MATLAB入门到精通（四）

专题四 MATLAB绘图

4.1 二维曲线

1. plot函数：最基本的绘图函数

   plot(x,y)：x和y分别用于存储x坐标和y坐标

2. 最简单的plot函数调用格式：plot(x)

3. 当plot函数的参数x是复数向量时，分别以该向量实部和虚部为横、纵坐标绘制出一条曲线。

4. plot(x,y)函数参数的变化形式

   • 当x是向量，y是矩阵时

     如果矩阵y的列数等于x的长度，则以向量x为横坐标，y的每个行向量为纵坐标绘制曲线，曲线的条数等于y的行数。

     如果矩阵y的行数等于x的长度，则以向量x为横坐标，y的每个列向量为纵坐标绘制曲线，曲线的条数等于y的列数。

5. 含多个输入参数的plot函数

   plot（x1，y1，x2，y2，……，xn，yn）

   其中每一向量对构成一组数据点的横、纵坐标，绘制一条曲线。
   

6. 含选项的plot函数

   plot（x，y，选项）

7. float函数的基本用法

   float(f,lims,选项)

   其中，f代表一个函数，通常采用函数句柄的形式。lims为x轴的取值范围，用二元向量[xmin,xmax]描述就，默认值为[-5,5]，选项定义与plot函数相同。

   fplot（funx，funy，tlims，选项）

   其中，funx、funy代表函数，通常采用函数句柄的形式，tlims为参数函数funx和funy的自变量的取值范围，用二元向量[tmin,tmax]描述。

4.2 绘制图形的辅助操作

4.2.1 给图形添加标注

• title（‘图形标题’）

  ①直接字符串

  ②使用LaTeX格式控制符

“bf”:加粗

“it”：斜体

“rm”：正体

③含属性设置的title函数

title（图形标题，属性名，属性值）

color函数：设置图形标题文本的颜色

FontSize函数：设置标题文字的字号

• xlabel（‘x轴说明’）

• ylabel（‘y轴说明’）

• text（x，y，‘图形说明’）

• gtext（‘图形说明’）：光标点击确定位置

• legend（‘图例1’，‘图例2’，……）

4.2.2 坐标控制

设置坐标值范围：axis（[xmin,xmax,ymin,ymax,zmin,zmax]）

• axis aqual：纵、横坐标轴采用等长刻度
• axis square：产生正方形坐标系（默认为矩形）
• axis auto：使用默认设置
• axis off：取消坐标轴
• axis on：显示坐标轴

给坐标系加网格和边框：

• grid on：显示网格线
• grid off：不显示网格线
• grid ：在两种状态之间进行切换
• box on：显示边框线
• box off：不显示边框线
• box：在两种状态之间进行切换

4.2.3 图形保持

希望在已存在的图形上增加新的图形

• hold on：保持原有图形
• hold off：刷新图形窗口
• hold：在两种状态之间进行切换

4.2.4 图形窗口的分隔

子图：同一图形窗口中的不同坐标系下的图形称为子图

subplot函数：

subplot（m,n,p）

其中，m和n指定将图形窗口分成m×n个绘图区，p指定当前活动区

4.3 其它形式的二维图形

4.3.1 其他坐标系下的二维曲线图

• 对数坐标图

  semilogx(x1，y1，选项1，x2，y2，选项2，……)：半对数坐标，x为常用对数刻度，y轴仍为线性刻度

  semilogy(x1，y1，选项1，x2，y2，选项2，……)：半对数坐标，y为常用对数刻度，x轴仍为线性刻度

  loglog（x1，y1，选项1，x2，y2，选项2，……）：x、y轴都为常用对数刻度

• 极坐标图

  polar（theta，rho，选项）

  theta为极角，rho为极径，选项的内容与plot函数相同

4.3.2 统计图

• 条形类图形

  条形图

  • bar函数：绘制二维条形图

    bar（y，style）：y是数据，style用于指定分组排列模式，类型有“grouped”表示簇状分组，“stacked”表示堆积分组

    bar（x，y，style）：x横坐标，y纵坐标

  • barh函数：绘制水平图

  直方图

  • hist函数

    hist（y）

    hist（y，x）

    参数y是要统计的数据，x用于指定区间的划分方式

  • rose函数

    rose（theta，x）

    参数theta用于确定每一区间与原点的角度，选项x用于指定区间的划分方式

• 面积类图形

  扇形图

  • pie函数

    pie(x,explode)

    参数x存储待统计数据，选项explode控制图块的显示模式

面积图

• area函数

• 散点类图形

  • scatter函数：散点图

    scatter（x，y，选项，’filled‘）

    参数x、y用于定位数据点，选项用于指定线型、颜色、数据点标记。

  • stairs函数：阶梯图

  • stem函数：杆图

4.3.3 矢量图形

• compass函数：罗盘图

• feather函数：羽毛图

• quiver函数：箭头图

  quiver（x，y，u，v）

  （x，y）指定矢量起点，（u，v）指定矢量终点

4.4 三维曲线

• plot3函数：最基本的绘制三维曲线的函数

  plot3（x，y，z）

  参数x、y、z组成一组曲线的坐标

plot3函数的变化形式

plot3（x，y，z）

参数x、y、z是同型矩阵，曲线条数等于矩阵列数

参数x、y、z中有向量，也有矩阵

plot3（x1，y1，z1，x2，y2，z2，……，xn，yn，zn）

每一组x、y、z向量构成一组数据点的坐标，绘制一条曲线

plot3（x，y，z，选项）

选项用于指定曲线的线型、颜色和数据点标记。

• fplot3函数

  fplot3（funx，funy，funz，tlims）

  funx、funy、funz代表定义曲线x、y、z坐标的函数，通常采用函数句柄的形式，tlims为参数函数自变量的取值范围，用二元向量[tmin,tmax]描述，默认为[-5,5]

  fplot3函数中，可以指定曲线的线型、颜色和数据点标记。

4.5 三维曲面

平面网格数据的生成

• 利用矩阵运算生成

• 利用meshgrid函数生成

  [X,Y]=meshgrid(x,y);

  参数x、y为向量，存储网络点坐标的X、Y为矩阵

绘制三维曲面的mesh函数和surf函数

mesh(x,y,z,c)：绘制三维网格图

surf(x,y,z,c)：绘制三维曲面图

x、y是网络坐标矩阵，z是网络点上的高度矩阵，c用于指定在不同高度下的曲面颜色，默认颜色与高度成正比

mesh(z,c)

surf(z,c)

当x、y省略时，z矩阵的第2维下标当作x轴坐标，z矩阵的第1维下标当作y轴坐标，然后绘制三维曲面图。

有两个和mesh函数相近的函数：

• 带等高线的三维网络曲面函数meshc
• 带底座的三维网格曲面函数meshz

这两个函数的用法与mesh相同，不同的是meshc还在xy平面上绘制曲面在z轴方向的等高线，meshz在xy平面上绘制曲面的底座。

函数surf也有两个相近的函数：

• 具有等高线的曲面函数surfc
• 具有光照效果的曲面函数surfl

matlab有一些函数专门用于绘制标准三维曲面：

• sphere函数

  [x,y,z]=sphere(n)

  参数n决定了球面的圆滑程度，默认值为20

• cylinder函数

  [x,y,z]=cylinder(R,n)

  R是一个向量，存放柱面各个等线高度上的半径，n表示在圆柱圆心上有n个间隔点，默认有20个间隔点。

• peaks函数：

  可以用来生成绘图数据矩阵，多峰函数曲面图

  • peaks(n)
  • peaks(V)
  • peaks(x,y)
  • peaks

fsurf函数和fmesh函数

fsurf（funx,funy,funz,uvlims）

fmesh（funx,funy,funz,uvlims）

funx、funy、funz代表定义曲面x、y、z坐标的函数，通常采用函数句柄的形式。

uvlims为funx、funy和funz的自变量的取值范围，用4元向量[umin,umax,vmin,vmax]描述，默认为[-5,5,-5,5]。

4.6 图形修饰处理

视点处理

• view函数的基本用法

  view(az,el)

  az为方位角，el为仰角，均以°为单位，此函数可以从不同视点展示曲面。

• view函数的其他用法

  view(x,y,z)：xyz为视点在笛卡尔坐标系的位置

  view(2)：从二维平面观察图形，方位角为0°，仰角为90°

  view(3)：从三维空间观察图形，视点采用默认方位角和仰角。

色彩处理

• 颜色的向量表示

  [R,G,B]

• 色图

  • 色图矩阵：m行3列的数值矩阵，每一行都是RGB三元组，定义了一个m种颜色的列表

  • 内建色图

  • 指定当前图形使用的色图

    colormap cmapname

    colormap(cmap）

  • 三维图形表面的着色

    shading faceted：将每个网络片用其高度对应的颜色进行着色，网络线是黑色

    shading flat：将每个网络片用同一个颜色进行着色，且网格线也用相应的颜色

    shading interp：在网格片内采用颜色插值处理

裁剪处理

将图形中需要裁剪部分对应的函数值设置成NaN，这样在绘制图形时，函数值为NaN的部分将不显示出来，从而达到对图形进行裁剪的目的。

4.7 交互式绘图工具

”绘图“选项卡

绘制二维图形时，以先选中的变量作为横坐标，后选中的变量作为纵坐标

图形窗口绘图工具

命令行中输入命令>>plottools

此时启动了绘图工具

图形窗口左侧为图形选项板，右侧为绘图浏览器，下部为属性编辑器

• 图形选项面板

  新子图面板用于用于添加二维、三维子图

  注释面板用于为图形添加标注

• 绘图浏览器

  以图例的方式列出图形中的元素

• 属性编辑器

  用于观测所选对象的名称、颜色和使用方法等

图形窗口菜单和工具栏

用于图形文件操作

用于图形操作

给图形窗口增加颜色栏、图例

最后

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