第五章教案1017matlab,課件.ppt

1、第五章 MATLAB繪圖,本章教學(xué)目標(biāo) 1、熟練掌握MATLAB二維圖形的繪制 2、了解隱函數(shù)繪圖 3、熟練掌握三維圖形繪制 4、熟練掌握各種特殊圖形的繪制,本章的主要內(nèi)容 5.1 二維曲線圖 5.2 隱函數(shù)繪圖 5.3 三維圖形繪圖,5.1 二維曲線圖,5.1.1 圖形窗口簡(jiǎn)介 MATLAB一向注重?cái)?shù)據(jù)的圖形表示，所有 的圖形窗口的開(kāi)發(fā)使用都是為了讓用戶通過(guò) 更為直觀的方法直接體會(huì)數(shù)據(jù)間的含義。,1、figure及相關(guān)指令 在MATLAB術(shù)語(yǔ)中，有一個(gè)顯示圖形窗口叫做 “figure”，不同的figure命令可以用其句柄(handle)加以 區(qū)分。不帶參數(shù)的figure命令用來(lái)產(chǎn)生一個(gè)新的f

2、igure 窗口，返回其句柄。也可以帶一個(gè)整型參數(shù)： figure(H)，表示打開(kāi)一個(gè)新的figure窗口并且其 句柄為H。 如果句柄為H的figure窗口已經(jīng)存在，則此命令將 它變?yōu)榭梢?jiàn)，即置于其他所有子窗口的上面，并且把 它變成“當(dāng)前”的figure，在這里，“當(dāng)前”的含義是：以 后的圖形操作如果不指明figure句柄，則都是針對(duì)這個(gè) figure進(jìn)行的。,2、subplot及其相關(guān)指令 MATLAB可以將窗口區(qū)域分成若干個(gè)小的窗口，每一個(gè)窗口相當(dāng)于一個(gè)figure，在小窗口中可以像在整個(gè)窗口中一樣進(jìn)行圖形的繪制工作。完成這個(gè)工作的命令是subplot。 命令subplot(m,n,i)把

3、圖形窗口分成mn個(gè)小圖形區(qū)域，并指定第i個(gè)為圖形的繪制區(qū)域。和矩陣不同，圖形區(qū)域的編排采用行優(yōu)先的原則。,5.1.2 plot指令繪圖 1、繪制一條二維曲線 MATLAB中最常用的就是plot指令，其具體調(diào)用格式為 plot(x) %繪制以x為縱坐標(biāo)的二維曲線 plot(x,y) %繪制以x為橫坐標(biāo)y為縱坐標(biāo)的二維曲線 說(shuō)明：x和y可以是向量或矩陣。,例1、用plot(x)命令畫直線。,x2=0 1 0 x2 = 0 1 0 plot(x2),x1=1 2 3 x1 = 1 2 3 plot(x1),例2 在0 x2區(qū)間內(nèi)，繪制曲線 y=2e-0.5xcos(4x),例3 繪制如下曲線 （1）

4、 x=t.*sin(3*t); （2）y=t.*sin(t).*sin(t);,2.繪制多條二維曲線 x1=1 2 3;4 5 6; plot(x1); x2=peaks; %產(chǎn)生一個(gè)49*49的矩陣 plot(x2);,3.plot(x,y)繪制混合式曲線 當(dāng)plot(x,y)命令中的參數(shù)x和y是向量或矩陣時(shí)，分別有以下幾種情況： 如果x是向量，而y是矩陣，則x的長(zhǎng)度與矩陣y的行數(shù)或列數(shù)必須相等，如果x的長(zhǎng)度與y的行數(shù)相等，則向量x與矩陣y的每列向量對(duì)應(yīng)畫一條曲線；如果x的長(zhǎng)度與y的列數(shù)相等，向量x與y的每行向量畫一條曲線，如果y是方陣，則x和y的行數(shù)和列數(shù)都相等，將向量x與矩陣y的每列向量

5、畫一條曲線； 如果x是矩陣，而y是向量，則y的長(zhǎng)度必須等于x的行數(shù)或列數(shù)，繪制的方法與前一種相似； 如果x和y都是矩陣，則大小必須相同，矩陣x的每列和y的每列畫一條曲線。,例 x1=1 2 3; y1=1 2 3;4 5 6 y1 = 1 2 3 4 5 6 plot(x1,y1) %每行一條曲線,4.曲線的線型、顏色和數(shù)據(jù)點(diǎn)形 plot命令還可以設(shè)置曲線的線段類型、顏色和數(shù)據(jù)點(diǎn)形等，如下表所示,plot(x,y,s) 說(shuō)明：x為橫坐標(biāo)矩陣，y為縱坐標(biāo)矩陣，s為類型說(shuō)明字符串參數(shù)；s字符串可以是線段類型、顏色和數(shù)據(jù)點(diǎn)形三種類型的符號(hào)之一，也可以是三種類型符號(hào)的組合。,5.1.2 特殊二維圖形

6、在各種專業(yè)上常常碰到一些場(chǎng)合，需要把數(shù)據(jù)以分類的形式顯示出來(lái)，例如：按月份組織年度銷售收入、在信號(hào)處理需要繪制時(shí)間信號(hào)的波形、氣象工作者需要顯示若干地區(qū)的平均氣溫?cái)?shù)據(jù)等。為了滿足這些特殊要求而需要采用特殊的平面圖形。實(shí)際工作中人們習(xí)慣用直方圖、條形圖、扁形圖等表達(dá)這些數(shù)據(jù)，MATLAB為此設(shè)計(jì)了一些專門用于繪制這些特殊平面圖形的函數(shù)，使得這些工作變得非常簡(jiǎn)單。,1、條形圖 條形圖常用于統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的作圖，繪制條形圖的函數(shù)有以下幾種。 bar 豎直條形圖 barth 水平條形圖 bar3 三維豎直條形圖 bar3th 三維水平條形圖,bar（X，Y） X為橫坐標(biāo)向量，Y可以使向量或者矩陣。Y是向量時(shí)

7、，每個(gè)元素對(duì)應(yīng)于一個(gè)豎條，Y是m行n列的矩陣時(shí)，將畫出m組豎條，每組包含n個(gè)條 例 假想某城市一年12月份的平均氣溫?cái)?shù)據(jù)，劃出其條形圖 x=1:12; y=-12 -6 4 11 23 26 36 30 21 17 10 3; bar(x,y),2、直方圖 直方圖和條形圖的形狀相似，但作用不同，它主要用于顯示數(shù)據(jù)的分布規(guī)律。 用于建立直方圖的函數(shù)有hist和rose，其調(diào)用方式如下： N=hist(y) 使用10個(gè)等距離分布的區(qū)間來(lái)對(duì)向量y的分布進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并返回每個(gè)區(qū)間上含有y中元素的個(gè)數(shù)。 N=hist(y,m) 使用m個(gè)區(qū)間進(jìn)行估計(jì) rose的用法和hist的用法相似，只是把數(shù)據(jù)作為弧度值

8、處理，在極坐標(biāo)系中建立直方圖。,例 直方圖繪制 Y=rand(15000,2); hist(Y),設(shè)置坐標(biāo)軸和文字控制 1、坐標(biāo)軸控制 用坐標(biāo)控制命令axis來(lái)控制坐標(biāo)軸的特性，下表列出了其常用控制命令,2. 文字標(biāo)注 (1) 添加圖名 語(yǔ)法： title(s)%書(shū)寫圖名 說(shuō)明：s為圖名，為字符串，可以是英文或中文。 (2) 添加坐標(biāo)軸名 語(yǔ)法： xlabel(s) %橫坐標(biāo)軸名 ylabel(s) %縱坐標(biāo)軸名 (3) 添加圖例 語(yǔ)法： legend(s,pos) %在指定位置建立圖例 legend off,(4) 添加文字注釋 語(yǔ)法： text(xt,yt,s)%在圖形的(xt,yt)坐標(biāo)

9、處書(shū)寫文字注釋,5.2 隱函數(shù)繪圖 MATLAB提供了一個(gè)ezplot函數(shù)繪制隱函數(shù)圖 形，下面介紹其用法。 (1) 對(duì)于函數(shù)f = f(x)，ezplot函數(shù)的調(diào)用格式為： ezplot(f)：在默認(rèn)區(qū)間-2x2繪制f = f(x)的圖 形。 ezplot(f, a,b)：在區(qū)間axb繪制f = f(x)的圖 形。 (2) 對(duì)于隱函數(shù)f = f(x,y)，ezplot函數(shù)的調(diào)用格式 為： ezplot(f)：在默認(rèn)區(qū)間-2x2和-2y2 繪制f(x,y) = 0的圖形。,ezplot(f, xmin,xmax,ymin,ymax)：在區(qū)間xminxxmax和yminyymax繪制f(x,y)

10、 = 0的圖形。 ezplot(f, a,b)：在區(qū)間axb和ay b繪制f(x,y) = 0的圖形。 (3) 對(duì)于參數(shù)方程x = x(t)和y = y(t)，ezplot函數(shù)的調(diào)用格式為： ezplot(x,y)：在默認(rèn)區(qū)間0t2繪制x=x(t)和y=y(t)的圖形。 ezplot(x,y, tmin,tmax)：在區(qū)間tmin t tmax繪制x=x(t)和y=y(t)的圖形,5.3 三維圖形繪圖,5.3.1 三維曲線繪制 在MATLAB中三維曲線繪制可以使用plot3命令。它的使用格式與二維繪圖的plot命令很相似。 語(yǔ)法： plot3(x,y,z, s) %繪制三維曲線 plot3(x

11、1,y1,z1, s1,x2,y2,z2, s2,) %繪制多條三維曲線 說(shuō)明：當(dāng)x、y、z是同維向量時(shí)，則繪制以x、y、z元素為坐標(biāo)的三維曲線；當(dāng)x、y、z是同維矩陣時(shí)，則繪制三維曲線的條數(shù)等于矩陣的列數(shù)。s是指定線型、色彩、數(shù)據(jù)點(diǎn)形的字符串。,5.3.2 三維曲面繪圖 1. meshgrid命令 為了繪制三維立體圖形，MATLAB的方法是將x方向劃分為m份，將y方向劃分為n份，meshgrid命令是以x、y向量為基準(zhǔn)，來(lái)產(chǎn)生在x-y平面的各柵格點(diǎn)坐標(biāo)值的矩陣。 語(yǔ)法： X,Ymeshgrid(x,y) 說(shuō)明：X、Y是柵格點(diǎn)的坐標(biāo)，為矩陣；x、y為向量。,2. 三維網(wǎng)線圖 語(yǔ)法： mesh(

12、z) %畫三維網(wǎng)線圖 mesh(x,y,z,c) 說(shuō)明：當(dāng)只有參數(shù)z時(shí)，以z矩陣的行下標(biāo)作為x坐標(biāo)軸，把z的列下標(biāo)當(dāng)作y坐標(biāo)軸；x、y分別為x、y坐標(biāo)軸的自變量；當(dāng)有x、y、z參數(shù)時(shí)，c是指定各點(diǎn)的用色矩陣，當(dāng)c省略時(shí)默認(rèn)用色矩陣是z的數(shù)據(jù)。如果x、y、z、c四個(gè)參數(shù)都有，則應(yīng)該都是維數(shù)相同的矩陣。,3. 三維曲面圖 語(yǔ)法： surf (z) %畫三維曲面圖 surf (x,y, z,c) 說(shuō)明：參數(shù)設(shè)置與mesh命令相同，c也可以省略。,4.其它立體網(wǎng)線圖和曲面圖 meshc命令為立體網(wǎng)狀圖加等高線；meshz為立體網(wǎng)狀圖加“圍裙”。 5. 等高線圖形 MATLAB提供了另一種基本的三維圖形

13、-等高線圖形，函數(shù)clabel、contour、contour3、contourf都用于繪制等高線圖。其中，函數(shù)contour和contour3用于繪制二維和三維的等高線，它們的調(diào)用方式是相同的，只有函數(shù)contour3的要繪制相應(yīng)的z軸。以contour為例，其調(diào)用方式為 contour(Z) 直接繪制矩陣Z的等高線 contour(X,Y,Z) 用X和Y指定等高線的x和y坐標(biāo) contour(Z)和contour(X,Y,Z) 用標(biāo)量n指定繪制等高線的線條數(shù)（叢最低位置到最高位置所用的線條總數(shù)）,6、視角變換 兩個(gè)圖形，一個(gè)是以30。視角向下看z=0平面，一個(gè)是以37.5。視角向上看x=0

14、平面。這是對(duì)所有三維圖形的默認(rèn)視角。與z=0平面所成的方向角叫做仰角，與x=0平面所成的夾角叫做方位角。這樣默認(rèn)的三維視角方向仰角為30。，方位角為-37.5。，而默認(rèn)的二維視圖仰角為90。，方位角0。 所謂視角，簡(jiǎn)單地講就是觀察（顯示）圖形的方向，調(diào)整視角可以使得一幅圖顯示出來(lái)自不同方向的觀察結(jié)果。在MATLAB中，函數(shù)view改變所有類型的二維和三維圖形的圖形視角。它的基本調(diào)用格式如下 view(az,el) 設(shè)置觀察圖形的視角 說(shuō)明：az(Azimuth)為方位角，el(Elevation)為視角，單位是度。,應(yīng)用實(shí)例： 1.讀取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并顯示其灰度值。 2.某商場(chǎng)對(duì)顧客所購(gòu)買的商品實(shí)行打折銷售，標(biāo)準(zhǔn)如下(商品價(jià)格用price來(lái)表示)： price200 沒(méi)有折扣 200price500 3%折扣 500price1000 5%折扣 1000price2500 8%折扣 2500price5000 10%折扣 5000price 14%折扣 （1）輸入所售商品的價(jià)格，求其實(shí)際銷售價(jià)格。 （2）用條形圖來(lái)表示價(jià)格情況。,（1）price=input(請(qǐng)輸入商品價(jià)格); switch fix(price/100) case 0,1 %價(jià)格小于200 rate=0; case 2,3,4 %價(jià)格大于等于200但小于500 rate=3/100; cas