第04讲MATLAB绘二维图.docx

1、第04讲 MATLAB绘二维图第四讲 MATLAB可视化(一)绘二维图【目录】【正文】数据可视化的目的在于：通过图形，从一堆杂乱的离散数据中观察数据间的内在关系，感受由图形所传递的内在本质。MATLAB一向注重数据的图形表示，并不断地采用新技术改进和完备其可视化功能。一、数据与图形1、离散数据可视化任何二元实数标量对可以在平面上表示一个点；任何二元实数向量对可以在平面上表示一组点。对于离散实函数，当以递增或递减的次序取值时，有，这样，该向量对用直角坐标序列点图示时，实现了离散数据的可视化。【例】 用图形表示离散函数n=0:12; % 产生一组13个自变量函数Xny=1./abs(n-6); %

2、 计算相应点的函数值Ynplot(n,y,r*,MarkerSize,20) % 用尺寸20的红星号标出函数点grid on % 画出坐标方格2、连续函数可视化对于连续函数可以取一组离散自变量，然后计算函数值，与离散数据的显示方式一样显示。为更精确表示函数的变化，可以：(1)对显示区间更精细的分割；(2)用直线连接所有的点。【例】 用图形表示连续调制波形。t1=(0:11)/11*pi; % 自变量取12个点y1=sin(t1).*sin(9*t1); % 计算函数值t2=(0:100)/100*pi; % 自变量取101个点y2=sin(t2).*sin(9*t2);subplot(2,2,

3、1); % 在子图1上画图plot(t1,y1,r.); % 用红色的点显示axis(0,pi,-1,1); % 定义坐标大小title(子图 (1); % 显示子图标题% 子图2用红色的点显示subplot(2,2,2);plot(t2,y2,r.);axis(0,pi,-1,1);title(子图 (2)% 子图3用直线连接数据点和红色的点显示subplot(2,2,3);plot(t1,y1,t1,y1,r.)axis(0,pi,-1,1);title(子图 (3)% 子图4用直线连接数据点subplot(2,2,4);plot(t2,y2);axis(0,pi,-1,1);title(

4、子图 (4) 3、图形窗组成 刻度Box坐标框Xlabel横坐标轴名Ylabel纵坐标轴名Plot曲线Title标题Grid格线Legend图例Text文本注释二、二维图形绘制步骤步骤典型指令1数据准备：选定要表现的范围；产生自变量采样向量；计算相应的函数值向量t=pi*(0:100)/100;y=sin(t).*sin(9*t);2选定图形窗及子窗位置：缺省时，打开Figure No.1或当前窗、当前子图figure(1) % 指定1号图形窗subplot(2,2,3) % 指定3号子图3调用高层绘图指令：线型、色彩、数据点形plot(t,y,b-) % 用蓝实线画曲线4设置轴的范围与刻度、

5、坐标分隔线axis(0,pi,-1,1) %设置轴的范围grid on %画坐标分隔线5图形注释：图名、坐标名、图例、文字title(调制波形) % 图名xlabel(t);ylabel(y) % 轴名legend(sin(t) % 图例text(2,0.5,y=sin(t) % 文字6图形的精细修饰：利用对象属性设置;利用图形工具条进行set(h,MarkerSize,10) % 设置数据点大小三、绘图命令调用格式1、plot(X,s)(1) X是实向量时，以向量元素的下标为横坐标，元素值为纵坐标画一连续曲线。(2) X是实矩阵时，按列绘制每列元素值对应其下标的曲线，曲线数目等于X矩阵的列数

6、；(3) X是复数矩阵时，按列，分别以元素实部和虚部为横、纵坐标绘制多条曲线。2、plot(X,Y,s)(1) X、Y是同维向量时，则绘制以X、Y元素为横、纵坐标的曲线；(2) X是向量，Y是有一维与X等维的矩阵时，则绘出多根不同彩色的曲线。曲线数等于Y的另一维数，X作为这些曲线的共同坐标；(3) X是矩阵，Y是向量时，情况与上相同，Y作为共同坐标；(4) X、Y是同维实矩阵时，则以X、Y对应的元素为横、纵坐标分别绘制曲线，曲线数目等于矩阵的列数。3、plot(X1,Y1,s1,X2,Y2,s2,.)其中每组Xn,Yn,sn同2。s、s1、s2用来指定线型、色彩、数据点形的字符串。【例】 绘一

7、组幅值不同的余弦函数t=(0:pi/50:2*pi); % 横坐标列向量k=0.4:0.1:1; % 7个幅值Y=cos(t)*k; % 7条函数值矩阵plot(t,Y)【例】 用图形表示连续调制波形及其包络线t=(0:pi/100:2*pi); % 长度为101的时间采样序列y1=sin(t)*1,-1; % 包络线函数值，1012矩阵y2=sin(t).*sin(9*t); % 长度为101的调制波列向量t3=pi*(0:9)/9;y3=sin(t3).*sin(9*t3);plot(t,y1,r:,t,y2,b,t3,y3,bo) % 绘制三组曲线axis(0,2*pi,-1,1) %

8、控制轴的范围【例】 用复数矩阵形式画图形。t=linspace(0,2*pi,80); % 产生80个数X=cos(t),cos(2*t),cos(3*t)+i*sin(t)*1,1,1;%80x3的复数矩阵plot(X),axis square; %使坐标轴长度相同legend(1,2,3) %图例 【例】 采用模型画一组椭圆。th=0:pi/50:2*pi;a =0.5:.5:4.5;X =cos(th)*a;Y =sin(th)*sqrt(25-a.2);plot(X,Y)；axis(equal)；xlabel(x),ylabel(y)；title(A set of Ellipses)

9、四、曲线的色彩、线型和数据点形1、色彩和线型线型符号-:-.-含义实线虚线点划线双划线色彩符号bgrcmykW含义蓝绿红青品红黄黑白有效的组合方式为色彩线型；缺省时，线型为实线，色彩从蓝色开始循环。【例】 演示色彩与线型：A=ones(1,10); % A为10个1的行向量，用于划横线hold on % 绘图保持plot(A,b-) ;plot(2*A,g-); % 蓝色、绿色的实线plot(3*A,r:) ;plot(4*A,c:); % 红色、青色的虚线plot(5*A,m-.);plot(6*A,y-.);%品红、黄色的点划线plot(7*A,k-);plot(8*A,w-);%黑色、白

10、色的双划线axis(0,11,0,9); % 定义坐标轴hold off % 取消绘图保持 2、数据点形符号含义符号含义符号含义符号含义.实心点+十字符d菱形h六角星*八线符上三角o空心园p五角星右三角s方块符x叉字符V下三角有效的组合方式为点形或者色彩点形。【例】演示数据点形A=ones(1,10);figure(1);hold onplot(A,.); plot(2*A,+); plot(3*A,*);plot(4*A,); plot(5*A,);plot(7*A,V); plot(8*A,d); plot(9*A,h);plot(10*A,o);plot(11*A,p);plot(12*

11、A,s);plot(13*A,x);axis(0,11,0,14);hold off 五、坐标、刻度和分格线控制1、坐标控制坐标轴控制方式、取向和范围坐标轴的高宽比axis auto使用缺省设置axis epual纵、横轴采用等长刻度axis manual使用当前坐标范围不变axis fillManual方式起作用，坐标充满整个绘图区axis off取消轴背景axis image同epual且坐标紧贴数据范围axis on使用轴背景axis normal缺省矩形坐标系axis ij矩阵式坐标，原点在左上方axis square产生正方形坐标系axis xy直角坐标，原点在左下方axis tig

12、ht数据范围设为坐标范围axis(V);V = x1, x2, y1, y2 ; V = x1, x2, y1, y2, z1, z2人工设定坐标范围axis vis3d保持高、宽比不变，用于三维旋转时避免图形大小变化【例】 观察各种轴控制指令的影响。t=0:2*pi/99:2*pi;x=1.15*cos(t);y=3.25*sin(t); %椭圆subplot(2,3,1),plot(x,y),grid on; % 子图1axis normal,title(normal);subplot(2,3,2),plot(x,y),grid on; % 子图2axis equal,title(equa

13、l);subplot(2,3,3),plot(x,y),grid on; % 子图3axis square,title(Square)subplot(2,3,4),plot(x,y),grid on; % 子图4axis image,box off,title(Image and Box off)subplot(2,3,5),plot(x,y);grid on % 子图5axis image fill,box off,title(Image and Fill)subplot(2,3,6),plot(x,y),grid on; % 子图6axis tight,box off,title(Tigh

14、t) 2、刻度设置set(gca,Xtick,xs,Ytick,ys,Ztick,zs)xs、ys、zs为任何合法的实数向量，决定x、y、z轴的刻度。3、分格线grid 是否划分格线的双向切换grid on 画出分格线grid off 不画分格线4、坐标框box 坐标形式在封闭和开启间切换box on 开启box off 封闭【例】 通过绘制二阶系统阶跃响应，综合演示图形标识。clf;t=6*pi*(0:100)/100;y=1-exp(-0.3*t).*cos(0.7*t);plot(t,y,r-,LineWidth,3);axis(-inf,6*pi,0.6,inf);set(gca,Xt

15、ick,2*pi,4*pi,6*pi,Ytick,0.95,1,1.05,max(y);grid on;title(itfontsize24fontname黑体二维函数显示 y = 1 - e -alphatcosomegat)text(13.5,1.2,fontsize12alpha=0.3)text(13.5,1.1,fontsize12omega=0.7)xlabel(fontsize14 bft rightarrow)ylabel(fontsize14 bfy rightarrow) 六、图形标识和控制1、图形标识图 名：title(s)坐标轴名：xlabel(s),ylabel(s)图 例：legend(s1,s2,.)注 释：text(x,y,s)Matlab允许对上述所用到的文字进行更精细的控制，包括：(1) 允许多行文字：第一行,第二行(2) 允许对字体名称、修饰、大小进行设定(3) 允许使用上下标(4) 允许使用特殊字符2、绘图控制figure(n) 打开并指定第n个图形窗clf 清空图形窗口hold on 绘图保持hold off 取消绘图保持hold 在上两者间切换subplot(m,n,k) 在第k个子图上绘图