計(jì)算機(jī)課件4 繪圖功能

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

對(duì)象的技術(shù)和豐富的矩陣運(yùn)算，所以在圖

形處理方面即常方便又高效。

4.1二維圖形

一、plot函數(shù)

函教格式：其中X和y為坐標(biāo)向量

函教功能：以向量x、y為軸，繪制曲線。

【例1】在區(qū)間0WXW2兀內(nèi)，繪制正弦曲線Y=SIN(X),

其程序?yàn)椋?/p>

x=0:pi/100:2*pi;

y=sin(x);

plot(x9y)

4.1二維圖形

一、plot函數(shù)

【例2】同時(shí)繪制正、余弦兩條曲線Y1=SIN(X)和

Y2=C0S(X),其程序?yàn)椋?/p>

plot函數(shù)還可以為plot(x,yl,x,y2,x,y3,…)形式，其功能

是以公共向量x為X軸，分別以yl,y2,y3,…為Y軸，

在同一幅圖內(nèi)繪制出多條曲線。

4.1二維圖形

一、plot函數(shù)

（一）線型與顏色

格式：

其中C表示顏色，S表示線型

【例3】用不同線型和顏色重新繪制例4.2圖形，其程序?yàn)?

go

其中參數(shù)七。，和力-.，表示圖形的顏色和線型。g表示綠

色，。表示圖形線型為圓圈；b表示藍(lán)色，-.表示圖形線型

為點(diǎn)劃線。

4.1二維圖形

一、plot函數(shù)

（二）圖形標(biāo)記

在繪制圖形的同時(shí)，可以對(duì)圖形加上一些說明,

如圖形名稱、圖形某一部分的含義、坐標(biāo)說明等,

將這些操作稱為添加圖形標(biāo)記。

title（'加圖形標(biāo)題！;

xlab一1「力口X軸標(biāo)記，）;

ylab一1「力口Y軸標(biāo)記，）;

text（X,YJ添加文本，）;

4.1二維圖形

一、plot函數(shù)

（三）設(shè)定坐標(biāo)軸

用戶若對(duì)坐標(biāo)系統(tǒng)不滿意，可利用命令對(duì)其重

新設(shè)定。

axis（[xminxmaxyminymax]）設(shè)定最大和最小值

axis（'auto，）將坐標(biāo)系統(tǒng)返回到自動(dòng)缺省狀態(tài)

axis('square^)將當(dāng)前圖形設(shè)置為方形

axis('equalA)兩個(gè)坐標(biāo)因子設(shè)成相等

axis('offz)關(guān)閉坐標(biāo)系統(tǒng)

axis('on，)顯示坐標(biāo)系統(tǒng)

4.1二維圖形

一、plot函數(shù)

【例4】在坐標(biāo)范圍0WXW2兀，-2WYW2內(nèi)

重新繪制正弦曲線，其程序?yàn)椋?/p>

生成含有60個(gè)數(shù)據(jù)元素的向量X

設(shè)定坐標(biāo)軸范圍

4.1二維圖形

一、plot函數(shù)

(四)加圖例

給圖形加圖例命令為legend。該命令把圖例放置在圖形空白

處，用戶還可以通過鼠標(biāo)移動(dòng)圖例，將其放到希望的位置。

格式：蓬毅

【例5】為正弦、余弦曲線增加圖例，其程序?yàn)椋?/p>

x=0:pi/100:2*pi;

yl=sin(x);

y2=cos(x);

plot(x,yl,x,y2,1一1);

1一g一nd(!sin(x)I1cos(x)1);

4.1二維圖形

二、subplot函數(shù)

(一)subplot(m,n,p)

該命令將當(dāng)前圖形窗口分成mXn個(gè)繪圖區(qū),

即每行n個(gè)，共m行，區(qū)號(hào)按行優(yōu)先編號(hào)，

且選定第p個(gè)區(qū)為當(dāng)前活動(dòng)區(qū)。

4.1二維圖形

、subplot函數(shù)

【例6】在一個(gè)圖形窗口中同時(shí)繪制正弦、余弦、正切、余切

曲線，程序?yàn)椋?/p>

x=linspace(0,2*pi,60);plot(x,z);

y=sin(x);title(*cos(x),);

z=cos(x);axis([02*pi-11]);

t=sin(x)./(cos(x)+eps);eps為系統(tǒng)內(nèi)部常數(shù)

ct=cos(x)./(sin(x)+eps);plot(xzt);

title(*tangent(x),);

分成2X2區(qū)域且指定1號(hào)為活動(dòng)區(qū)axis([02*pi-4040]);

plot(x,y);

title(*sin(x),);plot(x,ct);

axis([02*pi-11]);title(*cotangent(x),);

axis([02*pi-4040]);

4.1二維圖形

二、subplot函數(shù)

（二）多圖形窗口

需要建立多個(gè)圖形窗口，繪制并保持每一個(gè)窗口的圖

形，可以使用命令。

每執(zhí)行一次figur一命令，就創(chuàng)建一個(gè)新的圖形窗口,

該窗口自動(dòng)為活動(dòng)窗口，若需要還可以返回該窗口的識(shí)

別號(hào)碼，稱該號(hào)碼為句柄。句柄顯示在圖形窗口的標(biāo)題

欄中，即圖形窗口標(biāo)題。用戶可通過句柄激活或關(guān)閉某

圖形窗口，而axis、xlabel>titl一等許多命令也只

對(duì)活動(dòng)窗口有效。

4.1二維圖形

二、subplot函數(shù)

重新繪制上例4個(gè)圖形，程序變動(dòng)后如下:

x=linspace(0,2*pi,60);

y=sin(x);axis([02*pi-11]);

z=cos(x);同上

t=sin(x)./(cos(x)+eps);plot(xzt);

title(*tangent(x),);

ct=cos(x)./(sin(x)+eps);

axis([02*pi-4040]);

創(chuàng)建新窗口并返回句柄到變量Hl同上

plot(x,y);繪制圖形并設(shè)置有關(guān)屬性plot(x,ct);

title('sin(x),);title(1cotangent(x),);

axis([02*pi-11]);axis([02*pi-4040]);

創(chuàng)建第二個(gè)窗口并返回句柄到變量H2

plot(xzz);繪制圖形并設(shè)置有關(guān)屬性

title(*cos(x),);

4.1二維圖形

二、subplot函數(shù)

（三）hold命令

若在已存在圖形窗口中用plot命令繼續(xù)添

加新的圖形內(nèi)容，可使用圖形保持命令

holdo發(fā)出命令holdon后,再執(zhí)行plot命令,

在保持原有圖形或曲線的基礎(chǔ)上，添加新

繪制的圖形。

4.1二維圖形

二、subplot函數(shù)

閱讀如下程序：

x=linspac一(0,2*pi,60);

y=sin(x);

z=cos(x);

plot(x,y,'b');繪制正弦曲線

設(shè)置圖形保持狀態(tài)

plot(x,z,1g*);保持正弦曲線同時(shí)繪制余弦曲線

axis([02*pi-11]);

1一g一nd(*cos',*sin*);

關(guān)閉圖形保持

4.1二維圖形

三、函數(shù)f(x)曲線

fplot函數(shù)則可自適應(yīng)地對(duì)函數(shù)進(jìn)行采樣，

能更好地反應(yīng)函數(shù)的變化規(guī)律。

fplot函數(shù)格式：I

其中fhame為函數(shù)名，以字符串形式出現(xiàn)，lims為變量取

值范圍，tol為相對(duì)允許誤差，其其系統(tǒng)默認(rèn)值為2e-3。

例：fplot(6sin(x)',[02*pi]；-+,)

fplot(€[sin(x),cos(x)]5,[02*pi],le-3J')同時(shí)繪制正弦、余

弦曲線

4.1二維圖形

三、函數(shù)f(x)曲線

為繪制f(x)=cos(tan(兀x))曲線，可先建立函

數(shù)文件其內(nèi)容為：

用Slot函數(shù)調(diào)用fct.m函數(shù)，其命令為:

4.2特殊坐標(biāo)圖形

一、對(duì)數(shù)坐標(biāo)圖形

(一)loglog(x,y)雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)

【例7】繪制y=|1000sin(4x)|+1的雙對(duì)數(shù)

坐標(biāo)圖。程序?yàn)椋?/p>

雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)繪圖命令

4.2特殊坐標(biāo)圖形

（二）單對(duì)數(shù)坐標(biāo)

以X軸為對(duì)數(shù)重新繪制上述曲線，程序?yàn)?

單對(duì)數(shù)X軸繪圖命令

同樣，可以以Y軸為對(duì)數(shù)重新繪制上述曲線，程序?yàn)?

單對(duì)數(shù)Y軸繪圖命令

4.2特殊坐標(biāo)圖形

二、極坐標(biāo)圖

函數(shù)polar(theta,rho)用來繪制極坐標(biāo)圖，theta為

極坐標(biāo)角度，rho為極坐標(biāo)半徑

【例8】繪制sin(2*6)*cos(2*6)的極坐標(biāo)圖，程序?yàn)椋?/p>

4.3其它圖形函數(shù)

除plot等基本繪圖命令外，Matlab系統(tǒng)提供

了許多其它特殊繪圖函數(shù)，這里舉一些代

表性例子，更詳細(xì)的信息用戶可隨時(shí)查閱

在線幫助，其對(duì)應(yīng)的M-fHe文件存放在系統(tǒng)

\matlab\toolbox\matlab目錄下。

4.3其它圖形函數(shù)

4.3其它圖形函數(shù)

一、階梯圖形

函數(shù)stairs(x,y)可以繪制階梯圖形，如下列程序段:

4.3其它圖形函數(shù)

4.3其它圖形函數(shù)

二、條形圖形

函數(shù)bar(x,y)可以繪制條形圖形，如下

列程序段將繪制條形圖形

4.3其它圖形函數(shù)

4.3其它圖形函數(shù)

三、填充圖形

函數(shù)用來繪制并填充二維多邊

圖形，X和y為二維多邊形頂點(diǎn)坐標(biāo)向量。

字符'c，規(guī)定填充顏色，其取值前已敘述。

下述程序段繪制一正方形并以黃色填充：

4.3其它圖形函數(shù)

4.3其它圖形函數(shù)

再如:

Matlab系統(tǒng)可用向量表示顏色，通常稱其為顏色向量?；绢伾蛄坑?/p>

[rgb]表示，即RGB顏色組合；以RGB為基本色，通過r,

圍內(nèi)的不同取值可以組合出各種顏色。

4.3其它圖形函數(shù)

二維繪圖1函數(shù)小結(jié)

plot二維圖形基本函數(shù)

fplotf(x)函數(shù)曲線繪制figur一創(chuàng)建圖形窗口

fill填充二維多邊圖形grid放置坐標(biāo)網(wǎng)格線

polar極坐標(biāo)圖gt一xt用鼠標(biāo)放置文本

bar條形圖hold保持當(dāng)前圖形窗口內(nèi)容

subplot創(chuàng)建子圖

loglog雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)圖

t一xt放置文本

s一milogxX軸為對(duì)數(shù)的坐標(biāo)圖titl一放置圖形標(biāo)題

s一milogyY軸為對(duì)數(shù)的坐標(biāo)圖xlab一1放置X軸坐標(biāo)標(biāo)記

stairs階梯形圖ylab一1放置Y軸坐標(biāo)標(biāo)記

axis設(shè)置坐標(biāo)軸

elf清除圖形窗口內(nèi)容

close關(guān)閉圖形窗口

4.4三維圖形

一、plot3函數(shù)

最基本的三維圖形函數(shù)為plot3,它是將二維函數(shù)

plot的有關(guān)功能擴(kuò)展到三維空間，用來繪制三維圖形。

函數(shù)格式:

其中xl,yl,zl...表示三維坐標(biāo)向量，cl,c2…表示線形或顏色。

函數(shù)功能：以向量x,y,z為坐標(biāo)，繪制三維曲線。

4.4三維圖形

【例9】繪制三維螺旋曲線，其程序?yàn)?

4.4三維圖形

二、mesh函數(shù)

函數(shù)格式：

其中X,y控制X和Y軸坐標(biāo)，矩陣Z是由(x,y)求得Z軸

坐標(biāo)，(x,y,z)組成了三維空間的網(wǎng)格點(diǎn)；。用于控制網(wǎng)

格點(diǎn)顏色。

【例10】下列程序繪制三維網(wǎng)格曲面圖

x=[0:0.15:2*pi];

y=[0:0.15:2*pi];

z=sin(yT)*cos(x);矩陣相乘

mesh(x,y,z);

4.4三維圖形

三、surf函數(shù)

surf用于繪制三維曲面圖，各線條之間的補(bǔ)面用顏色填

充。surf函數(shù)和m一sh函數(shù)的調(diào)用格式一致。

函數(shù)格式：漲sMi

其中X,y控制X和Y軸坐標(biāo)，矩陣Z是由X,y求得的曲面

上Z軸坐標(biāo)。

【例11】下列程序繪制三維曲面圖形

x=[0:0.15:2*pi];

y=[0:0.15:2*pi];

z=sin(y*)*cos(x);矩陣相乘

surf(x,y,z);

xlabel(*x-axis1),ylabel(*y-axis*),zlabel(*z-label');

titl一('3-Dsurf')；

4.4三維圖形

四、視點(diǎn)

視點(diǎn)位置可由方位角和仰角表示。方位角

又稱旋轉(zhuǎn)角為視點(diǎn)位置在XY平面上的投影

與X軸形成的角度，正值表示逆時(shí)針，負(fù)

值表示順時(shí)針。仰角又稱視角為XY平面的

上仰或下俯角，正值表示視點(diǎn)在XY平面上

方，負(fù)值表示視點(diǎn)在XY平面下方。從不同

視點(diǎn)繪制三維圖形的函數(shù)為view。

view(az,el)中的az為方位角，el為仰角。通過系統(tǒng)提供的多峰函數(shù)

peaks的繪制例子，可進(jìn)一步說明視點(diǎn)對(duì)圖形的影響，以及view(az,el)

函數(shù)的使用。

4.4三維圖形

【例12】不同視角圖形subplot(2,2,3);

p=peaks;系統(tǒng)提供的多峰函數(shù)mash(p一aks,p);

subplot(2,2,1);指定子圖3

的視點(diǎn)

mash(p一aks,p);

title(*azimuth=-

指定子圖工的視點(diǎn)90,一1一vation=01)

titla('azimuth=-37.5,一1一vation=301)subplot(2,2,4);

subplot(2,2,2);mash(p一aks,p);

指定子圖

mash(peaks,p);4

的視點(diǎn)

指定子圖2的視點(diǎn)titl一('azimuth=-

titla('azimuth=-17一1一vation=601)7,一1一vation=T01)

4.4三維圖形

五、等高線圖

等高線圖可通過函數(shù)contour3繪制。

【例131多峰函數(shù)P一aks的等高線圖

:x,y,z]=p一aks(30);

contour3(x,y,z,16);

xlab一1(*x-axis'),ylab一1(*y-axis*),zlab一1(*z-axis*);

titl一('contour3ofp一aks1)

4.5圖形句柄

一、句柄

在Matlab系統(tǒng)中，繪圖命令產(chǎn)生的每一個(gè)部分

稱為圖形對(duì)象，系統(tǒng)在創(chuàng)建每一個(gè)對(duì)象時(shí)，都為

該對(duì)象分配唯一的一個(gè)值，稱其為句柄，因此句

柄就是圖形對(duì)象標(biāo)識(shí)符。對(duì)象、句柄以及圖形對(duì)

象等概念其實(shí)質(zhì)是統(tǒng)一的，系統(tǒng)將每一個(gè)對(duì)象按

樹型層次結(jié)構(gòu)組織起來，這些對(duì)象包括根對(duì)象，

通常為計(jì)算機(jī)屏幕、圖形窗口、坐標(biāo)系統(tǒng)、線條、

曲面、文本串、用戶界面控制等。

4.5圖形句柄

根對(duì)象可包含一個(gè)或多個(gè)圖形窗口對(duì)象，而一個(gè)圖形

窗口對(duì)象又可包含一組或多組坐標(biāo)系子對(duì)象，線條、文

本等其它對(duì)象都是坐標(biāo)系的子對(duì)象。所有創(chuàng)建對(duì)象的函

數(shù)當(dāng)父對(duì)象不存在時(shí)，都會(huì)自動(dòng)創(chuàng)建它。

計(jì)算機(jī)屏幕作為根對(duì)象自動(dòng)建立，其句柄值為0。而

HfLaflgure命令則建立圖形窗口對(duì)象，并返回它的句柄值

給變量圖形窗口的句柄為一整數(shù)，并顯示在該窗

口的標(biāo)題欄，其它圖形對(duì)象的句柄為浮點(diǎn)數(shù)，Matlab提供

了一系列與句柄操作有關(guān)的函數(shù)，如gcf、gca等。為便

于識(shí)別，用大寫字母開頭的變量表示句柄，如HL瞪。

4.5圖形句柄

、對(duì)象屬性

set命令格式為：

將圖形對(duì)象H

的name屬性設(shè)置為value

其中H為句柄，name為屬性名，value為name的屬性值。

4.5圖形句柄

4.5圖形句柄

用set命令可以方便地設(shè)置圖形對(duì)象屬性，如

下列程序段就是通過屬性來定制圖形。

x=[0:0.1:4*pi];

H=plot(x,sin(x));返回正弦曲線句柄H

11yf

set(H,Lin一Stylef'*',LineWidth,0.1);設(shè)置正弦曲

線線型與線寬

其中1LineStyle1為線型屬性，

fLin一Width1為線寬屬性。

4.5圖形句柄

4.5圖形句柄

利用get(H)命令可以返回當(dāng)前句柄H對(duì)象的屬性。

鍵入命令：僦系統(tǒng)返回當(dāng)前圖形對(duì)象的有關(guān)屬性：

象H=g一t(0Cur工一ntFigure，)貝1J返［U

根對(duì)象的'Cu工工一ntFigur一，的屬性值，

即當(dāng)前圖形窗口的句柄，相當(dāng)于函數(shù)gcf。

gat(gcf,，Children，)貝U返［U當(dāng)前坐標(biāo)

系對(duì)象的句柄；類似的操作用戶可在使用

Matlab的過程中不斷積累。

4.5圖形句柄

4.5圖形句柄

三、句柄應(yīng)用

利用句柄操作的有關(guān)函數(shù)，用戶可以查找、

訪問圖形對(duì)象，以達(dá)到定制對(duì)象屬性，改

變對(duì)象