MATLAB計(jì)算的圖形繪制

第四講MATLAB的圖形繪制作為一個(gè)功能強(qiáng)大的工具軟件，Matlab具有很強(qiáng)的圖形處理功能，提供了大量的二維、三維圖形函數(shù)。由于系統(tǒng)采用面向?qū)ο蟮募夹g(shù)和豐富的矩陣運(yùn)算，所以在圖形處理方面既方便又高效。一、二維曲線的繪制（一）

基本圖形函數(shù)（二）圖形的修飾（三）圖形的比較顯示常用格式: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plot(x1,y1,x2,y2,…)

%繪制多條曲線,不同的矩陣對(duì)之間，其維數(shù)可以不同

說(shuō)明：x和y可以是向量或矩陣。

一、二維曲線的繪制（一）基本圖形函數(shù)

【例1】：>>x1=[143]；>>plot(x1)（一）基本圖形函數(shù)注：當(dāng)x是實(shí)向量時(shí)，以該向量的序號(hào)為橫坐標(biāo)，元素值為縱坐標(biāo)畫出一條連續(xù)曲線，這實(shí)際上是繪制折線圖。一、二維曲線的繪制>>x2=[3576；12241514；3697]

；>>plot(x2)（一）基本圖形函數(shù)注：當(dāng)x是實(shí)矩陣時(shí)，則以其序號(hào)為橫坐標(biāo)，按列繪制每列元素值相對(duì)于其序號(hào)的曲線。一、二維曲線的繪制>>x3=[123];

>>y3=[123;436]

；plot(x3,y3)

（一）基本圖形函數(shù)注：當(dāng)x是向量，y是有一維與x同維的矩陣時(shí)，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(biāo)。一、二維曲線的繪制>>x3=[123];

>>y3=[123;436;789]

；plot(x3,y3)

（一）基本圖形函數(shù)一、二維曲線的繪制>>x4=[3576；12241514；3697]；>>y4=[1342；6875；5439]；

>>plot(x4,y4)

（一）基本圖形函數(shù)注：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。一、二維曲線的繪制>>x=0:pi/10:2*pi;>>y1=sin(x);>>y2=cos(x);>>plot(x,y1,x,y2)（一）基本圖形函數(shù)一、二維曲線的繪制>>plot(x,y1,‘r+-’,x,y2,‘k*:’)%多種顏色或線型來(lái)區(qū)分不同的數(shù)據(jù)組（一）基本圖形函數(shù)一、二維曲線的繪制1．圖形標(biāo)注有關(guān)圖形標(biāo)注函數(shù)的調(diào)用格式為：title(‘s’)%書寫圖名xlabel(‘s’)%橫坐標(biāo)軸名

ylabel(‘s’)%縱坐標(biāo)軸名

text(xt,yt,‘s’)%在圖形的(xt,yt)坐標(biāo)處書寫文字注釋

legend(‘s’,pos)%在指定位置建立圖例（二）圖形修飾一、二維曲線的繪制函數(shù)中的說(shuō)明文字，除使用標(biāo)準(zhǔn)的ASCII字符外，還可使用LaTeX格式的控制字符，這樣就可以在圖形上添加希臘字母、數(shù)學(xué)符號(hào)及公式等內(nèi)容。例如，text(0.3,0.5,‘sin({\omega}t+{\beta})’)將得到標(biāo)注效果sin(ωt+β)。（二）圖形修飾一、二維曲線的繪制2．坐標(biāo)控制axis函數(shù)的調(diào)用格式為：axis([xminxmaxyminymaxzminzmax])axis函數(shù)功能豐富，常用的格式還有：axisequal：縱、橫坐標(biāo)軸采用等長(zhǎng)刻度。axissquare：產(chǎn)生正方形坐標(biāo)系(缺省為矩形)。axisauto：使用缺省設(shè)置。axisoff：取消坐標(biāo)軸。axison：顯示坐標(biāo)軸。（二）圖形修飾一、二維曲線的繪制3.分格線使用grid命令顯示分格線。格式：gridon

%顯示分格線

gridoff

%不顯示分格線

grid

%在以上兩個(gè)命令間切換說(shuō)明：不顯示分格線是MATLAB的默認(rèn)設(shè)置。分格線的疏密取決于坐標(biāo)刻度，如果要改變分格線的疏密，必須先定義坐標(biāo)刻度。（二）圖形修飾一、二維曲線的繪制【例2】：>>x=0:pi/10:2*pi;>>y1=sin(x);>>y2=cos(x);>>plot(x,y1,x,y2)>>gridon（二）圖形修飾一、二維曲線的繪制>>xlabel('IndependentVariableX')>>ylabel('DependentVariableY')>>title('SineandCosineCurve')>>gtext('sin(x)')（二）圖形修飾gtext(‘s’)---用鼠標(biāo)把字符串放到圖形上一、二維曲線的繪制>>text(1.5,0.3,'cos(x)')>>axis([02*pi-0.80.8])（二）圖形修飾一、二維曲線的繪制>>legend('sin(x)','cos(x)',4)（二）圖形修飾一、二維曲線的繪制1．同一窗口多次疊繪格式：holdon

%使當(dāng)前坐標(biāo)系和圖形保留

holdoff

%使當(dāng)前坐標(biāo)系和圖形不保留

hold

%在以上兩個(gè)命令中切換說(shuō)明：在設(shè)置了“holdon”后，如果畫多個(gè)圖形對(duì)象，則在生成新的圖形時(shí)保留當(dāng)前坐標(biāo)系中已存在的圖形對(duì)象，MATLAB會(huì)根據(jù)新圖形的大小，重新改變坐標(biāo)系的比例。（三）圖形的比較顯示一、二維曲線的繪制【例3】：在同一窗口畫出函數(shù)sinx在區(qū)間[02π]的曲線和cosx在區(qū)間[-ππ]的曲線。

>>x1=0:0.1:2*pi;>>plot(x1,sin(x1))

（三）圖形的比較顯示一、二維曲線的繪制>>holdon>>x2=-pi:0.1:pi;>>plot(x2,cos(x2))

（三）圖形的比較顯示注：坐標(biāo)系的范圍由0～2π轉(zhuǎn)變?yōu)?π～2π。一、二維曲線的繪制2.同一窗口多個(gè)子圖如果需要在同一個(gè)圖形窗口中布置幾幅獨(dú)立的子圖，可以在plot命令前加上subplot命令來(lái)將一個(gè)圖形窗口劃分為多個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域一幅子圖。格式：subplot(m,n,k)%使(m×n)幅子圖中的第k幅成為當(dāng)前圖clf

%清除子圖!!!說(shuō)明：子圖的序號(hào)編排原則是：左上方為第1幅，先向右后向下依次排列，子圖彼此之間獨(dú)立。（三）圖形的比較顯示一、二維曲線的繪制【例4】：在多個(gè)窗口中繪制圖形。>>x=0:0.1:2*pi;>>subplot(2,2,1)

%將圖形窗口分割為2行2列，第1行第1列（左上方）為當(dāng)前圖

>>plot(x,sin(x))

（三）圖形的比較顯示一、二維曲線的繪制>>subplot(2,2,2)%右上方為當(dāng)前圖

>>plot(x,cos(x))

（三）圖形的比較顯示一、二維曲線的繪制>>y3=exp(x)；>>subplot(2,2,3)%左下方為當(dāng)前圖>>plot(x,y3)

（三）圖形的比較顯示一、二維曲線的繪制>>subplot(224)%右下方為當(dāng)前圖，省略逗號(hào)

>>plot(x,log(3*x))

（三）圖形的比較顯示一、二維曲線的繪制3.雙縱坐標(biāo)圖格式：plotyy(x1,y1,x2,y2)%以左、右不同縱軸繪制兩條曲線說(shuō)明：左縱軸用于(x1,y1)數(shù)據(jù)，右縱軸用于(x2,y2)數(shù)據(jù)來(lái)繪制兩條曲線。坐標(biāo)軸的范圍、刻度都自動(dòng)產(chǎn)生。

（三）圖形的比較顯示一、二維曲線的繪制【例5】：

>>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)（三）圖形的比較顯示一、二維曲線的繪制一、二維曲線的繪制（三）圖形的比較顯示格式：

plot3(x,y,z,'s') %繪制三維曲線

plot3(x1,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。

二、MATLAB的三維圖形繪制（一）三維曲線圖【例6】：繪制方程在的圖像。>>t=0:pi/10:2*pi;>>x=sin(t);>>y=cos(t);>>z=t;>>plot3(x,y,z,'m:p')

二、MATLAB的三維圖形繪制（一）三維曲線圖

二、MATLAB的三維圖形繪制（一）三維曲線圖>>gridon>>xlabel('DependentVariableX')>>ylabel('DependentVariableY')>>zlabel('IndependentVariableZ')>>title('SineandCosineCurve')

二、MATLAB的三維圖形繪制（一）三維曲線圖

二、MATLAB的三維圖形繪制（一）三維曲線圖（二）三維網(wǎng)線圖和曲面圖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。格式：[X,Y]＝meshgrid(x,y)說(shuō)明：X、Y是柵格點(diǎn)的坐標(biāo)，為矩陣；x、y為向量。

二、MATLAB的三維圖形繪制（二）三維網(wǎng)線圖和曲面圖2.三維網(wǎng)線圖mesh函數(shù)為數(shù)據(jù)點(diǎn)繪制網(wǎng)格線,圖形中的每一個(gè)已知點(diǎn)和其附近的點(diǎn)用直線連接。格式：mesh(z) %畫三維網(wǎng)線圖

mesh(x,y,z,c)說(shuō)明：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。

二、MATLAB的三維圖形繪制3.三維曲面圖surf函數(shù)和mesh的用法類似，但它可以畫出著色表面圖，圖形中的每一個(gè)已知點(diǎn)與其相鄰點(diǎn)以平面連接。格式：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可以省略。

（二）三維網(wǎng)線圖和曲面圖

二、MATLAB的三維圖形繪制【例7】：分別用mesh和surf函數(shù)繪制高斯矩陣的曲面。>>z=peaks(40);>>mesh(z)>>surf(z)

z=3*(1-x).^2.*exp(-(x.^2)-(y+1).^2)...-10*(x/5-x.^3-y.^5).*exp(-x.^2-y.^2)...-1/3*exp(-(x+1).^2-y.^2);

（二）三維網(wǎng)線圖和曲面圖

二、MATLAB的三維圖形繪制一、二維曲線的繪制（二）三維網(wǎng)線圖和曲面圖一、二維曲線的繪制（二）三維網(wǎng)線圖和曲面圖【例8】：繪制方程>>x=-7.5:0.5:7.5;>>y=x;>>[X,Y]=meshgrid(x,y)；>>R=sqrt(X.^2+Y.^2)+eps;>>Z=sin(R)./R;>>surf(X,Y,Z)（二）三維網(wǎng)線圖和曲面圖

二、MATLAB的三維圖形繪制一、二維曲線的繪制（二）三維網(wǎng)線圖和曲面圖4.其它立體網(wǎng)線圖和曲面圖meshc：為立體網(wǎng)狀圖加等高線；Meshz：為立體網(wǎng)狀圖加“圍裙”。（二）三維網(wǎng)線圖和曲面圖

二、MATLAB的三維圖形繪制一、二維曲線的繪制（二）三維網(wǎng)線圖和曲面圖一、二維曲線的繪制（二）三維網(wǎng)線圖和曲面圖5．改變視角格式：view([az,el])%通過(guò)方位角和俯仰角改變視角view([vx,vy,vz])

%通過(guò)直角坐標(biāo)改變視角說(shuō)明：az（方位角）是觀察點(diǎn)和坐標(biāo)原點(diǎn)連線在x-y平面內(nèi)的投影和y軸負(fù)方向的夾角；el（俯仰角）是觀察點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)的連線和x-y平面的夾角。對(duì)于這兩個(gè)角度，三維圖形的默認(rèn)值分別為-37.5和30，二維圖形的默認(rèn)值是0和90。（二）三維網(wǎng)線圖和曲面圖

二、MATLAB的三維圖形繪制【例9】：>>z=peaks(40);>>subplot(2,2,1)>>mesh(z)>>subplot(2,2,2);>>mesh(z)>>view(-37.5,-30)>>subplot(2,2,3);>>mesh(z)>>view(180,0)>>subplot(2,2,4);>>mesh(z)>>view(0,90)（二）三維網(wǎng)線圖和曲面圖

二、MATLAB的三維圖形繪制一、二維曲線的繪制（二）三維網(wǎng)線圖和曲面圖（一）條形圖

條形圖常用于對(duì)統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)進(jìn)行作圖，特別適用于少量且離散的數(shù)據(jù)。

語(yǔ)法：bar(x,y,width,'參數(shù)')

%畫條形圖bar3(y,z,width,'參數(shù)')%畫三維條形圖說(shuō)明：x是橫坐標(biāo)向量，省略時(shí)默認(rèn)值是1:m，m為y的向量長(zhǎng)度；y是縱坐標(biāo)，可以是向量或矩陣,

width是豎條的寬度，‘參數(shù)’有g(shù)rouped(分組式)和stacked(累加式)。

三、其他圖形函數(shù)（一）條形圖

【例10】：用條形圖表示某年一月份中3日～6日連續(xù)四天的溫度數(shù)據(jù)，y矩陣的各列分別表示平均溫度、最高溫度和最低溫度。

>>x=3:6;>>y=[5.300013.00000.40005.100011.8000-1.70003.70008.10000.60001.50007.7000-4.5000]

;>>bar(x,y)>>bar3(x,y)>>bar(x,y,0.5,'stack')

三、其他圖形函數(shù)（一）條形圖

三、其他圖形函數(shù)（一）條形圖

三、其他圖形函數(shù)（一）條形圖

三、其他圖形函數(shù)（二）面積圖和實(shí)心圖

1、面積圖函數(shù)area用來(lái)繪制面積圖,是在plot的基礎(chǔ)上填充曲線與橫軸之間的面積，該圖用于查看某個(gè)數(shù)在該列所有數(shù)的總和中所占的比例，只能用于二維繪圖。格式：area(y)%畫面積圖area(x,y)

三、其他圖形函數(shù)（二）面積圖和實(shí)心圖

2.實(shí)心圖函數(shù)fill用來(lái)繪制實(shí)心圖,實(shí)心圖是將數(shù)據(jù)的起點(diǎn)和終點(diǎn)連成多邊形，并填充顏色。格式：fill(x,y,c)

%畫實(shí)心圖說(shuō)明：c為實(shí)心圖的顏色，可以用'r'、'g'、'b'、

'c'、'm'、'y'、'w'、'k'，或RGB三元組行向量表示。

三、其他圖形函數(shù)（二）面積圖和實(shí)心圖【例11】：>>x=1:7;>>y=[3,2,5;6,1,8;7,4,9;6,3,7;8,2,9;4,2,9;3,1,7];>>area(x,y)>>fill(x,y,'r')

三、其他圖形函數(shù)（二）面積圖和實(shí)心圖

三、其他圖形函數(shù)（三）直方圖

格式：hist(y,m)%統(tǒng)計(jì)每段的元素個(gè)數(shù)并畫出直方圖hist(y,x)說(shuō)明：m是分段的個(gè)數(shù)，省略時(shí)則默認(rèn)為10；x是向量，用于指定所分每個(gè)數(shù)據(jù)段的中間值；y可以是向量或矩陣，如果是矩陣則按列分段。

三、其他圖形函數(shù)（三）直方圖

【例12】：y=randn(10,2)y=-0.43256481152822-0.18670857768144-1.665584378238100.725790548293300.12533230647483-0.588316543014190.287676420358552.18318581819710-1.14647135068146-0.13639588308660

三、其他圖形函數(shù)（三）直方圖

1.190915465643000.113931313520811.189164201652101.06676821135919-0.037633276593320.059281460523610.32729236140865-0.095648405483670.17463914282092-0.83234946365002>>x=-2:0.5:2;>>hist(y,x)>>x=-4:1:5;>>hist(y,x)

三、其他圖形函數(shù)（三）直方圖

三、其他圖形函數(shù)（四）餅圖

餅圖是用于顯示向量中的各元素占向量元素總和的百分比。格式：pie(x,explode,’label’)%畫二維餅圖

pie3(x,explode,’label’)%畫三維餅圖說(shuō)明：x是向量；explode是與x同長(zhǎng)度的向量，用來(lái)決定是否從餅圖中分離對(duì)應(yīng)的一部分塊，非零元素表示該部分需要分離；’label’是用來(lái)標(biāo)注餅圖的字符串?dāng)?shù)組。

三、其他圖形函數(shù)（四）餅圖

【例12】：某班計(jì)算機(jī)考試，90分以上32人，80-90分58人，70-80分27人，60-70分21人，60分以下16人。

>>x=[3258272116];>>explode=[00001];>>pie(x,explode)>>pie(x,explode,{'9