MATLAB計算的圖形繪制

第四講MATLAB的圖形繪制作為一個功能強大的工具軟件，Matlab具有很強的圖形處理功能，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為縱坐標的二維曲線plot(x,y)

%繪制以x為橫坐標,y為縱坐標的二維曲線plot(x1,y1,x2,y2,…)

%繪制多條曲線,不同的矩陣對之間，其維數(shù)可以不同

說明：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x是實向量時，以該向量的序號為橫坐標，元素值為縱坐標畫出一條連續(xù)曲線，這實際上是繪制折線圖。一、二維曲線的繪制>>x2=[3576；12241514；3697]

；>>plot(x2)（一）基本圖形函數(shù)注：當x是實矩陣時，則以其序號為橫坐標，按列繪制每列元素值相對于其序號的曲線。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。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．圖形標注有關(guān)圖形標注函數(shù)的調(diào)用格式為：title(‘s’)%書寫圖名xlabel(‘s’)%橫坐標軸名

ylabel(‘s’)%縱坐標軸名

text(xt,yt,‘s’)%在圖形的(xt,yt)坐標處書寫文字注釋

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)中的說明文字，除使用標準的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)學符號及公式等內(nèi)容。例如，text(0.3,0.5,‘sin({\omega}t+{\beta})’)將得到標注效果sin(ωt+β)。（二）圖形修飾一、二維曲線的繪制2．坐標控制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、橫坐標軸采用等長刻度。axissquare：產(chǎn)生正方形坐標系(缺省為矩形)。axisauto：使用缺省設(shè)置。axisoff：取消坐標軸。axison：顯示坐標軸。（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

%在以上兩個命令間切換說明：不顯示分格線是MATLAB的默認設(shè)置。分格線的疏密取決于坐標刻度，如果要改變分格線的疏密，必須先定義坐標刻度。（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

%使當前坐標系和圖形保留

holdoff

%使當前坐標系和圖形不保留

hold

%在以上兩個命令中切換說明：在設(shè)置了“holdon”后，如果畫多個圖形對象，則在生成新的圖形時保留當前坐標系中已存在的圖形對象，MATLAB會根據(jù)新圖形的大小，重新改變坐標系的比例。（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.同一窗口多個子圖如果需要在同一個圖形窗口中布置幾幅獨立的子圖，可以在plot命令前加上subplot命令來將一個圖形窗口劃分為多個區(qū)域，每個區(qū)域一幅子圖。格式：subplot(m,n,k)%使(m×n)幅子圖中的第k幅成為當前圖clf

%清除子圖!!!說明：子圖的序號編排原則是：左上方為第1幅，先向右后向下依次排列，子圖彼此之間獨立。（三）圖形的比較顯示一、二維曲線的繪制【例4】：在多個窗口中繪制圖形。>>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)%右下方為當前圖，省略逗號

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

（三）圖形的比較顯示一、二維曲線的繪制3.雙縱坐標圖格式：plotyy(x1,y1,x2,y2)%以左、右不同縱軸繪制兩條曲線說明：左縱軸用于(x1,y1)數(shù)據(jù)，右縱軸用于(x2,y2)數(shù)據(jù)來繪制兩條曲線。坐標軸的范圍、刻度都自動產(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明：當x、y、z是同維向量時，則繪制以x、y、z元素為坐標的三維曲線；當x、y、z是同維矩陣時，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，來產(chǎn)生在x-y平面的各柵格點坐標值的矩陣。格式：[X,Y]＝meshgrid(x,y)說明：X、Y是柵格點的坐標，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)點繪制網(wǎng)格線,圖形中的每一個已知點和其附近的點用直線連接。格式：mesh(z) %畫三維網(wǎng)線圖

mesh(x,y,z,c)說明：只有參數(shù)z時，以z矩陣的行下標作為x坐標軸，把z的列下標當作y坐標軸；x、y分別為x、y坐標軸的自變量；當有x、y、z參數(shù)時，c是指定各點的用色矩陣，當c省略時默認用色矩陣是z的數(shù)據(jù)。如果x、y、z、c四個參數(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，圖形中的每一個已知點與其相鄰點以平面連接。格式：surf(z) %畫三維曲面圖

surf(x,y,z,c)說明：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])%通過方位角和俯仰角改變視角view([vx,vy,vz])

%通過直角坐標改變視角說明：az（方位角）是觀察點和坐標原點連線在x-y平面內(nèi)的投影和y軸負方向的夾角；el（俯仰角）是觀察點與坐標原點的連線和x-y平面的夾角。對于這兩個角度，三維圖形的默認值分別為-37.5和30，二維圖形的默認值是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

條形圖常用于對統(tǒng)計的數(shù)據(jù)進行作圖，特別適用于少量且離散的數(shù)據(jù)。

語法：bar(x,y,width,'參數(shù)')

%畫條形圖bar3(y,z,width,'參數(shù)')%畫三維條形圖說明：x是橫坐標向量，省略時默認值是1:m，m為y的向量長度；y是縱坐標，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）面積圖和實心圖

1、面積圖函數(shù)area用來繪制面積圖,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）面積圖和實心圖

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

%畫實心圖說明：c為實心圖的顏色，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）面積圖和實心圖

三、其他圖形函數(shù)（三）直方圖

格式：hist(y,m)%統(tǒng)計每段的元素個數(shù)并畫出直方圖hist(y,x)說明：m是分段的個數(shù)，省略時則默認為10；x是向量，用于指定所分每個數(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’)%畫三維餅圖說明：x是向量；explode是與x同長度的向量，用來決定是否從餅圖中分離對應(yīng)的一部分塊，非零元素表示該部分需要分離；’label’是用來標注餅圖的字符串數(shù)組。

三、其他圖形函數(shù)（四）餅圖

【例12】：某班計算機考試，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