x=linspace(0,2*pi,60);
y=sin(x);
plot(x,y);
设定坐标轴范围
函数
m,n,p)
axis([02*pi-22]);
2、subplot
(1)subplot
该命令将当前图形窗口分成mKn个绘图区,即每行n个,共m行,区号按行
优先编号,且选定第p个区为当前活动区。
例5在一个图形窗口中同时绘制正弦、余弦、正切、余切曲线,程序为:
x=linspace(0,2*pi,60);
y=sin(x);
z=cos(x);
为系统内部常数
t=sin(x)./(cos(x)+eps);eps
ct=cos(x)./(sin(x)+eps);
subplot(2,2,1);分成2K2区域且指定1号为活动区
plot(x,y);
title('sin(x)');
axis([02*pi-11]);
subplot(2,2,2);
plot(x,z);
title('cos(x)');
axis([02*pi-11]);
subplot(2,2,3);
plot(x,t);
title('tangent(x)');
axis([02*pi-4040]);
subplot(2,2,4);
plot(x,ct);
title('cotangent(x)');
可以使用
axis([02*pi-4040]);
(2)多图形窗口需要建立多个图形窗口,绘制并保持每一个窗口的图形,令。
每执行一次figure命令,就创建一个新的图形窗口,若需要还可以返回该窗口的识别号码,称该号码为句柄。
题栏中,即图形窗口标题。
用户可通过句柄激活或关闭某图形窗口,title等许多命令也只对活动窗口有效。
(3)hold命令若在已存在图形窗口中用命令hold。
发出命令holdon础上,添加新绘制的图形。
阅读如下程序:
x=linspace(0,2*pi,60);
y=sin(x);
z=cos(x);
plot(x,y,'b');
holdon;
plot(x,z,'g');
axis([02*pi-11]);
legend('cos','sin');
holdoff
函数f(x)曲线函数则可自适应地对函数进行采样,能更好地反应函数的变化规律。
函数格式:
fplot(fname,lims,tol)
fname为函数名,其其系统默认值为sin(x)
figure命
该窗口自动为活动窗口,句柄显示在图形窗口的标而axis、xlabel、
plot命令继续添加新的图形内容,可使用图形保持
后,再执行plot命令,在保持原有图形或曲线的基
[sin(x),cos(x)]
(2)单对数坐标
以X轴为对数重新绘制上述曲线,程序为:
x=[0:
:
2*pi]
y=abs(1000*sin(4*x))+1semilogx(x,y);单对数X轴绘图命令同样,可以以Y轴为对数重新绘制上述曲线,程序为:
x=[0:
:
2*pi]
y=abs(1000*sin(4*x))+1
semilogy(x,y);单对数Y轴绘图命令
(3)极坐标图
函数polar(theta,rho)用来绘制极坐标图,theta为极坐标角度,rho为极坐标半径
例7绘制sin(2*0广cos(2*0)的极坐标图,程序为:
theta=[0:
:
2*pi];rho=sin(2*theta).*cos(2*theta);
polar(theta,rho);绘制极坐标图命令title('polarplot');
5、其它图形函数
除plot等基本绘图命令外,Matlab系统提供了许多其它特殊绘图函数,这里
举一些代表性例子,更详细的信息用户可随时查阅在线帮助,其对应的M-file文
目录下。
件存放在系统\matlab\toolbox\matlab
(1)、阶梯图形函数stairs(x,y)可以绘制阶梯图形,如下列程序段:
x=[:
:
];y=exp(-x.*x);
stairs(x,y);绘制阶梯图形命令title('stairsplot');
(2)、条形图形函数bar(x,y)可以绘制条形图形,如下列程序段将绘制条形图形x=[:
:
];
y=exp(-x.*x);bar(x,y);绘制条形图命令(3)、填充图形fill(x,y,'c')函数用来绘制并填充二维多边图形,x和y为二维多边形顶点坐
标向量。
字符'c'规定填充颜色,其取值前已叙述。
下述程序段绘制一正方形并以黄色填充:
x=[01100];正方形顶点坐标向量
绘制并以黄色填充正方形图
颜色向量
y=[00110];fill(x,y,'y');再如:
x=[0:
:
2*pi];y=sin(3*x);fill(x,y,[]);
Matlab系统可用向量表示颜色,通常称其为颜色向量。
基本颜色向量用[rgb]表示,即RGB颜色组合;以RGB为基本色,通过r,g,b在0~1范围内的不同取值可以组合出各种颜色。
6、三维绘图
1、plot3函数
最基本的三维图形函数为plot3,它是将二维函数plot的有关功能扩展到三维空间,用来绘制三维图形。
函数格式:
plot3(x1,y1,z1,c1,x2,y2,z2,c2,…)
其中x1,y1,z1…表示三维坐标向量,c1,c2…表示线形或颜色。
函数功能:
以向量x,y,z为坐标,绘制三维曲线。
例8绘制三维螺旋曲线,其程序为:
t=0:
pi/50:
10*pi;
y1=sin(t),y2=cos(t);plot3(y1,y2,t);
title('helix'),text(0,0,0,'origin');xlabel('sin(t)'),ylabel('cos(t)'),zlabel('t');
grid;
2、mesh函数
mesh函数用于绘制三维网格图。
在不需要绘制特别精细的三维曲面结构图时,可
以通过绘制三维网格图来表示三维曲面。
三维曲面的网格图最突出的优点是:
它较好地解决了实验数据在三维空间的可视化问题。
函数格式:
mesh(x,y,z,c)
其中x,y控制X和丫轴坐标,矩阵z是由(x,y)求得Z轴坐标,(x,y,z)组成了三维空间的网格点;c用于控制网格点颜色。
例9下列程序绘制三维网格曲面图x=[0:
:
2*pi];y=[0:
:
2*pi];
矩阵相乘
z=sin(y')*cos(x);mesh(x,y,z);
3、surf函数
surf用于绘制三维曲面图,各线条之间的补面用颜色填充。
surf函数和mesh函数的调用格式一致。
函数格式:
surf(x,y,z)其中x,y控制X和丫轴坐标,矩阵z是由X,y求得的曲面上Z轴坐标。
例10下列程序绘制三维曲面图形x=[0:
:
2*pi];y=[0:
:
2*pi];
矩阵相乘
z=sin(y')*cos(x);surf(x,y,z);
xlabel('x-axis'),ylabel('y-axis'),zlabel('z-label');title('3-Dsurf');
4、视点
视点位置可由方位角和仰角表示。
方位角又称旋转角为视点位置在XY平面上
的投影与X轴形成的角度,正值表示逆时针,负值表示顺时针。
仰角又称视角为XY平面的上仰或下俯角,正值表示视点在XY平面上方,负值表示视点在XY平面
下方。
从不同视点绘制三维图形的函数为view。
view(az,el)中的az为方位角,el为仰角。
通过系统提供的多峰函数peaks的绘制例子,可进一步说明视点对图形的影响,以及view(az,el)函数的使用。
例11不同视角图形p=peaks;系统提供的多峰函数subplot(2,2,1);
mesh(peaks,p);
view,30);指定子图1的视点title('azimuth=,elevation=30')subplot(2,2,2);
mesh(peaks,p);view(-17,60);指定子图2的视点title('azimuth=-17,elevation=60')subplot(2,2,3);
mesh(peaks,p);view(-90,0);指定子图3的视点title('azimuth=-90,elevation=0')subplot(2,2,4);
mesh(peaks,p);view(-7,-10);指定子图4的视点title('azimuth=-7,elevation=-10')
7、图形句柄
因此句柄就是图形对象系统将每一个对象按树图形窗口、坐标
在Matlab系统中,绘图命令产生的每一个部分称为图形对象,系统在创建每一个对象时,都为该对象分配唯一的一个值,称其为句柄,标识符。
对象、句柄以及图形对象等概念其实质是统一的,型层次结构组织起来,这些对象包括根对象,通常为计算机屏幕、系统、线条、曲面、文本串、用户界面控制等。
根对象可包含一个或多个图形窗口对象,而一个图形窗口对象又可包含一组或多组坐标系子对象,线条、文本等其它对象都是坐标系的子对象。
所有创建对象的函数当父对象不存在时,都会自动创建它。
计算机屏幕作为根对象自动建立,其句柄值为0。
而Hf_f=figure命令则建立
图形窗口对象,并返回它的句柄值给变量Hf_f。
图形窗口的句柄为一整数,并显示在该窗口的标题栏,其它图形对象的句柄为浮点数,Matlab提供了一系列与句柄操作有关的函数,如gcf、gca等。
为便于识别,用大写字母开头的变量表示句柄,如Hf_f等。
所有图形对象都具有控制对象显示的属性。
这些属性既包括对象的一般信息,如对象类型、对象的父对象及子对象等,也包括对象的一些特定信息,如坐标系对象的刻度等。
用户可以获取、设置对象属性,以达到控制对象的目的。
当创建一个对象时,系统用一组默认属性值定制对象,用户梢酝Uget命令获取这些属性值,
同时也可通过set命令重新设置对象属性。
set命令格式为:
set(H,'name,value,…)将图形对象H的name属性设置为value其中H为句柄,name为属性名,value为name的属性值。
如下列程序段就是通过属性来定制
用set命令可以方便地设置图形对象属性,图形。
H
设置正弦曲线线型与线宽为线宽属性。
x=[0:
:
4*pi];
H=plot(x,sin(x));返回正弦曲线句柄
set(H,'LineStyle','*','LineWidth',;
其中'LineStyle'为线型属性,'LineWidth'利用get(H)命令可以返回当前句柄H对象的属性。
键入命令:
get(H)系统返回当前图形对象的有关属性:
象H=get(0,'CurrentFigure')则返回根对象的'CurrentFigure'的属性值,即当前图形窗口的句柄,相当于函数gcf。
get(gcf,'Children')则返回当前坐标系对象的句柄;类似的操作用户可在使用Matlab的过程中不断积累。
句柄应用利用句柄操作的有关函数,用户可以查找、访问图形对象,以达到定制对象属性,改变对象显示效果的目的。
x=-pi:
pi/20:
pi;y=sin(x);z=cos(x);
plot(x,y,'r',x,z,'g');
获取正、余曲线句柄向量Hl_lines
Hl_lines=get(gca,'Children');
fork=1:
size(Hl_lines)
ifget(Hl_lines(k),‘Color')==[010][010]为绿颜色向量
Hl_green=Hl_lines(k)返回绿色线条句柄
end
end
四、实验习题
1.在[02n]范围内绘制二维曲线图y=sin(x)*cos(5x)。
解>>x=[0:
pi/100:
2*pi];
>>y=sin(x).*cos(5*x);
>>plot(y)
>>
2•在[02n]范围内绘制以丫轴为对数的二维曲线图。
y=|1000sin(4x)|+1
解>>x=[0:
pi/100:
2*pi];
>>y=abs(1000*sin(4*x))+1;
>>semilogy(x,y);
>>3.在[-62]范围内用plot和fplot函数分别绘制二维曲线图。
函数为y=3*xA2+2*x
>>symsxy;
x=[-6:
:
2];
y=3.*x.A2+2.*x;plot(y)
>>>>symsxy;
x=[-6:
:
2];
y=3.*x.A2+2.*x;
fplot(3*xA2+2.*x',[-62])
4.绘制z=sin(x)*cos(y)的三维网格和三维曲面图,x,y变化范围均为[02n]。
>>symsxy;
>>x=[0:
pi/100:
2*pi];
>>y=[0:
pi/100:
2*pi];
>>z=sin(x')*cos(y);
>>mesh(x,y,z);
>>symsxy;
>>x=[0:
pi/100:
2*pi];
>>y=[0:
pi/100:
2*pi];
>>z=sin(x')*cos(y);surf(x,y,z)
五、实验总结
请根据本次实验的内容写出实验总结,总结一下Matlab的数据可视化的特点及其基本操作。
(要求不少于300字)
实验总结
MATLAB自产生之日起就具有方便的数据可视化功能,以将向量和矩阵用图形表现出来,并且可以对图形进行标注和打印。
高层次的作图包括二维和三维的可视化、图象处理、动画和表达式作图。
可用于科学计算和工程绘图。
新版本的MATLAB对整个图
形处理功能作了很大的改进和完善,使它不仅在一般数据可视化软件都具有的功能(例如二维曲线和三维曲面的绘制和处理等)方面更加完善,而且对于一些其他软件所没有的功能(例如图形的光照处理、色度处理以及四维数据的表现等),MATLAB
同样表现了出色的处理能力。
同时对一些特殊的可视化要求,例如图形对话等,MATLAB也有相应的功能函数,保证了用户不同层次的要求。
另外新版本的MATLAB还着重在
图形用户界面(GUI)的制作上作了很大的改善,对这方面有特殊要求的用户也可以得到满足。
MATLAB基本绘图函数
plot:
xloglog:
xsemilogx:
xsemilogy:
x
轴和y轴均为线性刻度(Linearscale)
轴和y轴均为对数刻度(Logarithmicscale)轴为对数刻度,y轴为线性刻度轴为线性刻度,y轴为对数刻度