(完整版)matlab第八講教案

1、西南科技大學(xué)本科生課程備課教案計(jì)算機(jī)技術(shù)在安全工程中的應(yīng)用Matlab入門及應(yīng)用授課教師：徐中慧班 級(jí)：業(yè)：安全技術(shù)及工程第八章繪圖課型：新授課教具：多媒體教學(xué)設(shè)備，matlab教學(xué)軟件一、目標(biāo)與要求掌握matlab中二維繪圖、三維繪圖、子圖等相關(guān)圖形繪制功能。二、教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)本堂課教學(xué)的重點(diǎn)在于引導(dǎo)學(xué)生在編寫matlab程序時(shí)能夠熟練運(yùn)用繪圖的相關(guān)函數(shù)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。三、教學(xué)方法本課程主要通過講授法、演示法、練習(xí)法等相結(jié)合的方法來引導(dǎo)學(xué)生掌控本堂課的學(xué)習(xí)內(nèi)容。四、教學(xué)內(nèi)容課后習(xí)題講解(1)用switch/case,menu結(jié)構(gòu)編寫程序求解下列問題：提示用戶輸入入學(xué)時(shí)間是一年、二年、三年還是

2、四 年，輸入數(shù)據(jù)是字符串。根據(jù)輸入數(shù)據(jù)決定期末考試的時(shí)間。其中，一年級(jí)周一考試，二年級(jí)周二考試， 三年級(jí)周三考試，四年級(jí)周四考試。Input=menu( 'Enter a value for your grade' ,'one year','two years','three years','four years');switch Inputcase 1disp('Monday')case 2disp('Tuesday')case 3disp('Wednesday')

3、case 4disp('Thursday')end(2)編寫程序，提示用戶輸入購買方糖的數(shù)量，輸入數(shù)據(jù)是糖的塊數(shù)。計(jì)算購買方糖的費(fèi)用。價(jià)格確定方法是：1塊=$0.75;2塊=1.25; 3塊=1.65。當(dāng)多于3塊時(shí)，總費(fèi)用=$1.65+$0.30*(購買數(shù)量-3)。 sugar=input( 'Enter a value for quantityof sugarn');switch sugarcase 1fprintf( '%3.0f lump sugar costs $0.75n' ,sugar)case 2fprintf( '%3.0

4、f lump sugar cost $1.25n' ,sugar)case 3fprintf( '%3.0f lump sugar cost $1.65n' ,sugar)otherwiseoutput=1.65+0.3*(sugar-3);fprintf( '%3.0f lump sugars cost $%4.2fn' ,sugar,output)end3)用for 循環(huán)結(jié)構(gòu)求矢量元素的和，已知矢量x 等于x=1 23 43 72 87 56 98 33用函數(shù) sum 檢查計(jì)算結(jié)果，并用 while 重寫一遍程序。x=1 23 43 72 87 56

5、 98 33;a=0;for k=1:length(x) a=a+x(k);endif a=sum(x) disp(a)elsedisp('error')endx=1 23 43 72 87 56 98 33;a=0;k=1;while k<=length(x)a=a+x(k);k=k+1;endif a=sum(x)disp(a)elsedisp('error')end(4)用函數(shù)primes 求小于 100 的素?cái)?shù)，用 for 循環(huán)計(jì)算相鄰兩個(gè)素?cái)?shù)的乘積。例如，前4 個(gè)素?cái)?shù)是2 3 5 7計(jì)算2*3 3*5 5*7輸出6 15 35x=primes(1

6、00);for k=1:length(x)if k+1<length(x)a=x(k)*x(k+1);b(k)=a;elsebreakendenddisp(b)引言大規(guī)模的數(shù)據(jù)表格很難直觀表現(xiàn)信息內(nèi)容，而工程師利用圖形化技術(shù)可以使信息更加容易理解。圖形化技術(shù)可以直觀地反映出數(shù)據(jù)的變化趨勢(shì)、最大值和最小值，也可以非常容易地檢查出因計(jì)算或測(cè)量引起的錯(cuò)誤數(shù)據(jù)點(diǎn)。而且，圖形化數(shù)據(jù)可以讓人迅速準(zhǔn)確地判斷所編寫的程序是否能夠得出正確的結(jié)果。( 1)二維圖形基本繪圖命令在工程中最常用的圖形是x-y 坐標(biāo)圖。 x-y 坐標(biāo)圖就是用一系列有序數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)出的二維坐標(biāo)平面上的點(diǎn)，然后把這些點(diǎn)用直線連起來就構(gòu)成二

7、維圖形。通過測(cè)量或計(jì)算得到 x 和 y 的坐標(biāo)值，一般情況下，自變量 x 的值描繪在 x 軸上，因變量y 的值描繪在y 軸上。%繪第一張圖x=0:0.2:2*pi;y=sin(x);plot(x,y)%繪制二維圖形%加修飾title( ' 繪制二維圖形' );%添加標(biāo)題xlabel( ' 自變量 x' );ylabel( ' 因變量 y' );%添加坐標(biāo)軸標(biāo)識(shí)% 加?xùn)鸥駁rid%添加?xùn)鸥瘢琯rid on/grid offhold on %hold/hold on 保持住當(dāng)前圖形，hold off 覆蓋當(dāng)前圖形pause(10)%繪第二張圖y1=c

8、os(x)plot(x,y1, '-o')%繼續(xù)修飾axis(0,2*pi,-1.2,1.2)也定坐標(biāo)軸的范圍legend( 'sin(x)' , 'cos(x)播加圖例gtext( 'sinx' ); 加文本框gtext( 'cosx' ); 加文本框1紇制二維圉形3456自變量工命 令描 述運(yùn) 用plot創(chuàng)建一個(gè)x-y坐標(biāo)圖plot(x,y)title添加標(biāo)題title (' my graph')xlabel添加x軸坐標(biāo)xlabel ('坐標(biāo)軸名稱')ylabel添加y軸坐標(biāo)ylabel

9、 ('坐標(biāo)軸名稱)grid添加?xùn)鸥駁rid on添加?xùn)鸥?grid off取消柵格hold定義當(dāng)前圖形hold on保持當(dāng)前圖形/hold off覆 蓋當(dāng)前圖形pause暫停程序，觀察圖形pause暫停程序，按任意鍵繼續(xù) pause(n)繼續(xù)執(zhí)行前中止執(zhí)行程 序n秒axis如果沒有輸入?yún)?shù)，就將坐標(biāo)軸固定在當(dāng)前配置狀態(tài)。再次輸入axis就是恢復(fù)對(duì)坐標(biāo)軸的控制axis(v)axis的輸入?yún)?shù)是一個(gè)四維矢量，分別定義了 x軸和y軸的最小值和最大值，例如： xmin,xmax,ymin,ymaxlegendlegend( string1/string2',etc),添加圖例,對(duì)小同曲

10、線加以說明texttext(x coordinate、coordinate, string )，輸入?yún)?shù)為文本框的位直和內(nèi)谷gtextgtext ( string )，添加文本框，框的位直由鼠標(biāo)操作來確te注意：添加標(biāo)題和坐標(biāo)軸標(biāo)注前要先創(chuàng)建圖形，否則繪圖命令會(huì)刪除前面已經(jīng)設(shè)置的標(biāo)注。命令xlabel、ylabel和title中的字符串一般用單引號(hào)結(jié)束。在matlab中也可以使用撇號(hào)(如it ' s)。輸入兩個(gè)單引號(hào)中間可以用撇號(hào)隔開，但不能使用雙引號(hào)。繪制多條曲線編程過程中經(jīng)常需要繪制完圖形后繼續(xù)進(jìn)行計(jì)算，然后又繪制圖形。 Matlab可以隨時(shí)生成和顯示圖形 窗口，但生成的第二幅圖會(huì)

11、覆蓋掉第一幅圖形。怎么辦？用figure創(chuàng)建新的圖形。使用 figure重新打開一個(gè)新的圖形窗口，并在窗口中繪制圖形。figure(n)例如輸入figure(2),會(huì)出現(xiàn)一個(gè)新的圖形窗口，可以在此窗口繪制下一個(gè)圖形。使用plot與hold on相結(jié)合用plot, plot輸入x矢量和y矢量分別繪制曲線plot(x1,y1,x2,y2)如果函數(shù)plot的輸入?yún)?shù)是一個(gè)單獨(dú)的矩陣，則Matlab對(duì)矩陣的每一列單獨(dú)繪圖。矩陣的行下標(biāo)矢量作為x軸坐標(biāo)，每列所對(duì)應(yīng)的數(shù)值作為y軸坐標(biāo)繪制曲線。如果 plot有兩個(gè)自變量，一個(gè)是矢量，一個(gè)是矩陣，那么，matlab按行依次繪制圖形。x=0:pi/100:2*

12、pi;y1=cos(x)*2;y2=cos(x)*3;y3=cos(x)*4;y4=cos(x)*5;z=y1;y2;y3;y4;plot(x,y1,x,y2,x,y3,x,y4);figure(2)plot(x,z)線條、顏色和標(biāo)記的風(fēng)格用戶可以選擇實(shí)線、虛線、點(diǎn)和點(diǎn)畫線作為繪圖線，選擇加號(hào)、星形、圓圈等形狀作為標(biāo)記。此外還 可以選擇不同的繪圖顏色。x=0:0.2:2*pi;y=sin(x);plot(x,y, '-or')線條、顏色和標(biāo)記選項(xiàng)線條類型標(biāo)識(shí)符點(diǎn)類型標(biāo)識(shí)符顏色標(biāo)識(shí)符實(shí)線-占八、.藍(lán)色b占八、:圓圈o綠色g點(diǎn)畫線-.X形狀x紅色r虛線加號(hào)+青色c星號(hào)*洋紅色m方形

13、s黃色y切d黑色k卜二角v白色w上三角A提 示清除圖形用clf,關(guān)閉圖形窗口用close命令。子圖使用subplot命令可以把圖形窗口分成 m行n列的多個(gè)區(qū)域。函數(shù) subplot (m,n,p)把圖形窗口分成 mxn個(gè)小窗口，在第 p個(gè)小窗口繪制下一個(gè)圖形 窗口按從左到右，從上到下的順序編號(hào)。x=0:pi/100:2*pi;subplot(2,1,1)plot(x,sin(x);subplot(2,1,2) plot(x,cos(x)極坐標(biāo)圖在Matlab中可以繪制極坐標(biāo)圖。polar(theta,r)根據(jù)輸入角度(一般用弧度表示)和半徑 r繪制極坐標(biāo)圖x=0:pi/100:pi;y=sin

14、(x);polar(x,y)練 習(xí)1.定義數(shù)組theta,范圍從 0至U 2*pi ,步長(zhǎng)為 0.04*pi。定義半徑數(shù)組 r=5*cos(4*theta)。根據(jù)theta和r 的值繪制極坐標(biāo)圖。theta=0:pi/100:2*pi;r=5*cos(4*theta);polar(theta,r)JUU2 .數(shù)組theta保持不變，根據(jù)關(guān)系式 r=5-5*sin(theta)繪制極坐標(biāo)圖。 theta=0:pi/100:2*pi;r=5-5*sin(theta);polar(theta,r)3 .定義數(shù)組theta=pi/2:4/5*pi:4.8*pi,創(chuàng)建6個(gè)元素的全1數(shù)組r,根據(jù)theta

15、和r繪制極坐標(biāo)圖。 theta=pi/2:4/5*pi:4.8*pi;r=ones(1,6);polar(theta,r)條形圖和餅圖條形圖和餅圖bar(x)若x矢量，則繪制垂直條形圖；若 x為二維矩陣，則按行分組顯示barh(x)若x矢量，則繪制水平條形圖；若 x為二維矩陣，則按行分組顯示 bar3(x)繪制三維條形圖bar3h(x)繪制三維水平條形圖pie(x)繪制餅圖。矩陣x的兀素用餅圖中的一部分表示一pie3(x)繪制三維餅圖。矩陣 x中的兀素用餅圖的一部分表示hist(x)繪制柱狀圖clear,clcx=1 2 5 4 8;y=x；1：5；%垂直條形圖subplot(2,2,1)ba

16、r(x, 'r' ),title( 'A bar graph of vector x' );%垂直條形圖，輸入矩陣subplot(2,2,2)bar(y),title( 'A bar graph of matrix y' );% 三維條形圖subplot(2,2,3)bar3(y),title( 'A three-dimensional bar graph' )%餅圖subplot(2,2,4)pie3(x),title( 'A three-dimensional pie graph' )Alhut dinini-

17、Enal bav aiaphA tBSn(jint!Sflsionai /自即am。柱狀圖柱狀圖是一種主要用于數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析的圖形，通過它可以顯示出數(shù)據(jù)的分布情況。在Matlab中，一般將數(shù)據(jù)從最大值到最小值之間等分成10份，用柱狀圖顯示。定義矩陣x是工程導(dǎo)論課程的期末考試成績(jī)。用柱狀圖顯示結(jié)果。x=100 95 74 87 22 78 34 35 93 88 86 42 55 48;hist(x)雙y軸圖在解決實(shí)際問題時(shí)，有時(shí)需要把兩個(gè)x-y坐標(biāo)圖輸出到同一坐標(biāo)圖中。在這種情況下，如果兩個(gè)y軸的數(shù)據(jù)相差很多，就很難看出數(shù)據(jù)的變化情況。x=0:pi/20:2*pi;y1=sin(x);y2=ex

18、p(x);%同一個(gè)y軸作圖subplot(1,2,1)plot(x,y1,x,y2)gtext( 'sinx' ),gtext( 'exp')%雙丫軸作圖subplot(1,2,2)plotyy(x,y1,x,y2)gtext( 'sinx' ),gtext( 'exp')函數(shù)繪圖運(yùn)用函數(shù)fplot可以在不定義x和y軸坐標(biāo)數(shù)組的條件下繪制某個(gè)函數(shù)的圖形。輸入代碼:fplot( 'sin(x)' ，-2*pi,2*pi)函數(shù)fplot的第一個(gè)自變量是字符串表示的繪圖函數(shù)的名稱，第二個(gè)自變量是數(shù)組。如果繪圖的函數(shù)很復(fù)雜

19、，輸入字符串很不方便，則可以定義一個(gè)匿名函數(shù)，然后直接輸入函數(shù)的句柄。下一章將詳細(xì)介紹匿 名函數(shù)和函數(shù)句柄的使用方法。(2)三維圖形三維曲線圖與plot類似，函數(shù)plot3是三維繪圖的基本函數(shù)，它通過clear,clcx=linspace(0,10*pi,1000);y=cos(x);z=sin(x);% plot3 繪圖subplot(1,2,1)plot3(x,y,z)grid onxlabel( 'angle' ),ylabel( 'cos(x)' ),zlabel( 'sin(x)' ),title(% comet磔圖subplot(1,

20、2,2)comet3(x,y,z)xlabel( 'angle' ),ylabel( 'cos(x)' ),zlabel( 'sin(x)' ),title(x,y,z三個(gè)輸入矢量在三維空間繪制曲線圖。'plot3 繪圖');'comet3 繪圖);函數(shù)comet3表現(xiàn)三維圖形的動(dòng)畫效果，若繪圖程序的執(zhí)行速度很快，則需要較多的數(shù)據(jù)點(diǎn)。使用函數(shù)comet可以繪制二維圖形。相應(yīng)的，類似于二維曲線繪制函數(shù)，Matlab還提供了其他的三維曲線繪制函數(shù)，如stem3()可以繪制三維火柴桿形曲線，fill3()可以繪制三維的填充圖形，

21、bar3 ()可以繪制三維的直方圖等。三維曲面圖曲面圖就是把數(shù)據(jù)繪制成三維曲面，mesh圖和surf圖是兩種常用的曲面圖。Mesh 圖繪制mesh圖的方法有很多種。若函數(shù)自變量是一個(gè)二維mx n矩陣，則矩陣中元素的數(shù)值為z軸坐標(biāo),元素的位置分別是 x軸和y軸坐標(biāo)。z=1:10;2:2:20;3:12; mesh(z) xlabel('x-axis')ylabel('y-axis')zlabel('z-axis')函數(shù)mesh可以有三個(gè)自變量：mesh(x,y,z)。其中，x,y,z分別是x軸、y軸和z軸的坐標(biāo)。x=linspace(1,50,10

22、)y=linspace(500,1000,3)z=1:10;2:2:20;3:12;mesh(x,y,z)xlabel('x-axis')ylabel('y-axis')zlabel('z-axis')surf 圖surf圖和mesh圖類似，不同之處在于，surf圖繪制的是著色的三維曲面圖，其顏色由z值決定。surf的輸入?yún)?shù)和 mesh相同，可以有一個(gè)輸入變量也可以有三個(gè)輸入變量。surf(z)以z的行列編號(hào)作為 x軸和y軸坐標(biāo)。mesh也可以有三個(gè)自變量：mesh(x,y,z)。其中x,y,z分別是x軸、y軸和z軸的坐標(biāo)。矢量x的元素個(gè)數(shù)必須

23、和矩陣z的列數(shù)相同，矢量y的元素個(gè)數(shù)必須和矩陣 z的行數(shù)相同。z=1:10;2:2:20;3:12;subplot(1,2,1)mesh(z)xlabel( 'x-axis' ),ylabel( 'y-axis' ),zlabel( 'z-axis' ),title( 'mesh 圖')subplot(1,2,2)surf(z)xlabel( 'x-axis' ),ylabel( 'y-axis' ),zlabel( 'z-axis' ),title( 'surf 圖')DMEI-3W5-Meshgrid的運(yùn)用在三維繪圖過程中，meshgrid可以將圖像網(wǎng)格化。meshgrid用于從已知數(shù)組a和b產(chǎn)