Matlab繪制函數(shù)圖像函數(shù)示例匯總

1、matlab中最基本的函數(shù)plot（）的用法標(biāo)簽： matlab plot 指令5.1 二維平面圖形5.1.1 基本圖形函數(shù)plot 是繪制二維圖形的最基本函數(shù)，它是針對(duì)向量或矩陣的列來(lái)繪制曲線(xiàn)的。也就是說(shuō)，使用plot 函數(shù)之前，必須首先定義好曲線(xiàn)上每一點(diǎn)的x 及y 坐標(biāo)，常用格式為：（1）plot(x) 當(dāng)x 為一向量時(shí)，以x 元素的值為縱坐標(biāo)，x 的序號(hào)為橫坐標(biāo)值繪制曲線(xiàn)。當(dāng)x 為一實(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(xiàn)，當(dāng)x 為m n 矩陣時(shí)，就由n 條曲線(xiàn)。（2）plot(x,y) 以x 元素為橫坐標(biāo)值，y 元素為縱坐標(biāo)值繪制曲線(xiàn)。（3）plot(x,y1

2、,x,y2,) 以公共的x 元素為橫坐標(biāo)值，以y1,y2, 元素為縱坐標(biāo)值繪制多條曲線(xiàn)。例5.1.1 畫(huà)出一條正弦曲線(xiàn)和一條余弦曲線(xiàn)。 x=0:pi/10:2*pi; y1=sin(x); y2=cos(x); plot(x,y1,x,y2)圖5.1.1 函數(shù)plot 繪制的正弦曲線(xiàn)在繪制曲線(xiàn)圖形時(shí)，常常采用多種顏色或線(xiàn)型來(lái)區(qū)分不同的數(shù)據(jù)組，MATLAB 軟件專(zhuān)門(mén)提供了這方面的參數(shù)選項(xiàng)（見(jiàn)表5.1.1），我們只要在每個(gè)坐標(biāo)后加上相關(guān)字符串，就可實(shí)現(xiàn)它們的功能。- 2 -表5.1.1 繪圖參數(shù)表色彩字符顏色線(xiàn)型字符線(xiàn)型格式標(biāo)記符號(hào)數(shù)據(jù)點(diǎn)形式標(biāo)記符號(hào)數(shù)據(jù)點(diǎn)形式y(tǒng) 黃- 實(shí)線(xiàn). 點(diǎn) 大于號(hào)例如，在上

3、例中輸入 plot(x,y1,r+-,x,y2,k*:)則得圖5.1.2圖5.1.2 使用不同標(biāo)記的plot 函數(shù)繪制的正弦曲線(xiàn)5.1.2 圖形修飾MATLAB 軟件為用戶(hù)提供了一些特殊的圖形函數(shù)，用于修飾已經(jīng)繪制好的圖形。函數(shù)含義grid on (/off) 給當(dāng)前圖形標(biāo)記添加（取消）網(wǎng)絡(luò)xlable(string) 標(biāo)記橫坐標(biāo)ylabel(string) 標(biāo)記縱坐標(biāo)title(string) 給圖形添加標(biāo)題text(x,y,string) 在圖形的任意位置增加說(shuō)明性文本信息gtext(string) 利用鼠標(biāo)添加說(shuō)明性文本信息axis(xmin xmax ymin ymax) 設(shè)置坐標(biāo)軸的

4、最小最大值- 3 -例5.1.2 給例5.1.1 的圖形中加入網(wǎng)絡(luò)和標(biāo)記。（見(jiàn)圖5.1.3 和5.1.4） x=0:pi/10:2*pi; y1=sin(x); y2=cos(x); plot(x,y1,x,y2) grid on xlabel(independent variable X) ylabel(Dependent Variable Y1 & Y2) title(Sine and Cosine Curve) text(1.5,0.3,cos(x) gtext(sin(x) axis(0 2*pi -0.9 0.9)圖5.1.3 使用了圖形修飾的plot 函數(shù)繪制的正弦曲線(xiàn)5.1.3

5、圖形的比較顯示在一般默認(rèn)的情況下，MATLAB 每次使用plot 函數(shù)進(jìn)行圖形繪制，將重新產(chǎn)生一個(gè)圖形窗口。但有時(shí)希望后續(xù)的圖形能夠和前面所繪制的圖形進(jìn)行比較。一般來(lái)說(shuō)有兩種方法一是采用hold on(/off)命令，將新產(chǎn)生的圖形曲線(xiàn)疊加到已有的圖形上；二是采用subplot(m,n,k)函數(shù)，將圖形窗口分隔成n m 個(gè)子圖，并選擇第k 個(gè)子圖作為當(dāng)前圖形，然后在同一個(gè)視圖窗口中畫(huà)出多個(gè)小圖形。例5.1.3 在同一窗口中繪制線(xiàn)段。（見(jiàn)圖5.1.5） x=0:pi/10:2*pi; y1=sin(x); y2=cos(x); y3=x; y4=log(x); plot(x,y1,x,y2) h

6、old on plot(x,y3) plot(x,y4) hold off例5.1.4 在多個(gè)窗口中繪制圖形。（見(jiàn)圖5.1.6） x=0:pi/10:2*pi; y1=sin(x); y2=cos(x); y3=exp(x); y4=log(x); subplot(2,2,1); plot(x,y1); subplot(2,2,2); plot(x,y2); subplot(2,2,3); plot(x,y3); subplot(2,2,4); plot(x,y4);說(shuō)明 （1）子窗口的序號(hào)按行由上往下，按列從左向右編號(hào)。（2）如果不用指令clf 清除，以后圖形將被繪制在子圖形窗口中。圖5.1

7、.4 設(shè)置坐標(biāo)軸最大最小值的正弦曲線(xiàn)- 5 - 6 -5.2 三維立體圖形5.2.1 三維曲線(xiàn)圖與二維圖形相對(duì)應(yīng)，MATLAB 提供了plot3 函數(shù)，可以在三維空間中繪制三維曲線(xiàn)，它的格式類(lèi)似于plot，不過(guò)多了z 方向的數(shù)據(jù)。plot3 的調(diào)用格式為：plot3(x1,y1,z1,x2,y2,z2,.)其中x1,y1,z1,x2,y2,z2,等分別為維數(shù)相同的向量，分別存儲(chǔ)著曲線(xiàn)的三個(gè)坐標(biāo)值，該函數(shù)的使用方式和plot 類(lèi)似，也可以采用多種的顏色或線(xiàn)型（見(jiàn)表5.1.1）來(lái)區(qū)分不同的數(shù)據(jù)組，只需在每組變量后面加上相關(guān)字符串即可實(shí)現(xiàn)該功能。例5.2.1 繪制方程x=t y=sin(t) z=c

8、os(t)在t=0,2*pi上的空間方程。（見(jiàn)圖5.2.1） clf x=0:pi/10:2*pi; y1=sin(x); y2=cos(x); plot3(y1,y2,x,m:p) grid on xlabel(Dependent Variable Y1) ylabel(Dependent Variable Y2) zlabel(Independent Variable X) title(Sine and Cosine Curve)圖5.2.1 函數(shù)plot 繪制的三維曲線(xiàn)圖- 7 -5.2.2 三維曲面圖如果要畫(huà)一個(gè)三維的曲面，可以使用mesh(X,Y,Z)或surf(X,Y,Z)函數(shù)來(lái)實(shí)

9、現(xiàn)。mesh 函數(shù)為數(shù)據(jù)點(diǎn)繪制網(wǎng)格線(xiàn)，圖形中的每一個(gè)已知點(diǎn)和其附近的點(diǎn)用直線(xiàn)連接。surf函數(shù)和mesh 的用法類(lèi)似，但它可以畫(huà)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。為方便測(cè)試立體繪圖，MATLAB 提供了一個(gè)peaks 函數(shù)，它可以產(chǎn)生一個(gè)的高斯分布矩陣，其生成方程是N N 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)對(duì)應(yīng)的圖形是一個(gè)凹凸有致的曲面，包含了三個(gè)局部極大點(diǎn)及三個(gè)局部極小點(diǎn)。下面使用peaks 函數(shù)來(lái)比較一下mesh 和surf 的區(qū)別

10、。例5.2.2 分別用mesh 函數(shù)和surf 函數(shù)繪制高斯矩陣的曲面。 z=peaks(40); mesh(z); surf(z);圖5.2.2 mesh 函數(shù)繪制的三維曲面圖- 8 -圖5.2.3 surf 函數(shù)繪制的著色表面圖在曲面繪圖中，另一個(gè)常用的函數(shù)是meshgrid 函數(shù)，其一般引用格式是：X, Y=meshgrid (x, y)其中x 和y 是向量，通過(guò)meshgrid 函數(shù)就可將x 和y 指定的區(qū)域轉(zhuǎn)換成為矩陣X 和Y。這樣我們?cè)诶L圖時(shí)就可以先用meshgrid 函數(shù)產(chǎn)生在x-y 平面上的二維的網(wǎng)格數(shù)據(jù)，再以一組z 軸的數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)到這個(gè)二維的網(wǎng)格，即可畫(huà)出三維的曲面。例5.2.

11、3 繪制方程 sin(x2+y2)(1/2)z = - (x2+y2)(1/2)在x-7.5,7.5;y-7.5,7.5 的圖形。 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) xlabel(X 軸方向) ylabel(Y 軸方向) zlabel(Z 軸方向)例5.2.4 繪制由方程形成的立體圖。（見(jiàn)圖5.2.5） z=xe-(x2+y2) clear x=-2:0.1:2;y=x; X,Y=meshgrid(x,y); Z=X.*exp(-X.2-Y.2);- 9 -

12、surf(X,Y,Z)圖5.2.4圖5.2.5- 10 -5.2.3 觀察點(diǎn)MTALAB 允許用戶(hù)設(shè)置觀察點(diǎn)，其指令是： view(azimuth,elevation)其中方位角azimuth 是觀察點(diǎn)和坐標(biāo)原點(diǎn)連線(xiàn)在x-y 平面的投影和y 軸負(fù)方向的夾角，仰角elevation 是觀察點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)的連線(xiàn)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)值分別是-37.5 和30，二維圖形的默認(rèn)值是0 和90。例5.2.5 從不同的角度觀察高斯矩陣的曲面。 z=peaks(40); subplot(2,2,1); mesh(z); subplot(2,2,2); mesh(z); view(

13、-37.5,-30); subplot(2,2,3); mesh(z); view(180,0); subplot(2,2,4); mesh(z); view(0,90);圖5.2.6 對(duì)應(yīng)不同觀察點(diǎn)的三維曲面圖5.3 其他圖形函數(shù)除了plot 繪圖函數(shù)以外，在有些場(chǎng)合對(duì)繪制的曲線(xiàn)會(huì)有一些特殊要求，這就要其他函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，常用的幾種函數(shù)如下（見(jiàn)表5.3.1）- 11 -表5.3.1 其他圖形函數(shù)表函數(shù)含義loglog 使用對(duì)數(shù)坐標(biāo)系繪圖semilogx 橫坐標(biāo)為對(duì)數(shù)坐標(biāo)軸，縱坐標(biāo)為線(xiàn)性坐標(biāo)軸semilogy 橫坐標(biāo)為線(xiàn)性坐標(biāo)軸，縱坐標(biāo)為對(duì)數(shù)坐標(biāo)軸polar 繪制極坐標(biāo)圖fill 繪制實(shí)心圖bar

14、 繪制直方圖pie 繪制餅圖area 繪制面積圖quiver 繪制向量場(chǎng)圖stairs 繪制階梯圖sterm 繪制火柴桿圖例5.3.1 x=0:pi/10:2*pi; y1=sin(x); subplot(2,2,1); plot(x,y1); subplot(2,2,2); bar(x,y1); subplot(2,2,3); fill(x,y1,g); subplot(2,2,4); stairs(x,y1,k);圖5.3.1 其他圖形函數(shù)- 12 -5.3.1 直方圖函數(shù)bar(x)可以繪制直方圖，這對(duì)統(tǒng)計(jì)或者數(shù)據(jù)采集非常直觀實(shí)用。它共有四種形式：bar,bar3,barh 和bar3h

15、，其中bar 和bar3 分別用來(lái)繪制二維和三維豎直方圖，barh 和bar3h 分別用來(lái)繪制二維和三維水平直方圖，調(diào)用格式是：bar(x,y) 其中x 必須單調(diào)遞增或遞減，y 為n m 矩陣，可視化結(jié)果為m 組，每組n 個(gè)垂直柱，也就是把y 的行畫(huà)在一起，同一列的數(shù)據(jù)用相同的顏色表示；bar(x,y,width) （或bar(y,width)）指定每個(gè)直方條的寬度，如width1，則直方條會(huì)重疊，默認(rèn)值為width=0.8；bar(,grouped) 使同一組直方條緊緊靠在一起；bar(,stack) 把同一組數(shù)據(jù)描述在一個(gè)直方條上。例5.3.2 y=5 3 2 9;4 7 2 7;1 5

16、7 3; subplot(2,2,1),bar(y) x=5 9 11; subplot(2,2,2),bar3(x,y) subplot(2,2,3),bar(x,y,grouped) subplot(2,2,4),bar(rand(2,3),.75,stack)圖5.3.2 直方圖5.3.2 面積圖函數(shù)area 用來(lái)繪制面積圖，面積圖在plot 的基礎(chǔ)上填充x 軸和曲線(xiàn)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。例5.3.3 x=-3:3; 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)- 13 -圖5.3.3

17、 面積圖5.3.3 餅圖函數(shù)pie 用來(lái)繪制餅圖，它可以形象地表示出向量中各元素所占比例。其調(diào)用格式是：pie(x) x 中的元素通過(guò)x/sum(x)進(jìn)行歸一化，以確定餅圖中的份額；pie(x,explode) 向量explode 和x 元素?cái)?shù)相同，用來(lái)指出需要分開(kāi)的餅片，explode 中不為零的部分會(huì)被分開(kāi)。圖5.3.4 餅圖- 14 -例5.3.4 設(shè)某班的某課程的考試成績(jī)?nèi)缦拢?0 分以上有32 人，81 至90 有58 人，71至80 分有27 人，60 至70 分為21 人，60 分以下有16 人，畫(huà)出餅圖。（見(jiàn)圖5.3.4） x=32 58 27 21 16; explode0=

18、1 0 0 0 0; subplot(1,2,1) pie(x,explode0) explode1=0 0 0 0 1; subplot(1,2,2) pie(x,explode1)5.3.4 不同坐標(biāo)系中的繪圖Semilogx,semilogy,loglo,polar(theta,rho)的使用方法和plot 完全類(lèi)似，不同的只是繪制到不同的圖形坐標(biāo)上。函數(shù)semilogx 繪制x 軸為對(duì)數(shù)標(biāo)度的圖形，在半對(duì)數(shù)坐標(biāo)系中繪圖；函數(shù)semilogy 繪制y 軸為對(duì)數(shù)標(biāo)度的圖形；函數(shù)loglog 繪制兩個(gè)軸都為對(duì)數(shù)間隔的圖形；函數(shù)polar(theta,rho)繪制極坐標(biāo)圖形，其中theta 為

19、相角，rho 為其對(duì)應(yīng)的半徑。例5.3.5 繪制=acos(3),a=2 的圖形。（見(jiàn)圖5.3.5） theta=-pi:pi/80:pi; polar(theta,2*cos(3*theta)圖5.3.5 極坐標(biāo)圖5.4 符號(hào)表達(dá)式繪圖MATLAB 軟件提供了將表達(dá)式進(jìn)行圖形顯示的功能。完成此功能需調(diào)用fplot 函數(shù)和ezplot 函數(shù)。- 15 -函數(shù)fplot 用來(lái)繪制數(shù)學(xué)函數(shù)，其調(diào)用格式為： fplot(fun,lims)其中fun 就是所要繪制的函數(shù)，可以是定義函數(shù)的M 文件名，也可以是以x 為變量的可計(jì)算字符串。例如diric(x,10)或sin(x),cos(x)，對(duì)于向量x

20、的每個(gè)元素，函數(shù)fun(x)必須返回一個(gè)行向量。如果fun 返回f1(x),f2(x),f3(x)，輸入x1;x2，就會(huì)返回矩陣f1(x1) f2(x1) f3(x1)f1(x2) f2(x2) f3(x2)lims=XMIN XMAX YMIN YMAX限定了x,y 軸上的繪圖空間。例5.4.1 subplot(2,2,1),fplot(humps,0 1) subplot(2,2,2),fplot(abs(exp(-j*x*(0:9)*ones(10,1),0 2*pi) subplot(2,2,3),fplot(tan(x),sin(x),cos(x),2*pi*-1 1 -1 1) s

21、ubplot(2,2,4),fplot(sin(1./x),0.01 0.1,1e-3)圖5.4.1 fplot 函數(shù)繪制表達(dá)式圖形ezplot 函數(shù)是簡(jiǎn)捷繪圖指令之一，它無(wú)需數(shù)據(jù)準(zhǔn)備，直接畫(huà)出函數(shù)圖形，基本調(diào)用格式為ezplot(f)其中f 是字符串或代表數(shù)學(xué)函數(shù)的符號(hào)表達(dá)式，只有一個(gè)符號(hào)變量，可以是x，缺省情況下x 軸的繪圖區(qū)域?yàn)?2 , 2 ? ，但我們可以用ezplot(f,xmin,xmax)或ezplot(f,xmin,xmax)來(lái)指定x 的范圍。例5.4.2 y=x2; subplot(1,2,1)- 16 - ezplot(y) subplot(1,2,2) y=sin(x); ezplot(y,-pi,pi)圖5.4.2 ezplot 函數(shù)繪制表達(dá)式圖形5.5 plot 函數(shù)MATLAB 對(duì)數(shù)據(jù)是按列存儲(chǔ)和計(jì)算的，運(yùn)用plot(x)時(shí)，當(dāng)x 為一個(gè)向量時(shí)，以其元素為縱坐標(biāo)，其序號(hào)為橫