MATLAB曲線繪制大全

1、一、二維數(shù)據(jù)曲線圖1.1 繪制單根二維曲線plot函數(shù)的基本調(diào)用格式為：plot(x,y)其中x和y為長(zhǎng)度相同的向量，分別用于存儲(chǔ)x坐標(biāo)和y坐標(biāo)數(shù)據(jù)。例1-1在0VxV2pK間內(nèi)，繪制曲線y=2e-0.5xcos(4兀x)程序如下：x=0:pi/100:2*pi;y=2*exp(-0.5*x).*cos(4*pi*x);|plot(x,y)|例1-2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);|plot函數(shù)最簡(jiǎn)單的調(diào)用格式是只包含一個(gè)輸入?yún)?shù)：plot(x)|在這種情況下，當(dāng)x是實(shí)向量時(shí)，以該向量元素的

2、下標(biāo)為橫坐標(biāo)，元素值為縱坐標(biāo)畫出一條連續(xù)曲線，這實(shí)際上是繪制折線圖。1.2 繪制多根二維曲線1 .plot函數(shù)的輸入?yún)?shù)是矩陣形式(1)當(dāng)x是向量，y是有一維與x同維的矩陣時(shí)，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(biāo)。當(dāng)x,y是同維矩陣時(shí)，則以x,y對(duì)應(yīng)列元素為橫、縱坐標(biāo)分別繪制曲線，曲線條數(shù)等于矩陣的列數(shù)。(3)對(duì)只包含一個(gè)輸入?yún)?shù)的plot函數(shù)，當(dāng)輸入?yún)?shù)是實(shí)矩陣時(shí)，則按列繪制每列元素值相對(duì)其下標(biāo)的曲線，曲線條數(shù)等于輸入?yún)?shù)矩陣的列數(shù)。當(dāng)輸入?yún)?shù)是復(fù)數(shù)矩陣時(shí)，則按列分別以元素實(shí)部和虛部為橫、縱坐標(biāo)繪制多條曲線。2 .含多個(gè)輸入?yún)?shù)的plot函數(shù)

3、調(diào)用格式為：plot(x1,y1,x2,y2,xn,yn)(1)當(dāng)輸入?yún)?shù)都為向量時(shí)，x1和y1,x2和y2,，xn和yn分別組成一組向量對(duì)，每一組向量對(duì)的長(zhǎng)度可以不同。每一向量對(duì)可以繪制出一條曲線，這樣可以在同一坐標(biāo)內(nèi)繪制出多條曲線。(2)當(dāng)輸入?yún)?shù)有矩陣形式時(shí)，配對(duì)的x,y按對(duì)應(yīng)列元素為橫、縱坐標(biāo)分別繪制曲線，曲線條數(shù)等于矩陣的列數(shù)。例1-3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);|

4、x=x1;x2;x3;Iy=y1;y2;y3;plot(x,y,x1,y1-1)|3 .具有兩個(gè)縱坐標(biāo)標(biāo)度的圖形在MATLAB中，如果需要繪制出具有不同縱坐標(biāo)標(biāo)度的兩個(gè)圖形，可以使用plotyy繪圖函數(shù)。調(diào)用格式為：plotyy(x1,y1,x2,y2)|其中x1,y1對(duì)應(yīng)一條曲線，x2,y2對(duì)應(yīng)另一條曲線。橫坐標(biāo)的標(biāo)度相同，縱坐標(biāo)有兩個(gè)，左縱坐標(biāo)用于x1,y1數(shù)據(jù)對(duì)，右縱坐標(biāo)用于x2,y2數(shù)據(jù)對(duì)。例1-4用不同標(biāo)度在同一坐標(biāo)內(nèi)繪制曲線y1=0.2e-0.5xcos(4Ttx)和y2=2e-0.5xcos(xx)程序如下：x=0:pi/100:2*pi;y1=0.2*exp(-0.5*x).*

5、cos(4*pi*x);|y2=2*exp(-0.5*x).*cos(pi*x);|plotyy(x,y1,x,y2);|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(jìn)行切換。例1-5采用圖形保持，在同一坐標(biāo)內(nèi)繪制曲線y1=0.2e-0.5xcos(4xx)和y2=2e-0.5xcos(ttx)。程序如下：x=0:pi/100:2*pi;y1=0.2*exp(-0.5*x).*cos(4*pi*x);|holdony2=2*exp(-0.5*x).*cos(pi*x);plot(x,y2);|holdoff|1.3 設(shè)置曲線樣式

6、MATLAB提供了一些繪圖選項(xiàng)，用于確定所繪曲線的線型、顏色和數(shù)據(jù)點(diǎn)標(biāo)記符號(hào)，它們可以組合使用。例如，”-.表示藍(lán)色點(diǎn)劃線，“y:d表示黃色虛線并用菱形符標(biāo)記數(shù)據(jù)點(diǎn)。當(dāng)選項(xiàng)省略時(shí)，MATLAB規(guī)定，線型一律用實(shí)線，顏色將根據(jù)曲線的先后順序依次。要設(shè)置曲線樣式可以在plot函數(shù)中加繪圖選項(xiàng)，其調(diào)用格式為：plot(x1,y1,選項(xiàng)1,x2,y2,選項(xiàng)2,xn,yn,選項(xiàng)n)例1-6在同一坐標(biāo)內(nèi)，分別用不同線型和顏色繪制曲線y1=0.2e-0.5xcos(4xx)和y2=2e-0.5xcos(ttx),標(biāo)記兩曲線交叉點(diǎn)。程序如下：x=linspace(0,2*pi,1000);|y1=0.2*ex

7、p(-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(diǎn)(近似相等)的下標(biāo)x1=x(k);%取y1與y2相等點(diǎn)的x坐標(biāo)y3=0.2*exp(-0.5*x1).*cos(4*pi*x1);%求y1與y2值相等點(diǎn)的y坐標(biāo)plot(x,y1,x,y2,k:,x1,y3,bp);1.4 圖形標(biāo)注與坐標(biāo)控制1.1 形標(biāo)注有關(guān)圖形標(biāo)注函數(shù)的調(diào)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,)函數(shù)中的說

8、明文字，除使用標(biāo)準(zhǔn)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(xué)符號(hào)及公式等內(nèi)容。例如，text(0.3,0.5,sin(/omegat+/beta)?)將得到標(biāo)注效果sin(wt+%)例1-7在0=x=2pE間內(nèi)，繪制曲線y1=2e-0.5x和y2=cos(4xx),并給圖形添加圖形標(biāo)注。程序如下：x=0:pi/100:2*pi;y1=2*exp(-0.5*x);|y2=cos(4*pi*x);Iplot(x,y1,x,y2)title(xfrom0to2/pi);%加圖形標(biāo)題xlabel(VariableX);%加X軸說明ylabel(Varia

9、bleY);%加Y軸說明text(0.8,1.5,曲線y1=2eA-0.5x);%在指定位置添加圖形說明text(2.5,1.1,曲線y2=cos(4/pix);legend(,y1?,y2?)%加圖例1.2 標(biāo)控制axis函數(shù)的調(diào)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(biāo)軸采用等長(zhǎng)刻度。axissquare:產(chǎn)生正方形坐標(biāo)系(缺省為矩形)。axisauto：使用缺省設(shè)置。axisoff:取消坐標(biāo)軸。axison:顯示坐標(biāo)軸。給坐標(biāo)加網(wǎng)格線用grid命令來S制。gridon/off命令控制是畫還是不

10、畫網(wǎng)格線，不帶參數(shù)的grid命令在兩種狀態(tài)之間進(jìn)行切換。給坐標(biāo)加邊框用box命令來S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(jìn)行切換。例1-8在同一坐標(biāo)中，可以繪制3個(gè)同心圓，并加坐標(biāo)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(biāo)邊框axisequal%坐標(biāo)軸采用等刻度1.5 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(guān)命令可以完成對(duì)窗口中各種圖形對(duì)象的編輯處理。在圖形窗口上有

11、一個(gè)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(gè)菜單項(xiàng)，工具欄包含11個(gè)命令按鈕。1.6 對(duì)函數(shù)自適應(yīng)采樣的繪圖函數(shù)fplot函數(shù)的調(diào)用格式為：fplot(fname,lims,tol,選項(xiàng))其中fname為函數(shù)名，以字符串形式出現(xiàn)，lims為x,y的取值范圍，tol為相對(duì)允許誤差，其系統(tǒng)默認(rèn)值為2e-3。選項(xiàng)定義與plot函數(shù)相同。例1-9用fplot函數(shù)繪制f(x)=cos(tan(ttx朋曲線。命令如下：fplot(cos(tan(pi*x),0,1,1e-4)|1.7 圖形窗口的分割subplot函數(shù)的調(diào)用格式為：sub

12、plot(m,n,p)該函數(shù)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)。在每一個(gè)繪圖區(qū)允許以不同的坐標(biāo)系單獨(dú)繪制圖形。例5-10在圖形窗口中，以子圖形式同時(shí)繪制多根曲線。二、其他二維圖形2.1其他坐標(biāo)系下的二維數(shù)據(jù)曲線圖1 .對(duì)數(shù)坐標(biāo)圖形MATLAB提供了繪制對(duì)數(shù)和半對(duì)數(shù)坐標(biāo)曲線的函數(shù)，調(diào)用格式為：semilogx(x1,y1,選項(xiàng)1,x2,y2,選項(xiàng)2,)semilogy(x1,y1,選項(xiàng)1,x2,y2,選項(xiàng)2,)loglog(x1,y1,選項(xiàng)1,x2,y2,選項(xiàng)2,)2 .極坐標(biāo)圖polar函數(shù)用來繪制極坐標(biāo)圖，其調(diào)用格式為：pola

13、r(theta,rho,選項(xiàng))其中theta為極坐標(biāo)極角，rho為極坐標(biāo)矢徑，選項(xiàng)的內(nèi)容與plot函數(shù)相似。例1-12繪制r=sin(t)cos(t)的極坐標(biāo)圖，并標(biāo)記數(shù)據(jù)點(diǎn)。程序如下：t=0:pi/50:2*pi;r=sin(t).*cos(t);polar(t,r,-*);2.2二維統(tǒng)計(jì)分析圖在MATLAB中，二維統(tǒng)計(jì)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(xiàng)）stairs(x,y,選項(xiàng))stem(x,y,選項(xiàng))fill(x1,y1,選項(xiàng)1,x2,y2,選項(xiàng)2,)例1-13分別以條形圖、階梯圖、桿圖和填充圖形式繪制曲線y=2sin(x)。

14、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);MATLAB提供的統(tǒng)計(jì)分析繪圖函數(shù)還有很多

15、，例如，用來表示各元素占總和的百分比的餅圖、復(fù)數(shù)的相量圖等等例1-14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(jì)分析。(2)繪制復(fù)數(shù)的相量圖：7+2.9i、2-3i和-1.5-6i。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);三、隱函數(shù)繪圖MATLAB提供了一個(gè)ezplot函數(shù)繪制隱函數(shù)圖形，下面

16、介紹其用法。(1)對(duì)于函數(shù)f=f(x),ezplot函數(shù)的調(diào)用格式為：ezplot(f):在默認(rèn)區(qū)間-2ttx2冗繪制f=f(x)的圖形。ezplot(f,a,b):在區(qū)間axb繪制f=f(x)的圖形。(2)對(duì)于隱函數(shù)f=f(x,y),ezplot函數(shù)的調(diào)用格式為：ezplot(f):在默認(rèn)區(qū)間-2無x2冗和-2冗y2無繪制f(x,y)=0的圖形。ezplot(f,xmin,xmax,ymin,ymax):在區(qū)間xminxxmax和yminyymax繪帝0f(x,y)=0的圖形。ezplot(f,a,b):在區(qū)間axb和ayb繪制f(x,y)=0的圖形。(3)對(duì)于參數(shù)方程x=x(t)和y=y(

17、t),ezplot函數(shù)的調(diào)用格式為：ezplot(x,y):在默認(rèn)區(qū)間0Vt2冗繪制x=x(t)和y=y(t)的圖形。ezplot(x,y,tmin,tmax):在區(qū)間tminttmax繪制x=x(t)和y=y(t)的圖形。例1-15隱函數(shù)繪圖應(yīng)用舉例。程序如下：subplot(2,2,1);|ezplot(xA2+yA2-9);axisequalsubplot(2,2,2);|ezplot(xA3+yA3-5*x*y+1/5)subplot(2,2,3);|ezplot(cos(tan(pi*x),0,1)|subplot(2,2,4);|ezplot(8*cos(t),4*sqrt(2)*

18、sin(t),0,2*pi)四、三維圖形4.1 三維曲線plot3函數(shù)與plot函數(shù)用法十分相似，其調(diào)用格式為：plot3(x1,y1,z1,選項(xiàng)1,x2,y2,z2,選項(xiàng)2,xn,yn,zn,選項(xiàng)n)其中每一組x,y,z組成一組曲線的坐標(biāo)參數(shù)，選項(xiàng)的定義和plot函數(shù)相同。當(dāng)x,y,z是同維向量時(shí)，則x,y,z對(duì)應(yīng)元素構(gòu)成一條三維曲線。當(dāng)x,y,z是同維矩陣時(shí)，則以x,y,z對(duì)應(yīng)列元素繪制三維曲線，曲線條數(shù)等于矩陣列數(shù)。例1-16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)

19、;|title(Linein3-DSpace);|xlabel(X);ylabel(Y);zlabel(Z);gridon;|4.2 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(nèi)的網(wǎng)格坐標(biāo)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B$X的每一行都是向量x,行數(shù)等于向量y的元素的個(gè)數(shù)，矩B$Y的每一列都是向量y,列數(shù)等于向量x的元素的個(gè)數(shù)。2 .繪制三維曲面的函數(shù)surf函數(shù)和mesh函數(shù)的調(diào)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

20、,y是網(wǎng)格坐標(biāo)矩陣，z是網(wǎng)格點(diǎn)上的高度矩陣，c用于指定在不同高度下的顏色范圍例1-17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1-18在xy平面內(nèi)選擇區(qū)域-8,8-8,8,繪制4種三維曲面圖程序如下：x,

21、y=meshgrid(-8:0.5:8);|z=sin(sqrt(x.A2+y.A2)./sqrt(x.A2+y.A2+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)|3 .標(biāo)準(zhǔn)三維曲面sphere函數(shù)的調(diào)用格式為：x,y,z=sphere(n)|cyli

22、nder函數(shù)的調(diào)用格式為：x,y,z=cylinder(R,n)|MATLAB還有一個(gè)peaks函數(shù)，稱為多峰函數(shù)，常用于三維曲面的演示。例1-19繪制標(biāo)準(zhǔn)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);|4 .3其他三維圖形在介紹二維圖形時(shí)，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

23、形式出現(xiàn)，使用的函數(shù)分別是bar3、stem3、pie3和fill3bar3函數(shù)繪制三維條形圖，常用格式為：bar3(y)|bar3(x,y)|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(nèi)繪制出填充過的多邊形，常用格式為：fill3(x,y,z,c)|例1-20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(jī)的頂點(diǎn)坐標(biāo)

24、值畫出五個(gè)黃色三角形。程序如下：subplot(2,2,1);Ibar3(magic(4)subplot(2,2,2);|y=2*sin(0:pi/10:2*pi);|stem3(y);subplot(2,2,3);Ipie3(2347,1827,2043,3025);subplot(2,2,4);|fill3(rand(3,5),rand(3,5),rand(3,5),(y)|例1-21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),zlabe

25、l(Z-axis);|subplot(1,2,2);|contour3(X,Y,Z,12,k);%其中12代表高度的等級(jí)數(shù)xlabel(X-axis),ylabel(Y-axis),zlabel(Z-axis);|五、圖形修飾處理5.1 視點(diǎn)處理MATLAB提供了設(shè)置視點(diǎn)的函數(shù)view,其調(diào)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(diǎn)定義為方位角-37.5。，仰角30。例5-22從不同視點(diǎn)觀察三維曲線。5.2 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(gè)元素的向量表示顏色。向量元素在0,1范圍取值，3個(gè)元素分別表

26、示紅、綠、藍(lán)3種顏色的相對(duì)亮度，稱為RGB三元組。|2.色圖色圖(Colormap)是MATLAB系統(tǒng)引入的概念。在MATLAB中，每個(gè)圖形窗口只能有一個(gè)色圖。色圖是mx3的數(shù)值矩陣，它的每一行MATLAB提供的函數(shù)來定義色圖矩陣。是RGB三元組。色圖矩陣可以人為地生成，也可以調(diào)用1.1 維表面圖形的著色三維表面圖實(shí)際上就是在網(wǎng)格圖的每一個(gè)網(wǎng)格片上涂上顏色。surf函數(shù)用缺省的著色方式對(duì)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(gè)網(wǎng)格片用其高度對(duì)應(yīng)的顏色進(jìn)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。shadingfl

27、at命令將每個(gè)網(wǎng)格片用同一個(gè)顏色進(jìn)行著色，且網(wǎng)格線也用相應(yīng)的顏色，從而使得圖形表面顯得更加光滑。shadinginterp命令在網(wǎng)格片內(nèi)采用顏色插值處理，得出的表面圖顯得最光滑。例1-233種圖形著色方式的效果展示。程序如下：x,y,z=sphere(20);|colormap(copper);subplot(1,3,1);|surf(x,y,z);|axisequalsubplot(1,3,2);|surf(x,y,z);shadingflat;|axisequalsubplot(1,3,3);|surf(x,y,z);shadinginterp;|axisequal5.3 光照處理MATL

28、AB提供了燈光設(shè)置的函數(shù)，其調(diào)用格式為：light(Color,選項(xiàng)1,Style,選項(xiàng)2,Position,選項(xiàng)3)例5-24光照處理后的球面。程序如下：x,y,z=sphere(20);|subplot(1,2,1);|surf(x,y,z);axisequal;light(Posi,0,1,1);shadinginterp;holdon;|plot3(0,1,1,p);text(0,1,1,light);subplot(1,2,2);|surf(x,y,z);axisequal;|light(Posi,1,0,1);shadinginterp;holdon;plot3(1,0,1,p);text(1,0,1,light);5.4 圖形的裁剪處理例5-25繪制三維曲面圖，并進(jìn)行插值著色處理，裁掉圖中x和y都小于0部分。程序如下：x,y=meshgrid(-5:0.1:5);|z=cos(x).*cos(y).*exp(-sqrt(x.A2+y.A2)/4