;
y=[x;2*x;3*x]';
plot（y）
gridon;%加网格线
boxon;%加坐标边框
axisequal%坐标轴采用等刻度
设计函数y1=0.2e-0.5xcos（4πx）和y2=2e-0.5xcos（πx），以不同标度在同一坐标内绘制曲线，验证函数plotyy。
x=0:
pi/100:
2*pi;
y1=0.2*exp（-0.5*x）.*cos（4*pi*x）;
y2=2*exp（-0.5*x）.*cos（pi*x）;
plotyy（x,y1,x,y2）;
设计函数f（x）=cos（tan（πx）），使用用flpot函数绘制其曲线。
fplot（'cos（tan（pi*x））',[0,1],1e-4）
3、三维曲线绘制实验：
设计实验演示验证plot3、mesh、surf等函数在绘制三维曲线、曲面中的功能和使用方法。
设计函数y=sin（t），x=cos（t），z=（t+1）.^t.*sin（t）.*cos（t），并使用plot3函数绘制这三个函数的曲线。
t=0:
pi/100:
10*pi;
y=sin（t）;
x=cos（t）;
z=（t+1）.^t.*sin（t）.*cos（t）;
plot3（x,y,z）;
title（'Linein3-DSpace+++WEIMAN'）;
xlabel（'X'）;ylabel（'Y'）;zlabel（'Z'）;
gridon;
设计函数z=sin（x+sin（y））-x/10;，分别绘制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。
并使用函数surf绘制该函数图像
[x,y]=meshgrid（-7:
0.5:
7）;
z=sin（sqrt（x.^4+y.^4））./sqrt（x.^4+y.^4+eps）;
subplot（2,2,1）;
mesh（x,y,z）;
title（'mesh（x,y,z）+++weiman1'）
subplot（2,2,2）;
meshc（x,y,z）;
title（'meshc（x,y,z）+++weiman2'）
subplot（2,2,3）;
meshz（x,y,z）
title（'meshz（x,y,z）+++weiman3'）
subplot（2,2,4）;
surf（x,y,z）;
title（'surf（x,y,z）'）;
4、统计图绘制实验：
设计实验演示验证面域图（area）
x=-2:
2
Y=[3,8,9,4,1;6,3,5,2,7;5,4,3,8,6]%（3*5）的Y数组的
CS=flipud（cumsum（Y））
area（x',Y',0）
legend（'因素A','因素B','因素C'）
gridon,
colormap（'jet'）
title（'area+++weiman'）
直方图（bar、barh、bar3、bar3h）
x=-2:
2;
Y=[3,7,2,5,1;3,7,5,2,1;5,4,1,2,5];
subplot（2,2,1）
bar（x',Y','stacked'）
title（'bar+++weiman'）
xlabel（'x'）,ylabel（'\Sigmay'）,colormap（'jet'）
legend（'因素A','因素B','因素C'）
subplot（2,2,2）
bar3h（x',Y','grouped'）
title（'bar3h+++weiman'）
subplot（2,2,4）
bar3（x',Y','stacked'）
title（'bar3+++weiman'）
subplot（2,2,3）
barh（x',Y','grouped'）
title（'barh+++weiman'）
饼图（pie、pie3）
a=[1,1.6,1.2,0.8,2.1];
subplot（1,2,1）
pie（a,[10100]）
axisequal
title（'pie+++weiman'）
legend（'因素A','因素B','因素C','因素D','因素E'）
subplot（1,2,2）
pie3（a,double（a==min（a）））
colormap（jet）
title（'pie3+++weiman'）
legend（'因素A','因素B','因素C','因素D','因素E'）
散点图（scatter、scatter3、plotmatrix）
1.scatter（X,Y）
X=[1:
10];
Y=X.^2+rand（size（X））;
scatter（X,Y）
set（gca,'color','y'）;
title（'scatter+++weiman'）
函数scatter3
例子：
x=[4229042.634230585.024231384.964231773.634233028.584233296.714235869.684236288.29];
y=[431695.4441585.8432745.6436933.7428734.4431946.3428705.0432999.5];
z=[1.0191.0231.0111.0221.0201.0221.0221.023];
scatter3（x,y,z）
set（gca,'color','y'）;
title（'scatter3+++weiman'）
注：
x,y,z必须是等长度的数对（即三个等长的矢量）
Plotmatrix函数
x=randn（100,2）
plotmatrix（x）
5、三维图形编辑（精细控制）实验：
设计实验演示验证用view、rotate、colordef、colormap、shading、light、lighting、material、surfl等函数对三维图形进行精细控制的方法。
函数surfl功能
z=peaks（20）;
>> colordef white ;
>> colormap jet;
>> shading interp;
>> surfl（z）
title（'surfl+++weiman'）
函数rotate功能
z=peaks（20）;
subplot（1,2,1）;surf（z）;title（'Default+++weiman'）;subplot（1,2,2）;h=surf（z）;title（'Rotated+++weiman'）;rotate（h,[-2,-2,0],20,[2,2,0]）;
函数view功能
z=peaks（10）;
>> subplot（1,2,1）;surf（z）;title（'Default+++weiman'）;
>> subplot（1,2,2）;
>> subplot（1,2,2）;h=surf（z）;title（'view+++weiman'）;
>> view（0,40）;
6、动画绘制实验：
设计实验演示验证getframe与movie相结合绘制动画的方法。
%影片生成例子:
旋转一个三维表面绘图
[X,Y,Z]=peaks（50）;%创建山峰图形数据
surfl（X,Y,Z）%绘制带光照的表面
axis（[-1010-1010-1010]）%限制绘图范围
axisvis3doff%三维坐标修正,关闭坐标轴箭头
axisequal%等比例显示三维坐标
shadinginterp%加个影子美化
colormap（copper）%着色为铜色
fori=1:
360%旋转山峰,从1到360度,每一度捕捉一帧
view（-37.5+i,30）%从水平-37.5+i度,垂直30度的方向看山m（i）=getframe;%每从一个角度看到一张图像（帧）,就存储到m
end%每次看完,水平转动1度,直到1周360度;
cla%为播放影片清除坐标
movie（m）%把刚才存到m里的图像连续播放一遍,就是影片了.
实验总结
在本次实验中，分别学习了离散数据可视化实验、二维曲线图、三维曲线图、统计图绘制的绘制，以及三维图形编辑（精细控制）、动画绘制。
在离散数据可视化实验中，主要的收获是复习了实验1的内容，并初步接触到了画图函数plot；在二维曲线图的绘制中，主要使用到了单一的画图函数plot，将多个图绘制在同一个窗口中的subplot函数，并通过xlabel、ylabel、zlabel对图像的坐标轴进行说明，通过legend函数对图例进行说明，通过title对所画图进行添加标题说明，还有通过gridon/off进行网格的添加或者去除等。
在三维曲线图的绘制的实验中，主要使用plot3函数进行三围函数对呃设置，并使用绘制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。
并使用函数surf绘制该函数图像。
在统计图绘制的实验中主要学习了面域图、直方图（一维、三维直方图）、饼图（一维、三维）、散点图（scatter、scatter3、plotmatrix）的绘制。
在三维图形编辑（精细控制）的实验中，主要学习了在三维空间图中，对所绘图像视角、图像颜色、背景颜色、亮度等细节进行精细控制。
在动画绘制实验中，主要通过设计函数，验证学习了getframe与movie相结合绘制动画的方法。
在本次实验中，主要掌握了在MATLAB中二维曲线图、三维曲线图、三维曲面图的绘制方法、常用统计图的绘制方法、三维图形常用编辑方法、动画的绘制方法。
并且已完成实验，达到了实验目的。
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