計算機仿真課件：第五章 MATLAB繪圖

1、第五章 MATLAB繪圖5.1二維圖形5.1.1繪制二維圖形的基本函數(shù) plot x軸和y軸均為線性坐標semilogx x 軸為對數(shù)坐標，y軸為線性坐標 semilogy x 軸為線性坐標，y軸為對數(shù)坐標polar 繪制極坐標曲線grid 在圖形窗口中添加網(wǎng)格(grid on) 或去掉網(wǎng)格(grid off)zoom 允許(zoom on)或不允許(zoom off) 對圖形進行放大或縮小ginput 用鼠標獲取圖形中點的坐標 patch, fill一、plot函數(shù) 繪制二維圖形的最基本函數(shù)是plot，它是針對向量或矩陣的列來繪制曲線的。也就是說，使用plot函數(shù)之前，必須首先定義好曲線上每

2、一點的x及y坐標，常用格式有：plot(y)只有一個參數(shù)時，以參數(shù)y的值為縱坐標，橫坐標x從1開始，長度與參數(shù)y相同2. plot(x,y)以元素x為橫坐標值，元素y為縱坐標值繪制曲線。3. plot(x,y1,x,y2,)以公共的x元素為橫坐標值，以y1,y2等為縱坐標值，繪制多條曲線。4. plot(x,y,選項)選項包括線形、顏色、數(shù)據(jù)點標記符號等特性的設(shè)置。色彩字符所定顏色線型字符線型格式y(tǒng)黃-實線m紫:點線c青-.點劃線r紅- -虛線g綠b藍w白k黑標記符號數(shù)據(jù)點形式標記符號數(shù)據(jù)點形式.點大于號y=0 1 2 3 2 1 0 ;plot(y,*-);plot(y)只有一個參數(shù)時，以y

3、參數(shù)的值為縱坐標，橫坐標x從1開始，長度與參數(shù)y相同2.plot(x,y)以x元素為橫坐標值，y元素為縱坐標值繪制曲線。t=0:0.1:7;x=sin(t);plot(t,x,k);title(正弦曲線);xlabel(x軸);ylabel(y軸);t=0:0.1:7;x=sin(t);plot(t,x,k);t=0:0.1:7;y=0;x=sin(t); plot(t,x,r-*,t,y,-.b+) ;axis off %取消坐標軸，默認為顯示坐標軸即axis on3.plot(x,y1,x,y2,)以公共的x元素為橫坐標值，以y1,y2等為縱坐標值，繪制多條曲線。例：畫出一條正弦曲線和一條

4、余弦曲線。x=0:pi/10:2*pi;y1=sin(x);y2=cos(x);plot(x,y1,x,y2)text(1.5,0.2, y2=cosx)%在坐標(x,y)處標注說明文字gtext(y1=sinx)%用鼠標在特定處標注說明文字x,y = ginputginput 提供了一個十字光標使我們能更精確的選擇我們所需要的位置，并返回坐標值。函數(shù)調(diào)用形式為：x,y = ginput(n)x,y = ginput 在0 x2區(qū)間內(nèi)，繪制曲線 y=2e-0.5xcos(4x)x=0:pi/100:2*pi;y=2*exp(0.5*x).*cos(4*pi*x); plot(x,y)text(

5、3,0.5,y=2exp(-0.5*x)cos(4*pi*x)%輸入特定的文字需要用反斜杠( )開頭pi alpha beta leftarrow rightarrow bullet .plot函數(shù)的輸入?yún)?shù)是矩陣形式(1) 當x是向量，y是有一維與x同維的矩陣時，則繪制出多根不同顏色的曲線。曲線條數(shù)等于y矩陣的另一維數(shù)，x被作為這些曲線共同的橫坐標。(2) 當x,y是同維矩陣時，則以x,y對應(yīng)列元素為橫、縱坐標分別繪制曲線，曲線條數(shù)等于矩陣的列數(shù)。(3) plot(Y) : 當輸入?yún)?shù)Y是實矩陣時，則按列繪制每列元素值相對其下標的曲線，曲線條數(shù)等于輸入?yún)?shù)矩陣的列數(shù)。 當輸入?yún)?shù)Y是復(fù)數(shù)矩陣

6、時，則按列分別以元素實部和虛部為橫、縱坐標繪制多條曲線。(4)含多個輸入?yún)?shù)的plot函數(shù)plot(x1,y1,x2,y2,xn,yn)1.當輸入?yún)?shù)都為向量時，x1和y1，x2和y2，xn和yn分別組成一組向量對，每一組向量對的長度可以不同。一個向量對繪制出一條曲線，這樣可以在同一坐標內(nèi)繪制出多條曲線。2.當輸入?yún)?shù)有矩陣形式時，配對的x, y按對應(yīng)列元素分別為橫、縱坐標繪制曲線，曲線條數(shù)等于矩陣的列數(shù)。例 clear allx=(0:pi/45:2*pi) ;k=0.3:0.1:1;y=cos(x)*k;plot(y)%繪制多條不同色彩的曲線例： x1=0:pi/10:2*pi; %x1=

7、linspace(0,2*pi,100);x2=0:pi/10:3*pi; %x2=linspace(0,3*pi,100);y1=sin(x1);y2=cos(x2);plot(x1,y1,x2,y2)text(1.5,0.2,y2=cosx)text(2.7,0.5,y1=sinx)x1和y1，x2和y2，xn和yn分別組成一組向量對，每一組向量對的長度可以不同。一個向量對繪制出一條曲線，這樣可以在同一坐標內(nèi)繪制出多條曲線。例 分析下列程序繪制的曲線。x1=linspace(0,2*pi,100);x2=linspace(0,3*pi,100);x3=linspace(0,4*pi,100

8、);y1=sin(x1);y2=1+sin(x2);y3=2+sin(x3);x =x1;x2;x3;%x=x1 x2 x3y=y1;y2;y3; %y=y1 y2 y3plot(x,y,x1,y1-1)legend(y1=sin(x1) , y2=1+sin(x2) , y3=2+sin(x3) ,y1-1=sin(x1) ,4) %該參數(shù)的選擇項為0,1,2,3,4,-1;%1為默認值,可省略。3.雙y軸圖形（ plotyy） plotyy(x1,y1,x2,y2)：以左、右不同縱軸繪制X1-Y1、X2-Y2兩條曲線。 plotyy(x1,y1,x2,y2,fun)：以左、右不同縱軸把X1

9、-Y1、X2-Y2兩條曲線繪制成FUN1指定形式的兩條曲線plotyy(x1,y1,x2,y2,fun1,fun2 )：以左、右不同縱軸把X1-Y1、X2-Y2兩條曲線繪制成FUN1、FUN2指定的不同形式的兩條曲線。 說明1.橫坐標的標度相同，縱坐標有兩個。左縱軸用于X1-Y1數(shù)據(jù)對，右縱軸用于X2-Y2數(shù)據(jù)對。2.軸的范圍、刻度都自動產(chǎn)生。如果要人工設(shè)置，必須使用axis函數(shù)。3.FUN、FUN1、FUN2為字符串格式可以是MATLAB中所有接受X-Y數(shù)據(jù)對的二維繪圖指令，如semilogy,plot函數(shù)。例 用不同標度在同一坐標內(nèi)繪制曲線y1=0.2e-0.5xcos(4x) 和y2=2

10、e-0.5xcos(x)。x=0:pi/100:2*pi;y1=0.2*exp(-0.5*x).*cos(4*pi*x);y2=2*exp(-0.5*x).*cos(pi*x);plotyy(x,y1,x,y2);grid on%給坐標加網(wǎng)格線，默認為不加即grid off4.復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)plot(x,y)當輸入?yún)?shù)x, y中至少有一個是復(fù)數(shù)向量時，plot(z)當輸入?yún)?shù)z是復(fù)數(shù)向量時，當輸入?yún)?shù)z是復(fù)數(shù)矩陣時，則按列分別以元素實部和虛部為橫、縱坐標繪制多條曲線。圖形窗口的分隔subplot函數(shù)的調(diào)用格式為：subplot(m,n,p)subplot(mnp)該函數(shù)將當前圖形窗口分成mn個繪圖區(qū)

11、，即每行n個，共m行， 區(qū)號按行優(yōu)先編號，且選定第p個區(qū)為當前活動區(qū)。在每一個繪圖區(qū)允許以不同的坐標系單獨繪制圖形。例：在多個窗口中繪制圖形。x=0:pi/10:2*pi;y1=sin(x);y2=cos(x);y3=exp(x);y4=y1+y2;subplot(221); plot(x,y1);subplot(222) plot(x,y2);subplot(223); plot(x,y3);subplot(224); plot(x,y4);多窗口繪圖 figure(N): 創(chuàng)建圖形窗口，N為所創(chuàng)制的繪圖窗口序號在多個圖形窗口繪制曲線clear allx=0:2*pi/90:2*pi;y1=

12、sin(2*x);plot(x,y1,r:);%以默認方式創(chuàng)建1號窗口figure(2)y2=exp(-15*x).*sin(2*x);plot(x,y2, c)繪制二維圖形的其他函數(shù)1.其他形式的線性直角坐標圖(了解)bar(x,y,選項) 條形圖stairs(x,y,選項) 階梯圖stem(x,y,選項) 桿圖fill( x1,y1,選項1, x2,y2,選項2,) 填充圖2.對數(shù)坐標曲線繪制對數(shù)和半對數(shù)坐標曲線的函數(shù)，調(diào)用格式為：semilogx(x1,y1,選項1,x2,y2,選項2,)semilogy(x1,y1,選項1,x2,y2,選項2,)loglog(x1,y1,選項1,x2,

13、y2,選項2,)3.極坐標曲線 (了解) polar(theta,rho,選項)theta為極坐標極角，rho為極坐標矢徑，選項內(nèi)容與plot函數(shù)相似。subplot(1,2,1);pie(7,10,27,24,32)title(餅圖);subplot(1,2,2);compass(3+2*i,5.5-i,-1.5+5*i)title(相量圖)4.其他形式的二維圖形5.1.2圖形處理MATLAB為用戶提供了一些圖形修飾函數(shù)，詳細情況見下表。函數(shù)意義grid on(/off)給當前圖形標記添加（取消）網(wǎng)格xlabel(string)標記橫坐標ylabel(string)標記縱坐標title(st

14、ring)給圖形添加標題text(x,y,string)在圖形的任意位置添加說明性文本gtext(string)利用鼠標添加說明性文本信息axis(xmin xmax ymin ymax)設(shè)置坐標軸的最小最大值1圖形標注有關(guān)圖形標注函數(shù)的調(diào)用格式為：title(圖形名稱)xlabel(x軸說明)ylabel(y軸說明)text(x,y,圖形說明)legend(圖例1,圖例2,)除legend外，其他函數(shù)均可用于三維圖形。例 在0 x2區(qū)間內(nèi)，繪制曲線y1=2e-0.5x和 ，并添加圖形標注。程序如下：x=0:pi/100:2*pi;y1=2*exp(-0.5*x);y2=cos(4*pi*x)

15、;plot(x,y1,x,y2)；title(x from 0 to 2pi); %加圖形標題xlabel(Variable X); %加X軸說明ylabel(Variable Y); %加Y軸說明text(0.8,1.5,曲線y1=2e-0.5x); %在指定位置添加圖形說明text(2.5,1.1,曲線y2=cos(4pix); legend(y1, y2) %加圖例2坐標控制axis函數(shù)的調(diào)用格式為：axis(xmin xmax ymin ymax zmin zmax)axis函數(shù)功能豐富，常用的格式還有：axis equal：縱、橫坐標軸采用等長刻度。axis square：產(chǎn)生正方形

16、坐標系(缺省為矩形)。axis auto：使用缺省設(shè)置。axis off：取消坐標軸。axis on：顯示坐標軸。例：x=0:pi/10:2*pi;y1=sin(x);y2=cos(x);plot(x,y1,x,y2)grid on %添加網(wǎng)格xlabel(Independent Variable X)ylabel(Dependent Variable Y1&Y2)title(Sin and Cosine Curve)text(1.5,0.3,cos(x)gtext(sin(x)axis(0 6 -1 1)hold on/off命令控制是保持原有圖形還是刷新原有圖形，不帶參數(shù)的hold命令在兩

17、種狀態(tài)之間進行切換。給坐標加網(wǎng)格線用grid命令來控制。grid on/off命令控制是畫還是不畫網(wǎng)格線，不帶參數(shù)的grid命令在兩種狀態(tài)之間進行切換。給坐標加邊框用box命令來控制。box on/off命令控制是加還是不加邊框線，不帶參數(shù)的box命令在兩種狀態(tài)之間進行切換。例：在同一窗口中繪制線段。x=0:pi/10:2*pi;y1=sin(x);y2=cos(x);y3=x;plot(x,y1,r,x,y2,b)hold on %hold off 不要放在程序最后plot(x,y3,m)plot(x,y2+y1, b)% hold on保持原有圖形%hold off刷新原有圖形 例 在同一

18、坐標中，可以繪制3個同心圓，并加坐標控制。 t=0:0.01:2*pi;%行向量 x=exp(i*t); y=x;2*x;3*x;%分別以實部和虛部為橫、縱坐標 plot(y) grid on; %加網(wǎng)格線 box on; %加坐標邊框 axis equal %坐標軸采用等刻度5.2三維圖形5.2.1基本函數(shù) plot3，stem3，surf，mesh，fill3等5.2.2三維線條圖(掌握)plot3函數(shù)與plot函數(shù)用法十分相似，其調(diào)用格式為：plot3(x1,y1,z1,選項1,x2,y2,z2,選項2,xn,yn,zn,選項n) 其中每一組x,y,z組成一組曲線的坐標參數(shù)，選項的定義和plot函數(shù)相同。當x,y,z是同維向量時，則x,y,z 對應(yīng)元素構(gòu)成一條三維曲線。當x,y,z是同維矩陣時，則以x,y,z對應(yīng)列元素繪制三維曲線，曲線條數(shù)等于矩陣列數(shù)。例 繪制三維曲線。程序如下：t=0:pi/100:20*pi;x=sin(t);y=cos(t);z=t.*sin(t).*cos(t);plot3(x,