計算物理學(xué)ppt上機(jī)繪圖1-0402

1上機(jī)實習(xí)

——MATLAB程序設(shè)計2015年4

月作為一個功能強(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即常方便又高效。

繪圖功能1二維圖形一、plot函數(shù)函數(shù)格式：plot(x,y)

其中x和y為坐標(biāo)向量函數(shù)功能：以向量x、y為軸，繪制曲線。【例1】在區(qū)間0≤X≤2

內(nèi)，繪制正弦曲線Y=SIN（X），其程序為：x=0:pi/100:2*pi;y=sin(x);plot(x,y)【例2】同時繪制正、余弦兩條曲線Y1=SIN（X）和Y2=COS（X），其程序為：x=0:pi/100:2*pi;y1=sin(x);y2=cos(x);plot(x,y1,x,y2)plot函數(shù)還可以為plot(x,y1,x,y2，x,y3，…)形式，其功能是以公共向量x為X軸，分別以y1，y2，y3，…為Y軸，在同一幅圖內(nèi)繪制出多條曲線。二維圖形一、plot函數(shù)（一）線型與顏色格式：plot(x,y1,’cs’,...)其中c表示顏色，s表示線型。二維圖形一、plot函數(shù)【例3】用不同線型和顏色重新繪制例4.2圖形，其程序為：x=0:pi/100:2*pi;y1=sin(x);y2=cos(x);plot(x,y1,'go',x,y2,'b-.')其中參數(shù)'go'和'b-.'表示圖形的顏色和線型。g表示綠色，o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。（二）圖形標(biāo)記在繪制圖形的同時，可以對圖形加上一些說明，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');xlabel('加X軸標(biāo)記');ylabel('加Y軸標(biāo)記');text(X,Y,'添加文本');

二維圖形一、plot函數(shù)（三）設(shè)定坐標(biāo)軸用戶若對坐標(biāo)系統(tǒng)不滿意，可利用axis命令對其重新設(shè)定。axis([xminxmaxyminymax])設(shè)定最大和最小值axis（’auto’）將坐標(biāo)系統(tǒng)返回到自動缺省狀態(tài)axis（’square’）將當(dāng)前圖形設(shè)置為方形axis（’equal’）兩個坐標(biāo)因子設(shè)成相等axis（’off’）關(guān)閉坐標(biāo)系統(tǒng)axis（’on’）顯示坐標(biāo)系統(tǒng)二維圖形一、plot函數(shù)【例4】在坐標(biāo)范圍0≤X≤2π,-2≤Y≤2內(nèi)重新繪制正弦曲線，其程序為：x=linspace(0,2*pi,60);%生成含有60個數(shù)據(jù)元素的向量Xy=sin(x);plot(x,y);axis([02*pi-22]);%設(shè)定坐標(biāo)軸范圍二維圖形一、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)移動圖例，將其放到希望的位置。格式:legend('圖例說明','圖例說明');

二維圖形一、plot函數(shù)【例5.1】為正弦、余弦曲線增加圖例，其程序為：x=0:pi/100:2*pi;y1=sin(x);y2=cos(x);plot(x,y1,x,y2,'--');legend('sin(x)','cos(x)');（一）fplot(fun,limits,tol,linespec)fun:函數(shù)名,可以是MATLAB已有函數(shù)、自定義的M函數(shù)或字符串定義的函數(shù)。limits:表示繪制圖形的坐標(biāo)軸取值范圍,有兩種方式:[xmin,xmax]和[xmin,xmax,ymin,ymax]。tol:相對誤差,默認(rèn)值為2e-3。linespec:表示圖形的線型、顏色和數(shù)據(jù)點(diǎn)等設(shè)置。二維圖形

fplot函數(shù)【例5.2】利用命令fplot繪制曲線y=cos(1/x)在區(qū)間[-1,1]的圖像。如圖所示。二維圖形fplot函數(shù)x=-1:0.1:1;%定義域取值范圍和步長y=cos(1./x);%選擇函數(shù)figurefplot('cos(1./x)',[-1,1]);fplot函數(shù)特點(diǎn)繪圖的數(shù)據(jù)點(diǎn)是自適應(yīng)產(chǎn)生的。在函數(shù)平坦處,所取數(shù)據(jù)點(diǎn)比較稀疏;在函數(shù)變化劇烈處,將自動取較密的數(shù)據(jù)點(diǎn)。（一）subplot（m,n,p）該命令將當(dāng)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(dāng)前活動區(qū)。二維圖形二、subplot函數(shù)【例6】在一個圖形窗口中同時繪制正弦、余弦、正切、余切曲線，程序為：x=linspace(0,2*pi,60);y=sin(x);z=cos(x);t=sin(x)./(cos(x)+eps);%eps為系統(tǒng)內(nèi)部常數(shù)ct=cos(x)./(sin(x)+eps);subplot(2,2,1);%分成2×2區(qū)域且指定1號為活動區(qū)plot(x,y);title('sin(x)');axis([02*pi-11]);subplot(2,2,2);plot(x,z);title('cos(x)');axis([02*pi-11]);subplot(2,2,3);plot(x,t);title('tangent(x)');axis([02*pi-4040]);subplot(2,2,4);plot(x,ct);title('cotangent(x)');axis([02*pi-4040]);二維圖形二、subplot函數(shù)（二）多圖形窗口需要建立多個圖形窗口，繪制并保持每一個窗口的圖形，可以使用figure命令。每執(zhí)行一次figure命令，就創(chuàng)建一個新的圖形窗口，該窗口自動為活動窗口，若需要還可以返回該窗口的識別號碼，稱該號碼為句柄。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、title等許多命令也只對活動窗口有效。二維圖形二、subplot函數(shù)重新繪制上例4個圖形，程序變動后如下：x=linspace(0,2*pi,60);y=sin(x);z=cos(x);t=sin(x)./(cos(x)+eps);ct=cos(x)./(sin(x)+eps);H1=figure;%創(chuàng)建新窗口并返回句柄到變量H1plot(x,y);%繪制圖形并設(shè)置有關(guān)屬性title('sin(x)');axis([02*pi-11]);H2=figure;%創(chuàng)建第二個窗口并返回句柄到變量H2plot(x,z);%繪制圖形并設(shè)置有關(guān)屬性title('cos(x)');axis([02*pi-11]);H3=figure;%同上plot(x,t);title('tangent(x)');axis([02*pi-4040]);H4=figure;%同上plot(x,ct);title('cotangent(x)');axis([02*pi-4040]);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hold。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。二維圖形二、subplot函數(shù)閱讀如下程序：x=linspace(0,2*pi,60);y=sin(x);z=cos(x);plot(x,y,'b');%繪制正弦曲線holdon;%設(shè)置圖形保持狀態(tài)plot(x,z,'g');%保持正弦曲線同時繪制余弦曲線axis([02*pi-11]);legend('cos','sin');holdoff%關(guān)閉圖形保持二維圖形二、subplot函數(shù)2特殊坐標(biāo)圖形一、對數(shù)坐標(biāo)圖形（一）loglog(x,y)雙對數(shù)坐標(biāo)【例7】繪制y=|1000sin(4x)|+1的雙對數(shù)坐標(biāo)圖。程序為：x=[0:0.1:2*pi]；y=abs(1000*sin(4*x))+1；loglog(x,y);%雙對數(shù)坐標(biāo)繪圖命令（二）單對數(shù)坐標(biāo)以X軸為對數(shù)重新繪制上述曲線，程序為：x=[0:0.01:2*pi]y=abs(1000*sin(4*x))+1semilogx(x,y);%單對數(shù)X軸繪圖命令同樣，可以以Y軸為對數(shù)重新繪制上述曲線，程序為：x=[0:0.01:2*pi]y=abs(1000*sin(4*x))+1semilogy(x,y);%單對數(shù)Y軸繪圖命令特殊坐標(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*θ)*cos(2*θ)的極坐標(biāo)圖，程序為：theta=[0:0.01:2*pi];rho=sin(2*theta).*cos(2*theta);polar(theta,rho);%繪制極坐標(biāo)圖命令title('polarplot');特殊坐標(biāo)圖形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)的信息用戶可隨時查閱在線幫助，其對應(yīng)的M-file文件存放在系統(tǒng)\matlab\toolbox\matlab目錄下。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：x=[-2.5:0.25:2.5];y=exp(-x.*x);stairs(x,y);%繪制階梯圖形命令title('stairsplot');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x=[-2.5:0.25:2.5];y=exp(-x.*x);bar(x,y);%繪制條形圖命令其它圖形函數(shù)4.3其它圖形函數(shù)三、填充圖形fill(x,y,’c’)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：其它圖形函數(shù)4.3其它圖形函數(shù)x=[01100];%正方形頂點(diǎn)坐標(biāo)向量y=[00110];fill(x,y,'y');%繪制并以黃色填充正方形圖再如：x=[0:0.025:2*pi];y=sin(3*x);fill(x,y,[0.50.30.4]);%顏色向量Matlab系統(tǒng)可用向量表示顏色，通常稱其為顏色向量。基本顏色向量用[rgb]表示，即RGB顏色組合；以RGB為基本色，通過r,g,b在0~1范圍內(nèi)的不同取值可以組合出各種顏色。其它圖形函數(shù)二維繪圖函數(shù)小結(jié)plot二維圖形基本函數(shù)fplotf(x)函數(shù)曲線繪制fill填充二維多邊圖形polar極坐標(biāo)圖bar條形圖loglog雙對數(shù)坐標(biāo)圖semilogxX軸為對數(shù)的坐標(biāo)圖semilogyY軸為對數(shù)的坐標(biāo)圖stairs階梯形圖axis設(shè)置坐標(biāo)軸clf清除圖形窗口內(nèi)容close關(guān)閉圖形窗口figure創(chuàng)建圖形窗口grid放置坐標(biāo)網(wǎng)格線gtext用鼠標(biāo)放置文本hold保持當(dāng)前圖形窗口內(nèi)容subplot創(chuàng)建子圖text放置文本title放置圖形標(biāo)題xlabel放置X軸坐標(biāo)標(biāo)記ylabel放置Y軸坐標(biāo)標(biāo)記4.3其它圖形函數(shù)習(xí)題1．在[02π