Matlab繪圖教程(大量實例)剖析課件

MATLAB繪圖MATLAB繪圖二維數(shù)據(jù)曲線圖plot函數(shù)的基本調用格式為：plot(x,y)

其中x和y為長度相同的向量，分別用于存儲x坐標和y坐標數(shù)據(jù)。例1在0≤x≤2區(qū)間內，繪制曲線

y=2e-0.5xcos(4πx)程序如下：x=0:pi/100:2*pi;y=2*exp(-0.5*x).*cos(4*pi*x);plot(x,y)二維數(shù)據(jù)曲線圖plot函數(shù)的基本調用格式為：例2繪制曲線。程序如下：t=0:0.1:2*pi;x=t.*sin(3*t);y=t.*sin(t).*sin(t);plot(x,y);例2繪制曲線。plot函數(shù)最簡單的調用格式是只包含一個輸入?yún)?shù)：plot(x)在這種情況下，當x是實向量時，以該向量元素的下標為橫坐標，元素值為縱坐標畫出一條連續(xù)曲線，這實際上是繪制折線圖。plot函數(shù)最簡單的調用格式是只包含一個輸入?yún)?shù)：繪制多根二維曲線1．plot函數(shù)的輸入?yún)?shù)是矩陣形式時

(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)。繪制多根二維曲線1．plot函數(shù)的輸入?yún)?shù)是矩陣形式時(3)對只包含一個輸入?yún)?shù)的plot函數(shù)，當輸入?yún)?shù)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)是復數(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。(3)對只包含一個輸入?yún)?shù)的plot函數(shù)，當輸入?yún)?shù)是實2．含多個輸入?yún)?shù)的plot函數(shù)調用格式為：

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。每一向量對可以繪制出一條曲線，這樣可以在同一坐標內繪制出多條曲線。2．含多個輸入?yún)?shù)的plot函數(shù)(2)當輸入?yún)?shù)有矩陣形式時，配對的x,y按對應列元素為橫、縱坐標分別繪制曲線，曲線條數(shù)等于矩陣的列數(shù)。(2)當輸入?yún)?shù)有矩陣形式時，配對的x,y按對應列元素為例3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);y1=sin(x1);y2=1+sin(x2);y3=2+sin(x3);x=[x1;x2;x3]';y=[y1;y2;y3]';plot(x,y,x1,y1-1)例3分析下列程序繪制的曲線。3．具有兩個縱坐標標度的圖形在MATLAB中，如果需要繪制出具有不同縱坐標標度的兩個圖形，可以使用plotyy繪圖函數(shù)。調用格式為：

plotyy(x1,y1,x2,y2)其中x1,y1對應一條曲線，x2,y2對應另一條曲線。橫坐標的標度相同，縱坐標有兩個，左縱坐標用于x1,y1數(shù)據(jù)對，右縱坐標用于x2,y2數(shù)據(jù)對。3．具有兩個縱坐標標度的圖形例4用不同標度在同一坐標內繪制曲線

y1=0.2e-0.5xcos(4πx)和y2=2e-0.5xcos(πx)。程序如下：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);例4用不同標度在同一坐標內繪制曲線4．圖形保持holdon/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命令在兩種狀態(tài)之間進行切換。4．圖形保持例5采用圖形保持，在同一坐標內繪制曲線y1=0.2e-0.5xcos(4πx)和y2=2e-0.5xcos(πx)。程序如下：x=0:pi/100:2*pi;y1=0.2*exp(-0.5*x).*cos(4*pi*x);plot(x,y1)holdony2=2*exp(-0.5*x).*cos(pi*x);plot(x,y2);holdoff例5采用圖形保持，在同一坐標內繪制曲線y1=0.2e-0設置曲線樣式MATLAB提供了一些繪圖選項，用于確定所繪曲線的線型、顏色和數(shù)據(jù)點標記符號，它們可以組合使用。例如，“b-.”表示藍色點劃線，“y:d”表示黃色虛線并用菱形符標記數(shù)據(jù)點。當選項省略時，MATLAB規(guī)定，線型一律用實線，顏色將根據(jù)曲線的先后順序依次。要設置曲線樣式可以在plot函數(shù)中加繪圖選項，其調用格式為：plot(x1,y1,選項1,x2,y2,選項2,…,xn,yn,選項n)設置曲線樣式例6在同一坐標內，分別用不同線型和顏色繪制曲線y1=0.2e-0.5xcos(4πx)和y2=2e-0.5xcos(πx)，標記兩曲線交叉點。程序如下：x=linspace(0,2*pi,1000);y1=0.2*exp(-0.5*x).*cos(4*pi*x);y2=2*exp(-0.5*x).*cos(pi*x);k=find(abs(y1-y2)<1e-2);%查找y1與y2相等點(近似相等)的下標x1=x(k);%取y1與y2相等點的x坐標y3=0.2*exp(-0.5*x1).*cos(4*pi*x1);%求y1與y2值相等點的y坐標plot(x,y1,x,y2,'k:',x1,y3,'bp');例6在同一坐標內，分別用不同線型和顏色繪制曲線y1=0.圖形標注與坐標控制圖形標注有關圖形標注函數(shù)的調用格式為：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,…)圖形標注與坐標控制圖形標注

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)學符號及公式等內容。例如，text(0.3,0.5,‘sin({\omega}t+{\beta})’)將得到標注效果sin(ωt+β)。函數(shù)中的說明文字，除使用標準的ASCII字符外，還可例7在0≤x≤2區(qū)間內，繪制曲線y1=2e-0.5x和y2=cos(4πx)，并給圖形添加圖形標注。程序如下：x=0:pi/100:2*pi;y1=2*exp(-0.5*x);y2=cos(4*pi*x);plot(x,y1,x,y2)title('xfrom0to2{\pi}');%加圖形標題xlabel('VariableX');%加X軸說明ylabel('VariableY');%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(4{\pi}x)');legend(‘y1’,‘y2’)%加圖例例7在0≤x≤2區(qū)間內，繪制曲線y1=2e-0.5x和坐標控制axis函數(shù)的調用格式為：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：使用缺省設置。axisoff：取消坐標軸。axison：顯示坐標軸。坐標控制給坐標加網(wǎng)格線用grid命令來控制。gridon/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。boxon/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。給坐標加網(wǎng)格線用grid命令來控制。gridon/off命例8在同一坐標中，可以繪制3個同心圓，并加坐標控制。程序如下：t=0:0.01:2*pi;x=exp(i*t);y=[x;2*x;3*x]';plot(y)gridon;%加網(wǎng)格線boxon;%加坐標邊框axisequal%坐標軸采用等刻度例8在同一坐標中，可以繪制3個同心圓，并加坐標控制。圖形的可視化編輯MATLAB6.5版本在圖形窗口中提供了可視化的圖形編輯工具，利用圖形窗口菜單欄或工具欄中的有關命令可以完成對窗口中各種圖形對象的編輯處理。在圖形窗口上有一個菜單欄和工具欄。菜單欄包含F(xiàn)ile、Edit、View、Insert、Tools、Window和Help共7個菜單項，工具欄包含11個命令按鈕。圖形的可視化編輯圖形窗口的分割subplot函數(shù)的調用格式為：

subplot(m,n,p)

該函數(shù)將當前圖形窗口分成m×n個繪圖區(qū)，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10在圖形窗口中，以子圖形式同時繪制多根曲線。圖形窗口的分割subplot函數(shù)的調用格式為：極坐標圖polar函數(shù)用來繪制極坐標圖，其調用格式為：polar(theta,rho,選項)其中theta為極坐標極角，rho為極坐標矢徑，選項的內容與plot函數(shù)相似。例12繪制r=sin(t)cos(t)的極坐標圖，并標記數(shù)據(jù)點。程序如下：t=0:pi/50:2*pi;r=sin(t).*cos(t);polar(t,r,'-*');極坐標圖polar函數(shù)用來繪制極坐標圖，其調用格式為：二維統(tǒng)計分析圖

在MATLAB中，二維統(tǒng)計分析圖形很多，常見的有條形圖、階梯圖、桿圖和填充圖等，所采用的函數(shù)分別是：

bar(x,y,選項)stairs(x,y,選項)stem(x,y,選項)fill(x1,y1,選項1,x2,y2,選項2,…)二維統(tǒng)計分析圖

例13分別以條形圖、階梯圖、桿圖和填充圖形式繪制曲線y=2sin(x)。程序如下：x=0:pi/10:2*pi;y=2*sin(x);subplot(2,2,1);bar(x,y,'g');title('bar(x,y,''g'')');axis([0,7,-2,2]);subplot(2,2,2);stairs(x,y,'b');title('stairs(x,y,''b'')');axis([0,7,-2,2]);subplot(2,2,3);stem(x,y,'k');title('stem(x,y,''k'')');axis([0,7,-2,2]);subplot(2,2,4);fill(x,y,'y');title('fill(x,y,''y'')');axis([0,7,-2,2]);例13分別以條形圖、階梯圖、桿圖和填充圖形式繪制曲MATLAB提供的統(tǒng)計分析繪圖函數(shù)還有很多，例如，用來表示各元素占總和的百分比的餅圖、復數(shù)的相量圖等等。例5-14繪制圖形：(1)某企業(yè)全年各季度的產(chǎn)值(單位：萬元)分別為：2347,1827,2043,3025，試用餅圖作統(tǒng)計分析。(2)繪制復數(shù)的相量圖：7+2.9i、2-3i和-1.5-6i。MATLAB提供的統(tǒng)計分析繪圖函數(shù)還有很多，例如，用來表示各程序如下：subplot(1,2,1);pie([2347,1827,2043,3025]);title('餅圖');legend('一季度','二季度','三季度','四季度');subplot(1,2,2);compass([7+2.9i,2-3i,-1.5-6i]);title('相量圖');程序如下：

三維圖形

1三維曲線plot3函數(shù)與plot函數(shù)用法十分相似，其調用格式為：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對應元素構成一條三維曲線。當x,y,z是同維矩陣時，則以x,y,z對應列元素繪制三維曲線，曲線條數(shù)等于矩陣列數(shù)。三維圖形

1三維曲線例16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,y,z);title('Linein3-DSpace');xlabel('X');ylabel('Y');zlabel('Z');gridon;例16繪制三維曲線。三維曲面1．產(chǎn)生三維數(shù)據(jù)在MATLAB中，利用meshgrid函數(shù)產(chǎn)生平面區(qū)域內的網(wǎng)格坐標矩陣。其格式為：

x=a:d1:b;y=c:d2:d;[X,Y]=meshgrid(x,y);

語句執(zhí)行后，矩陣X的每一行都是向量x，行數(shù)等于向量y的元素的個數(shù)，矩陣Y的每一列都是向量y，列數(shù)等于向量x的元素的個數(shù)。三維曲面1．產(chǎn)生三維數(shù)據(jù)2．繪制三維曲面的函數(shù)surf函數(shù)和mesh函數(shù)的調用格式為：

mesh(x,y,z,c)surf(x,y,z,c)一般情況下，x,y,z是維數(shù)相同的矩陣。x,y是網(wǎng)格坐標矩陣，z是網(wǎng)格點上的高度矩陣，c用于指定在不同高度下的顏色范圍。2．繪制三維曲面的函數(shù)例17繪制三維曲面圖z=sin(x+sin(y))-x/10。程序如下：

[x,y]=meshgrid(0:0.25:4*pi);z=sin(x+sin(y))-x/10;mesh(x,y,z);axis([04*pi04*pi-2.51]);

此外，還有帶等高線的三維網(wǎng)格曲面函數(shù)meshc和帶底座的三維網(wǎng)格曲面函數(shù)meshz。其用法與mesh類似，不同的是meshc還在xy平面上繪制曲面在z軸方向的等高線，meshz還在xy平面上繪制曲面的底座。例17繪制三維曲面圖z=sin(x+sin(y))-x/例18在xy平面內選擇區(qū)域[-8,8]×[-8,8]，繪制4種三維曲面圖。程序如下：[x,y]=meshgrid(-8:0.5:8);z=sin(sqrt(x.^2+y.^2))./sqrt(x.^2+y.^2+eps);subplot(2,2,1);mesh(x,y,z);title('mesh(x,y,z)')subplot(2,2,2);meshc(x,y,z);title('meshc(x,y,z)')subplot(2,2,3);meshz(x,y,z)title('meshz(x,y,z)')subplot(2,2,4);surf(x,y,z);title('surf(x,y,z)')例18在xy平面內選擇區(qū)域[-8,8]×[-8,8]，繪3．標準三維曲面sphere函數(shù)的調用格式為：[x,y,z]=sphere(n)cylinder函數(shù)的調用格式為：[x,y,z]=cylinder(R,n)MATLAB還有一個peaks函數(shù)，稱為多峰函數(shù)，常用于三維曲面的演示。3．標準三維曲面例19繪制標準三維曲面圖形。程序如下：t=0:pi/20:2*pi;[x,y,z]=cylinder(2+sin(t),30);subplot(2,2,1);surf(x,y,z);subplot(2,2,2);[x,y,z]=sphere;surf(x,y,z);subplot(2,1,2);[x,y,z]=peaks(30);surf(x,y,z);例19繪制標準三維曲面圖形。其他三維圖形在介紹二維圖形時，曾提到條形圖、桿圖、餅圖和填充圖等特殊圖形，它們還可以以三維形式出現(xiàn)，使用的函數(shù)分別是bar3、stem3、pie3和fill3。bar3函數(shù)繪制三維條形圖，常用格式為：bar3(y)bar3(x,y)其他三維圖形在介紹二維圖形時，曾提到條形圖、桿圖、餅圖和填充stem3函數(shù)繪制離散序列數(shù)據(jù)的三維桿圖，常用格式為：stem3(z)stem3(x,y,z)pie3函數(shù)繪制三維餅圖，常用格式為：pie3(x)fill3函數(shù)等效于三維函數(shù)fill，可在三維空間內繪制出填充過的多邊形，常用格式為：fill3(x,y,z,c)stem3函數(shù)繪制離散序列數(shù)據(jù)的三維桿圖，常用格式為：例20繪制三維圖形：(1)繪制魔方陣的三維條形圖。(2)以三維桿圖形式繪制曲線y=2sin(x)。(3)已知x=[2347,1827,2043,3025]，繪制餅圖。(4)用隨機的頂點坐標值畫出五個黃色三角形。例20繪制三維圖形：程序如下：subplot(2,2,1);bar3(magic(4))subplot(2,2,2);y=2*sin(0:pi/10:2*pi);stem3(y);subplot(2,2,3);pie3([2347,1827,2043,3025]);subplot(2,2,4);fill3(rand(3,5),rand(3,5),rand(3,5),'y')程序如下：例21繪制多峰函數(shù)的瀑布圖和等高線圖。程序如下：subplot(1,2,1);[X,Y,Z]=peaks(30);waterfall(X,Y,Z)xlabel('X-axis'),ylabel('Y-axis'),zlabel('Z-axis');subplot(1,2,2);contour3(X,Y,Z,12,'k');%其中12代表高度的等級數(shù)xlabel('X-axis'),ylabel('Y-axis'),zlabel('Z-axis');例21繪制多峰函數(shù)的瀑布圖和等高線圖。圖形修飾處理視點處理MATLAB提供了設置視點的函數(shù)view，其調用格式為：view(az,el)其中az為方位角，el為仰角，它們均以度為單位。系統(tǒng)缺省的視點定義為方位角-37.5°,仰角30°。例：peaks;view([0,-30]);圖形修飾處理視點處理peaks;色彩處理1．顏色的向量表示MATLAB除用字符表示顏色外，還可以用含有3個元素的向量表示顏色。向量元素在[0,1]范圍取值，3個元素分別表示紅、綠、藍3種顏色的相對亮度，稱為RGB三元組。色彩處理2．色圖色圖(Colormap)是MATLAB系統(tǒng)引入的概念。在MATLAB中，每個圖形窗口只能有一個色圖。色圖是m×3的數(shù)值矩陣，它的每一行是RGB三元組。色圖矩陣可以人為地生成，也可以調用MATLAB提供的函數(shù)來定義色圖矩陣。2．色圖3．三維表面圖形的著色三維表面圖實際上就是在網(wǎng)格圖的每一個網(wǎng)格片上涂上顏色。surf函數(shù)用缺省的著色方式對網(wǎng)格片著色。除此之外，還可以用shading命令來改變著色方式。shadingfaceted命令將每個網(wǎng)格片用其高度對應的顏色進行著色，但網(wǎng)格線仍保留著，其顏色是黑色。這是系統(tǒng)的缺省著色方式。3．三維表面圖形的著色shadingflat命令將每個網(wǎng)格片用同一個顏色進行著色，且網(wǎng)格線也用相應的顏色，從而使得圖形表面顯得更加光滑。shadinginterp命令