第四章matlab4-繪圖

1、第四講 matlab 繪圖matlab語言豐富的圖形表現(xiàn)方法，使得數(shù)學(xué)計(jì)算結(jié)果可以方便地、多樣性地實(shí)現(xiàn)了可視化，這是其它語言所不能比擬的。matlab語言的繪圖功能 MATLAB不但擅長(zhǎng)于矩陣相關(guān)的數(shù)值運(yùn)算，也擅長(zhǎng)于數(shù)據(jù)的可視化。下面將介紹MATLAB基本二維繪圖命令，包含一維曲線及二維曲面的繪制、打印及存檔。一、二維繪圖（一）plot 是是 MATLAB 二維曲線繪圖中最二維曲線繪圖中最簡(jiǎn)單、最重要、使用最廣泛的一個(gè)線性繪圖函簡(jiǎn)單、最重要、使用最廣泛的一個(gè)線性繪圖函數(shù)。它可以數(shù)。它可以生成線段、曲線和參數(shù)方程曲線生成線段、曲線和參數(shù)方程曲線的的函數(shù)圖形。函數(shù)圖形。 plot的功能： plot

2、命令自動(dòng)打開一個(gè)圖形窗口Figure； 用直線連接相鄰兩數(shù)據(jù)點(diǎn)來繪制圖形；根據(jù)圖形坐標(biāo)大小自動(dòng)縮擴(kuò)坐標(biāo)軸，將數(shù)據(jù)標(biāo)尺及單位標(biāo)注自動(dòng)加到兩個(gè)坐標(biāo)軸上，可自定坐標(biāo)軸，可把x, y 軸用對(duì)數(shù)坐標(biāo)表示；如果已經(jīng)存在一個(gè)圖形窗口，plot命令則清除當(dāng)前圖形，繪制新圖形；可單窗口單曲線繪圖；可單窗口多曲線繪圖；可單窗口多曲線分圖繪圖；可多窗口繪圖；可任意設(shè)定曲線顏色和線型；可給圖形加坐標(biāo)網(wǎng)線和圖形加注功能。plot的調(diào)用格式 plot(x) 缺省自變量繪圖格式，x為向量，以x元素值為縱坐標(biāo)，以相應(yīng)元素下標(biāo)為橫坐標(biāo)繪圖。解：在MATLAB命令窗口中鍵入x=1,2,3,4,5,6;plot(x)plot的調(diào)用

3、格式 plot(x,y) 基本格式，以y(x)的函數(shù)關(guān)系作出直角坐標(biāo)圖，如果y為nm的矩陣，則以x 為自變量，作出n條曲線。用命令用命令plot(x,y)plot(x,y)繪制函數(shù)繪制函數(shù)y=cos(x)y=cos(x)在兩個(gè)周期在兩個(gè)周期內(nèi)的圖形。內(nèi)的圖形。 x=0:0.01:2*pi; y=cos(x); plot(x,y)在同一窗口中用命令在同一窗口中用命令plot(x,y)plot(x,y)繪出正弦余弦函繪出正弦余弦函數(shù)的圖形。數(shù)的圖形。 x=0:0.01:2*pi; y=sin(x);cos(x); plot(x,y) plot(x,y,option) 開關(guān)格式，option為選項(xiàng)參

4、數(shù)，設(shè)定曲線顏色、線型及標(biāo)示符號(hào)，使用顏色字符串的前13個(gè)字母，如yellowyel表示等?；騪lot(x1,y1,option1,x2,y2,option2，)如果沒有如果沒有 optionoption參數(shù)，參數(shù)，plot plot 將使用缺省設(shè)置將使用缺省設(shè)置（實(shí)線，前七種顏色順序著色）繪制曲線；（實(shí)線，前七種顏色順序著色）繪制曲線；在當(dāng)前坐標(biāo)系中繪圖時(shí)，每調(diào)入一次繪圖函數(shù)，在當(dāng)前坐標(biāo)系中繪圖時(shí)，每調(diào)入一次繪圖函數(shù)，MATLABMATLAB將擦掉坐標(biāo)系中已有的圖形對(duì)象?？梢詫⒉恋糇鴺?biāo)系中已有的圖形對(duì)象。可以用用 hold on hold on 命令在一個(gè)坐標(biāo)系中增加新的圖命令在一個(gè)坐標(biāo)系中

5、增加新的圖形對(duì)象。注意形對(duì)象。注意MATLABMATLAB會(huì)根據(jù)新圖形的大小，重會(huì)根據(jù)新圖形的大小，重新改變坐標(biāo)系的比例。新改變坐標(biāo)系的比例。option的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定值如下： 字母 顏色 標(biāo)點(diǎn) 線型 y 黃色 點(diǎn)線 m 粉紅 圈線 c 亮藍(lán) 線 r 大紅 字線 g 綠色 實(shí)線 b 藍(lán)色 星形線 w 白色 ： 虛線 k 黑色 (-) 點(diǎn)劃線1. 單窗口單曲線繪圖例1：x=0, 0.48,0.84,1,0.91,0.6,0.14 x1, x2, x3, x4, x5, x6, x7,plot (x)01234567-1-0 .8-0 .6-0 .4-0 .200 .20 .40 .60 .812.

6、單窗口多曲線繪圖例2：t=0:pi/100:2*pi;y=sin(t);y1=sin(t+0.25);y2=sin(t+0.5);plot(t,y,t,y1,t,y2)yy1y2例 3：y=sin(t);y1=sin(t+0.25);y2=sin(t+0.5);y3=cos(t);y4=cos(t+0.25);y5=cos(t+0.5);plot(t,y,y1,y2,y3,y4,y5)01234567-1-0 .8-0 .6-0 .4-0 .200 .20 .40 .60 .81y3=cos(t);y4=cos(t+0.25);y5=cos(t+0.5);plot(t,y3);hold on;

7、 plot(t,y4); plot(t,y5);01234567-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.813. 單窗口多曲線分圖繪圖subplot 子圖分割命令調(diào)用格式： subplot(m,n,p) 按從左至右， 從上至下排列 行列繪圖序號(hào)subplot(1,3,1); plot(t,y)subplot(1,3,2); plot(t,y3)subplot(1,3,3); plot(t,y2)051 0-1-0 .8-0 .6-0 .4-0 .200 .20 .40 .60 .81051 0-1-0 .8-0 .6-0 .4-0 .200 .20 .40 .60 .810

8、51 0-1-0 .8-0 .6-0 .4-0 .200 .20 .40 .60 .81subplot(3,1,1);plot(t,y)subplot(3,1,2);plot(t,y3)subplot(3,1,3);plot(t,y2)01234567-10101234567-10101234567-101subplot(position,left bottom width height)0123-1-0.500.510123-1-0.500.5100.511.522.53-1-0.500.514. 多窗口繪圖 figure(n) 創(chuàng)建窗口函數(shù)，n為窗口順序號(hào)。t=0:pi/100:2*pi;

9、y=sin(t);y1=sin(t+0.25);y2=sin(t+0.5);plot(t,y) 自動(dòng)出現(xiàn)第一個(gè)窗口figure(2)plot(t,y1) 在第二窗口繪圖figure(3)plot(t,y2) 在第三窗口繪圖0 1 2 3 4 5 6 7- 1- 0 .8- 0 .6- 0 .4- 0 .200 .20 .40 .60 .810 1 2 3 4 5 6 7- 1- 0 .8- 0 .6- 0 .4- 0 .200 .20 .40 .60 .810 1 2 3 4 5 6 7- 1- 0 .8- 0 .6- 0 .4- 0 .200 .20 .40 .60 .815.可任意設(shè)置顏色

10、與線型例 4(例2)：plot(t,y,r-,t,y1,g:,t,y2,b*)01234567-1-0 .8-0 .6-0 .4-0 .200 .20 .40 .60 .816.圖形加注功能將標(biāo)題、坐標(biāo)軸標(biāo)記、網(wǎng)格線及文字注釋加注到圖形上，這些函數(shù)為： title 給圖形加標(biāo)題 xlable 給x軸加標(biāo)注 ylable 給y軸加標(biāo)注 text 在圖形指定位置加標(biāo)注 gtext 將標(biāo)注加到圖形任意位置 grid on(off) 打開、關(guān)閉坐標(biāo)網(wǎng)格線 legend 添加圖例 axis 控制坐標(biāo)軸的刻度例：t=0:0.1:10y1=sin(t);y2=cos(t);plot(t,y1,r,t,y2,

11、b-);x=1.7*pi;1.6*pi;y=-0.3;0.8;s=sin(t);cos(t);text(x,y,s);title(正弦和余弦曲線);legend(正弦,余弦)xlabel(時(shí)間t),ylabel(正弦、余弦)grid onaxis square0246810-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81sin(t)cos(t)正 弦和 余 弦曲 線時(shí) 間 t正 弦、 余 弦正 弦余 弦 axis的用法還有： axis(xaxis(xmin min x xmax max y ymin min y ymaxmax) ) 用行向量中給出的值用行向量中給出的值設(shè)定坐標(biāo)

12、軸的最大和最小值。設(shè)定坐標(biāo)軸的最大和最小值。 如如axis (axis (-2-2 2 2 0 5) 0 5) axis(equal) axis(equal) 將兩坐標(biāo)軸設(shè)為相等；將兩坐標(biāo)軸設(shè)為相等； axis on(off) axis on(off) 顯示和關(guān)閉坐標(biāo)軸的標(biāo)記、顯示和關(guān)閉坐標(biāo)軸的標(biāo)記、 標(biāo)志；標(biāo)志； axis auto axis auto 將坐標(biāo)軸設(shè)置返回自動(dòng)缺省值；將坐標(biāo)軸設(shè)置返回自動(dòng)缺省值；axis(0 pi/20 5) axis(0 pi/20 5) 顯示顯示0 pi/20 50 pi/20 5范圍內(nèi)圖范圍內(nèi)圖 形；形；axis normalaxis normal自動(dòng)調(diào)節(jié)

13、軸與數(shù)據(jù)的外表比例，使其自動(dòng)調(diào)節(jié)軸與數(shù)據(jù)的外表比例，使其他設(shè)置失效；他設(shè)置失效；axis manualaxis manual（或（或axis(axis)axis(axis)）保持刻度不隨數(shù)據(jù)保持刻度不隨數(shù)據(jù)的大小而變化。的大小而變化。 （二） fill 基本二維繪圖函數(shù) fill的功能：繪制二維多邊形并填充顏色例：x=1 2 3 4 5;y=4 1 5 1 4;fill(x,y,r) （三）特殊二維繪圖函數(shù)bar bar 繪制直方圖繪制直方圖polar polar 繪制極坐標(biāo)圖繪制極坐標(biāo)圖hist hist 繪制統(tǒng)計(jì)繪制統(tǒng)計(jì)直方圖直方圖stairs stairs 繪制階梯圖繪制階梯圖stem

14、stem 繪制火柴桿圖繪制火柴桿圖rose rose 繪制統(tǒng)計(jì)扇形圖繪制統(tǒng)計(jì)扇形圖comet comet 繪制彗星曲線繪制彗星曲線compass compass 繪制復(fù)數(shù)向量圖（羅盤圖）繪制復(fù)數(shù)向量圖（羅盤圖）area area 繪制區(qū)域圖繪制區(qū)域圖pie pie 繪制餅圖繪制餅圖例，繪制階梯曲線x=0:pi/20:2*pi;y=sin(x);stairs(x,y)01234567-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81例：階梯繪圖h2=1 1;1 -1;h4=h2 h2;h2 -h2;h8=h4 h4;h4 -h4;t=1:8;subplot(8,1,1);stair

15、s(t,h8(1,:);axis(off)subplot(8,1,2);stairs(t,h8(2,:);axis(off)subplot(8,1,3);stairs(t,h8(3,:);axis(off)subplot(8,1,4);stairs(t,h8(4,:);axis(off)subplot(8,1,5);stairs(t,h8(5,:);axis(off)subplot(8,1,6);stairs(t,h8(6,:);axis(off)subplot(8,1,7);stairs(t,h8(7,:);axis(off)subplot(8,1,8);stairs(t,h8(8,:);a

16、xis(off)h2=1 1;1 -1;h4=h2 h2;h2 -h2;h8=h4 h4;h4 -h4;t=1:8;for i=1:8subplot(8,1,i);stairs(t,h8(i,:)axis(off)end例：繪制極坐標(biāo)圖t=0:2*pi/90:2*pi;y=cos(4*t);polar(t,y) 0.2 0.4 0.6 0.8 13021060240902701203001503301800例：繪制火柴桿繪圖 t=0:0.2:2*pi; y=cos(t); stem(y)05101520253035-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81例：繪制直方圖

17、t=0:0.2:2*pi; y=cos(t); bar(y)05101520253035-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81例：繪制彗星曲線圖 t= -pi:pi/500:pi; y=tan(sin(t)-sin(tan(t); comet(t,y)-3-2-10123-2.5-2-1.5-1-0.500.511.522.5x=1 2 3 4 5 6 7;y=0 0 0 1 0 0 0;pie(x,y)4%7%11%14%18%21%25%二、三維繪圖三維繪圖的主要功能： 繪制三維線圖 繪制等高線圖 繪制偽彩色圖 繪制三維網(wǎng)線圖 繪制三維曲面圖、柱面圖和球面圖 繪制

18、三維多面體并填充顏色（一）三維線圖plot3 基本的三維圖形指令調(diào)用格式：plot3(x,y,z) x,y,z是長(zhǎng)度相同的向量plot3(X,Y,Z) X,Y,Z是維數(shù)相同的矩陣plot3(x,y,z,option) 帶開關(guān)量plot3(x1,y1,z1，option1, x2,y2,z2,option2,)二維圖形的所有基本特性對(duì)三維圖形全都適用。定義三維坐標(biāo)軸：大小 axis(xmin xmax ymin ymax zmin zmax ) grid on(off) 繪制三維網(wǎng)格 text(x,y,z,string) 三維圖形標(biāo)注 子圖和多窗口也可以用到三維圖形中例：繪制三維螺旋線t=0:p

19、i/50:10*pi;plot3(t,sin(t),cos(t),r:)010203040-1-0.500.51-1-0.500.51(二) 三維餅圖pie3(4 3 6 8 9)27%30%20%13%10%（三）三維多邊形fill3 = fill 三維多邊形的繪制和填色與二維多邊形完全相同調(diào)用格式： fill3(x,y,z,option) 與二維相同例： 用隨機(jī)頂點(diǎn)坐標(biāo)畫出5個(gè)粉色的三角形，并用黃色的表示頂點(diǎn)y1=rand(3,5);y2=rand(3,5);y3=rand(3,5);fill3(y1,y2,y3,m);hold on;plot3(y1,y2,y3,yo)（四）三維網(wǎng)格圖m

20、esh 三維網(wǎng)線繪圖函數(shù)調(diào)用格式： mesh(z) z為nm的矩陣，x與y 坐標(biāo)為元素的下標(biāo) mesh(x,y,z) x,y,z分別為三維空 間的坐標(biāo)位置例，矩陣的三維網(wǎng)線圖z=rand(6); 0.8808 0.0729 0.4168 0.7694 0.3775 0.4776 0.3381 0.7101 0.0964 0.6352 0.3826 0.7086 0.1895 0.8791 0.6747 0.8965 0.6876 0.2380 0.7431 0.3594 0.5626 0.8784 0.1217 0.3910 0.7189 0.0899 0.8130 0.4865 0.0768

21、 0.9759 0.8792 0.1610 0.8782 0.1131 0.1433 0.6288z=round(z) 1 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 0 0 1mesh(z)；mesh(z)0246024600.20.40.60.81例：8階矩陣的網(wǎng)線圖h2=1 1;1 -1;h4=h2 h2;h2 -h2h8=h4 h4;h4 -h4 1 1 1 1 1 1 1 1 1 -1 1 -1 1 -1 1 -1 1 1 -1 -1 1 1 -1 -1 1 -1 -1 1 1 -1 -1 1 1 1

22、 1 1 -1 -1 -1 -1 1 -1 1 -1 -1 1 -1 1 1 1 -1 -1 -1 -1 1 1 1 -1 -1 1 -1 1 1 -1mesh(h8)0246802468-1-0.500.51三維網(wǎng)線圖作圖要領(lǐng)生成坐標(biāo) X,Y=meshgrid(x,y)表達(dá)式點(diǎn)運(yùn)算 Z=X.2+Y.2X，Y是nm的矩陣，維數(shù)可任定X nY mZ默認(rèn)方位角：37.5，俯角30。nm維 meshgrid 網(wǎng)線坐標(biāo)值計(jì)算函數(shù) z=f(x,y) 根據(jù)x,y坐標(biāo)找出z的高度例：繪制z=x2+y2的三維網(wǎng)線圖形 x=-5:5; y=x; X,Y=meshgrid(x,y) Z=X.2+Y.2 mesh(X,Y,Z)坐標(biāo)矩陣坐標(biāo)向量縱坐標(biāo)矩陣?yán)L圖函數(shù)-505-50501020304050（五）三維曲面圖surf 三維曲面繪圖函數(shù)，與網(wǎng)格圖 看起來一樣與三維網(wǎng)線圖的區(qū)別：網(wǎng)線圖：線條有顏色，空擋是黑色的（無顏色）曲面圖：線條是黑色的，空擋有顏色（把線條之間的空擋填充顏色，沿z軸按每一網(wǎng)格變化調(diào)用格式： surf(x,y,z) 繪制三維曲面圖，x,y,z 為圖形坐標(biāo)向量例：X,Y,Z=peaks(30)peaks為matlab自動(dòng)生成的三維測(cè)試圖形surf(X