chap數據及函數的可視化PPT課件

1、1、曲線數據準備（以二維圖形為例）選取一個參變量采樣向量計算各坐標數據向量2、選定圖形窗及子圖位置3、調用曲線繪圖指令4、設置軸的范圍5、圖形注釋（圖名、坐標名、圖例、文字說明）第1頁/共35頁例如用圖形表示y=sin(t)*sin(9t)t=(0:100)/100*pi; y=sin(t).*sin(9*t);subplot(2,1,1),plot(t,y,r.),axis(0,pi,-1,1),title(子圖1)subplot(2,1,2),plot(t,y),axis(0,pi,-1,1),title(子圖2)% %產生參變量采樣向量產生參變量采樣向量% %產生數據向量產生數據向量%

2、%確定子圖、線型、確定子圖、線型、注釋等注釋等第2頁/共35頁4.2.1 plot的基本調用格式1、plot(X,s) X為實向量時，以該向量元素的下標為橫坐標，元素值為縱坐標畫一條連續(xù)曲線 X為實矩陣時，則按列繪制每列元素值相對其下標的曲線，圖中曲線數等于矩陣X的列數 X為復數矩陣時，則按列繪制每列以元素實部和虛部為橫、縱坐標繪制多條曲線 變量s用來指定線型、色彩等，缺省時為MATLAB默認設置第3頁/共35頁【例例3-13-1】二維曲線繪圖基本指令演示一二維曲線繪圖基本指令演示一 t=(0:pi/50:2*pi);k=0.4:0.1:1;Y=cos(t)*k;plot(Y)% %生成生成(

3、101(101* *1)1)的時間采樣列向量的時間采樣列向量% %生成生成(1(1* *7)7)的行向量的行向量% %生成生成(101(101* *7)7)的矩陣的矩陣第4頁/共35頁4.2.1 plot的基本調用格式2、plot(X,Y,s) X、Y是同維向量時，繪制X、Y元素為橫、縱坐標的曲線 X是列向量，Y是與X等行的矩陣時，以X為橫坐標，按Y的列數繪制多條曲線 X是矩陣，Y是向量時，以Y為縱坐標按X的列數繪制多條曲線 X、Y是同維矩陣時，以X，Y對應列元素為橫、縱坐標分別繪制曲線，曲線條數等于矩陣列數 變量s的意義與其在plot(X，s)中相同第5頁/共35頁【例例3-23-2】二維曲

4、線繪圖基本指令演示二：二維曲線繪圖基本指令演示二：plot(t,Y)plot(t,Y)、plot(Y,t) plot(Y,t) 所繪所繪圖形的比較圖形的比較 t=(0:pi/50:2*pi);k=0.4:0.1:1;Y=cos(t)*k;plot(t,y)% %生成生成(101(101* *7)7)的矩陣的矩陣% %生成生成(1(1* *7)7)的行向量的行向量% %生成生成(101(101* *1)1)的列向量的列向量第6頁/共35頁4.2.2 曲線的色彩、線型和數據點形1、色彩和線型線型符號-：-.-含義實線虛線點劃線雙劃線色彩符號bgrcmykw含義藍綠紅青品紅黃黑白n 【說明】當s缺省

5、時，默認設置為 曲線一律用“實線”線型 不同曲線按表中所給前七種顏色次序著色,依次為藍、綠、紅等第7頁/共35頁用圖形表示連續(xù)調制波形用圖形表示連續(xù)調制波形 及其包絡線及其包絡線。 )9sin()sin(tty t=(0:pi/100:pi);y1=sin(t)*1,-1;y2=sin(t).*sin(9*t);plot(t,y1,r:,t,y2,b)axis(0,pi,-1,1)% %生成（生成（101101* *1 1）的時間采樣列向量）的時間采樣列向量% %生成（生成（101101* *2 2）的矩陣（包絡線函數值）的矩陣（包絡線函數值）% %生成（生成（101101* *1 1）的調制

6、波列向量）的調制波列向量% %用紅虛線繪用紅虛線繪y1y1，用藍實線繪，用藍實線繪y2y2第8頁/共35頁4.2.2 曲線的色彩、線型和數據點形2、數據點形 數據點形用來標志數據點，既可單獨使用也可與色彩、線型組合使用符 號含 義符 號含 義.實心黑點d菱形符+十字符h六角星符朝上三角符o空心圓符朝右三角符s方塊符v朝下三角符x叉字符第9頁/共35頁【例例3-43-4】二維曲線繪圖基本指令演示四：數據點形二維曲線繪圖基本指令演示四：數據點形( (函數與例函數與例3-33-3相同相同) ) t=(0:pi/100:pi);y2=sin(t).*sin(9*t);t1=pi*(0:9)/9;y3=

7、sin(t1).*sin(9*t1);plot(t,y2,b,t1,y3,bp)axis(0,pi,-1,1)% %用藍實線繪用藍實線繪y2,y2,用用對對y3y3進行標志進行標志% %生成（生成（1 1* *1010）數據標志點采樣向量）數據標志點采樣向量% %生成（生成（1 1* *1010）數據標志點數據）數據標志點數據第10頁/共35頁4.2.3 圖形控制在一般繪圖時可采用MATLAB的缺省設置，也能得到滿意的畫面，但用戶也可根據需要改變缺省設置 1）坐標控制指 令含 義指 令含 義axis auto使用缺省設置axis equal縱、橫軸為等長刻度axis ij矩陣式坐標axis n

8、ormal缺省矩形坐標系axis xy普通直角坐標axis square正方形坐標系axis(V)V=x1,x2,y1,y2V=x1,x2,y1,y2,z1,z2人工設定坐標范圍。設定值：二維，4個；三維，6個.axis tight坐標范圍為數據范圍axis image縱、橫軸為等長刻度,且坐標框緊貼數據范圍第11頁/共35頁4.2.3 圖形控制2）分格線和坐標框 grid on 畫出分格線 grid off 不畫分格線 box on 使當前坐標呈封閉形式 box off 使當前坐標呈開啟形式u【說明說明】缺省時，缺省時，不畫分格線；坐標不畫分格線；坐標呈封閉形式呈封閉形式第12頁/共35頁u

9、【說明說明】S S為帶單引號的英文或中為帶單引號的英文或中文字符串。文字符串。x=0:0.1:1; y=x.*exp(-x); plot(x,y);xlabel(x),ylabel(y) % %圖形標識圖形標識title(y=x*exp(-x) % %圖形標識圖形標識【例3-6】二維曲線繪圖基本指令演示： 圖形標識4.2.3 圖形控制3）圖形標識title(S)書寫圖名xlable(S)橫坐標軸名ylable(S)縱坐標軸名text(xt,yt,S)在(xt,yt) 處寫字符注釋legend(s1,s2,) 在圖右上角建立圖例第13頁/共35頁利用精細指令可對圖形進行精細控制，例如在圖形指定位

10、置顯示各種字符，公式等：4.2.3 圖形控制3）圖形標識 精細指令形式第14頁/共35頁4.2.3 圖形控制3）圖形標識 精細指令形式指 令字符指 令字符指 令含義arg取值舉例alphaomegaarg上標任何合法字符ite-alphatbetaOmega_arg下標任何合法字符rmt_sxineqarg風格bf(黑體)it(斜體)rm(正體)inttimesfontsizearg大小正整數(缺省值為10)fontsize12sin示例結果:(1) ;(2)ts ;(3)sinte第15頁/共35頁t=pi*(0:1/100:1);beta=asin(1);y=1-exp(-2*t).*si

11、n(5*t+beta);plot(t,y)text(3.0,1.14,bfalpha = 2)text(3.0,1.10,rmomega = 5)xlabel(fontsize14bft)ylabel(fontsize14y)title(rm y=1-e-alphat sin(omegat+beta)例3-6 精細指令示例第16頁/共35頁4.2.3 圖形控制4) 雙縱坐標圖 把同一自變量的兩個不同量綱、不同數量級的函數繪 制在同一張圖上，即為雙縱坐標圖plotyy(X1,Y1,X2,Y2) 以左右不同縱軸繪制X1-Y1,X2-Y2兩條曲線nplotyy(X1,Y1,X2,Y2,FUN) 以左

12、右不同縱軸把X1-Y1,X2-Y2繪制成FUN指定形式的兩條曲線nplotyy(X1,Y1,X2,Y2,FUN1,FUN2) 以左右不同縱軸把X1-Y1,X2-Y2繪制成FUN1,FUN2指定的不同形式的兩條曲線【說明說明】 軸的范圍、刻度自動產生軸的范圍、刻度自動產生 FUN,FUN1,FUN2 FUN,FUN1,FUN2為為MATLABMATLAB中所有接受中所有接受X-YX-Y數據對的二維繪圖指令數據對的二維繪圖指令第17頁/共35頁【例3-7】已知系統(tǒng)單位階躍響應和單位脈沖響應分別為:其中： 。用雙縱坐標圖畫出這兩個函數在區(qū)間0,4上的曲線. 221arctansin111teydtn

13、t=0:0.02:3;xi=0.5;wn=5;sxi=sqrt(1-xi2);sita=atan(sxi/xi);wd=wn*sxi;y1=1-exp(-xi*wn*t).*sin(wd*t+sita)/sxi;y2=wn*exp(-xi*wn*t).*sin(wd*t)/sxi;plotyy(t,y1,t,y2)tedtdydtnnsin120.5rad/s,5,12nnd第18頁/共35頁4.2.3 圖形控制5）多子圖 MATLAB允許用戶在同一個圖形窗布置幾幅獨立的子圖 subplot(m,n,k) 使(mn)幅子圖中的第k幅成為當前圖 subplot(position,left bot

14、tom widt hight) 在指定位置開辟子圖，并成為當前圖【說明】 1）subplot(m,n,k) 表示圖形窗有(mn)幅子圖,k是子圖編號。序號編排原則是:左上方為第一幅,向右向下依次排號 2）subplot(position,left bottom widt hight) 產生的子圖位置由人工指定，指定位置的四元組采用規(guī)劃的標稱單位，即認為圖形窗的高、寬的取值范圍都是0，1第19頁/共35頁【例3-8】二維曲線繪圖基本指令演示：多子圖多子圖t=(pi*(0:1000)/1000);y1=sin(t);y2=sin(10*t);y12=sin(t).*sin(10*t);subplo

15、t(2,2,1),plot(t,y1);axis(0,pi,-1,1)subplot(2,2,2),plot(t,y2);axis(0,pi,-1,1)subplot(position,0.2,0.05,0.6,0.45)plot(t,y12,b-,t,y1,-y1,r:);axis(0,pi,-1,1) 子圖一子圖一子圖二子圖二子圖三子圖三第20頁/共35頁4.3.1 plot3的基本調用格式 plot3在三維曲線繪圖指令中是最易理解的，其使用格式與plot十分相似。具體如下： plot3(X,Y,Z,s) plot3(X1,Y1,Z1,s1,X2,Y2,Z2,s2,)【說明說明】1) X,

16、Y,Z為同維向量時，繪制以X,Y,Z元素為x,y,z坐標的三維曲線2) X,Y,Z為同維矩陣時，以X,Y,Z對應列元素為x,y,z坐標分別繪制曲線，曲線條數等于矩陣列數。3) s,s1,s2的意義與二維曲線繪制情況完全相同，可以缺省。4) (X1,Y1,Z1,s1),(X2,Y2,Z2,s2)的結構作用與(X,Y,Z,s)相同第21頁/共35頁 【例3-13】三維曲線繪圖基本指令演示一：plot3plot3t=(0:0.02:2)*pi;x=sin(t);y=cos(t);z=cos(2*t);plot3(x,y,z,b-,x,y,z,bd)box onlegend(鏈,寶石) 三維曲線繪圖（

17、藍實線和藍菱形）三維曲線繪圖（藍實線和藍菱形）在右上角建立圖例在右上角建立圖例第22頁/共35頁4.3.2 三維網線圖和曲面圖 plot3plot3只能繪制單參數的三維曲線圖，而三維網線圖和曲面圖則比較復雜，主要表現于繪圖數據的準備，圖形的色彩、明暗、光照和視點處理1、數據準備 畫函數z=f(x,y) 所代表的三維空間曲面，需要做以下數據準備：a) 確定自變量x,y的取值范圍和取值間隔 x=x1:dx:x2; y=y1:dy:y2；第23頁/共35頁4.3.2 三維網線圖和曲面圖1、數據準備b）構成XY平面上的自變量“格點”陣 X,Y=meshgrid(x,y)c）計算在自變量采樣“格點”上的

18、函數值，即： Z=f(X,Y)u【說明】X由x按行復制而成，其行數為y元素的個數；Y由y按列復制而成，其列數為x元素的個數。x=-4:4y=0:4第24頁/共35頁4.3.2 三維網線圖和曲面圖2、網線、曲面圖基本指令格式 a）網線圖 mesh(Z)-mesh(Z)-以Z矩陣列、行下標為x，y軸自變量，畫網線圖 mesh(X,Y,Z)-mesh(X,Y,Z)-最常用的網線圖調用格式 mesh(X,Y,Z,C)-mesh(X,Y,Z,C)-最完整的調用格式，畫由C指定用色的網線圖【說明說明】 1）在最完整調用格式中，四個輸入宗量都是維數相同的矩陣。X、Y是自變量“格點”矩陣，Z是格點上函數矩陣；

19、C是指定各點用色的矩陣。C缺省時，默認用色矩陣為Z2）單輸入宗量格式時，Z矩陣列下標為x軸的“自變量”；Z的行下標為y軸“自變量”第25頁/共35頁【例3-14a】三維網線繪圖指令演示：meshmeshclf,x=-4:4;y=x;X,Y=meshgrid(x,y)Z=X.2+Y.2;mesh(X,Y,Z);colormap(cool)xlabel(X),ylabel(y),zlabel(z)將繪圖指令將繪圖指令mesh(X,Y,Z)mesh(X,Y,Z)改改為為mesh(Z)mesh(Z)，其網線圖如左，其網線圖如左圖所示（注意圖所示（注意X X、Y Y）坐標）坐標的變化的變化第26頁/共3

20、5頁4.3.2 三維網線圖和曲面圖2、網線、曲面圖基本指令格式 b）曲面圖 surf(Z)-surf(Z)-以Z矩陣列、行下標為x,y軸自變量，畫曲面圖 surf(X,Y,Z)-surf(X,Y,Z)-最常用的曲面圖調用格式。 surf(X,Y,Z,C)-surf(X,Y,Z,C)-最完整的調用格式，畫由C指定用色的曲面圖有關調用的說明同有關調用的說明同meshmesh指令指令【例3-14b】三維曲面繪圖指令演示：surfsurfx=-4:4;y=x;X,Y=meshgrid(x,y);Z=X.2+Y.2;surf(X,Y,Z);畫三維曲面圖第27頁/共35頁x=-4:4;y=x;X,Y=me

21、shgrid(x,y);Z=X.2+Y.2; subplot(1,3,1),surf(X,Y,Z);subplot(1,3,2),mesh(X,Y,Z);subplot(1,3,3),plot3(x,y,x.2+y.2),box on繪曲面圖繪曲面圖繪網線圖繪網線圖繪曲線圖繪曲線圖【例3-14】網線、曲面、曲線圖比較網線、曲面、曲線圖比較: :第28頁/共35頁4.3.2 三維網線圖和曲面圖3、圖形的透視 曲面圖MATLAB在采用缺省設置畫mesh圖形時，對疊壓在后面的圖形采取了消隱措施。采用如下指令可控制消隱： hidden offhidden off透視被疊壓的圖形 hidden on hidden on消隱被疊壓的圖形%【例3-15】透視演示透視演示clf,x,y=meshgrid(-3:0.1:3,-2:0.1:2);z=(x.2+2*x).*exp(-x.2-y.2-x.*y);subplot(1,2,1),mesh(x,y,z),axis(-3,3,-2,2,-0.5,1.0) hidden offsubplot(1,2,2),mesh(x,y,z)hidden onaxis(-3,3,-2,2,-