第四講matlab繪圖

1、增加內(nèi)容,MATLAB Plotting Tools精通6.5中有很多很好的例子,第四章 數(shù)據(jù)及函數(shù)可視化（二）,——matlab語言豐富的圖形表現(xiàn)方法，使得數(shù)學(xué)計算結(jié)果可以方便地、多樣性地實現(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,不僅能繪制幾乎所有的標(biāo)準圖形，而且其表現(xiàn)形式也是豐富多樣的。 matlab語言不僅具有高層繪圖能力，而且還具有底層繪圖能力——句柄繪圖方法。 在面向?qū)ο蟮膱D形設(shè)計基礎(chǔ)上，

2、使得用戶可以用來開發(fā)各專業(yè)的專用圖形。,一、二維繪圖,（一）plot —— 最基本的二維圖形指令plot的功能： plot命令自動打開一個圖形窗口Figure 用直線連接相鄰兩數(shù)據(jù)點來繪制圖形根據(jù)圖形坐標(biāo)大小自動縮擴坐標(biāo)軸，將數(shù)據(jù)標(biāo)尺及單位標(biāo)注自動加到兩個坐標(biāo)軸上，可自定坐標(biāo)軸，可把x, y 軸用對數(shù)坐標(biāo)表示,如果已經(jīng)存在一個圖形窗口，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

3、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 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n×m的矩陣，則以x 為自變量，作出m條曲線plot(x1,y1,x2,y2) —— 多條曲線繪圖格式,plot(x,y,’s’) ——

4、開關(guān)格式，開關(guān)量字符串s設(shè)定曲線顏色和繪圖方式，使用顏色字符串的前1~3個字母，如 yellow—yel表示等?；騪lot(x1,y1,’s1’,x2,y2,’s2’，…),S的標(biāo)準設(shè)定值如下：,字母 顏色 標(biāo)點 線型 y 黃色 · 點線 m 粉紅

5、 ○ 圈線 c 亮藍 × ×線 r 大紅 ＋ ＋字線 g 綠色 － 實線 b 藍色 ?

6、 星形線 w 白色 ： 虛線 k 黑色 －· (--) 點劃線,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),2. 單窗

7、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),,,,y,y1,y2,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',y

8、4',y5']),3. 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,subplot(1,3,1); plot(t,y)subplot(1,3,2); plot(t,y3)subplot(1,3,3); plot(t,y2),

9、subplot('position',[left bottom width height]),4. 多窗口繪圖,figure(n) —— 創(chuàng)建窗口函數(shù)，n為窗 口順序號。t=0:pi/100:2*pi;y=sin(t);y1=sin(t+0.25);y2=sin(t+0.5);plot(t,y) —— 自動出現(xiàn)第一個窗口figure(2)plot(t,y1) ——

10、在第二窗口繪圖figure(3)plot(t,y2) ——在第三窗口繪圖,5.可任意設(shè)置顏色與線型,例 4(例2)：plot(t,y,'r-',t,y1,'g:',t,y2,'b*'),6.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

11、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,'b--');x=[1.7*pi;1.6*pi];y=[

12、-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('時間t'),ylabel('正弦、余弦')gridaxis square,7.fplot —— 繪制函數(shù)圖函數(shù),fplot的調(diào)用格式:fpl

13、ot(fun,lims) — 繪制函數(shù)fun在x區(qū)間 lims=[xmin xmax]的函數(shù)圖。fplot(fun,lims,'corline') — 以指定線形繪圖。[x,y]=fplot(fun,lims) — 只返回繪圖點的值,而不繪圖。用plot(x,y)來繪圖。,tt=@sin,figure(1),fplot(tt,2*pi*[-1 1]) figure(2)fplot(

14、'[sin(x),tan(x),cos(x)]',2*pi*[-1 1 -1 1]),figure(1);[X,Y]=fplot(‘sin(x)’,2*pi*[-1 1 -1 1]);plot(X,Y); figure(2);fplot(‘sin(x)’,2*pi*[-1 1 -1 1]);,8.ezplot ——符號函數(shù)的簡易繪圖函數(shù),ezplot的調(diào)用格式：ezplot(f) —這里f為包含單個符號變量x的符

15、號表達式，在x軸的默認范圍 [-2*pi 2*pi]內(nèi)繪制f(x)的函數(shù)圖ezplot(f,xmin,xmax) — 給定區(qū)間ezplot(f,[xmin,xmax],figure(n)) — 指定繪圖窗口繪圖。,ezplot('sin(x)')ezplot('sin(x)','cos(y)',[-4*pi 4*pi],figure(2)),（二） fill –––– 基本二維繪

16、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 –––– 繪制直方圖 polar –––– 繪制極坐標(biāo)圖 hist –––– 繪制統(tǒng)計直方圖 stairs –––– 繪制階梯圖 stem –––– 繪制火柴桿圖 rose –––– 繪制統(tǒng)計扇形圖 comet –––– 繪制彗星曲線

17、,errorbar –––– 繪制誤差棒圖 compass –––– 復(fù)數(shù)向量圖(羅盤圖) feather –––– 復(fù)數(shù)向量投影圖(羽毛圖) quiver –––– 向量場圖 area –––– 區(qū)域圖 pie –––– 餅圖 convhull –––– 凸殼圖 scatter –––– 離散點圖,例，繪制階梯曲線x=0:pi/20:2*pi;y=sin(x);stairs(x,y),例：階梯繪圖h2=[1 1;1

18、 -1];h4=[h2 h2;h2 -h2];h8=[h4 h4;h4 -h4];t=1:8;subplot(8,1,1);stairs(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,

19、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);stair

20、s(t,h8(8,:));axis('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)繪圖t=0:2*pi/90:2*pi;y=cos(4*t);polar(t,y),例：繪制火柴桿繪圖

21、t=0:0.2:2*pi; y=cos(t); stem(y),例：繪制直方圖 t=0:0.2:2*pi; y=cos(t); bar(y),例：繪制彗星曲線圖 t= -pi:pi/500:pi; y=tan(sin(t))-sin(tan(t)); comet(t,y),x=magic(6);area(x),x=[1 2 3 4 5 6 7];y=[0 0 0 1 0 0 0];pie(x,y),pie(x,y,{'N

22、orth','South','East','West','middle','fa','white'}),load seamountscatter(x,y,50,z),a=rand(200,1);b=rand(200,1);c=rand(200,1);scatter(a,b,100,c,'p'),二、三維繪圖,三

23、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,s) —— 帶開關(guān)量plot3(x1,y1,z1,'s1', x

24、2,y2,z2,'s2', …),二維圖形的所有基本特性對三維圖形全都適用。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：繪制三維線圖t=0:pi/50:10*pi;plot3(t,sin(t),cos(t),

25、'r:'),(二) 三維餅圖pie3([4 3 6 8 9]),（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,‘s’) —— 與二維相同,例： 用隨機頂點坐標(biāo)畫出5個粉色的三角形，并用黃色的○表示頂點y1=rand(3,5);y2=rand(3,5);y3=rand(3,5);fill3(y1,y2,y3,'m'

26、);hold on;plot3(y1,y2,y3,'yo'),（四）三維網(wǎng)格圖,mesh —— 三維網(wǎng)線繪圖函數(shù)調(diào)用格式： mesh(z) —— z為n×m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,三維網(wǎng)線圖作圖要領(lǐng),生成坐標(biāo) —— [X,Y]

27、=meshgrid(x,y)表達式點運算 —— Z=X.^2+Y.^2X，Y是n×m的矩陣，維數(shù)可任定X— nY— mZ—默認方位角：37。5º，俯角30º。,,n×m維,meshgrid—— 網(wǎng)線坐標(biāo)值計算函數(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]=meshg

28、rid(x,y) Z=X.^2+Y.^2 mesh(X,Y,Z),hold on stem3(X,Y,z,’b0’),坐標(biāo)矩陣,坐標(biāo)向量,,,縱坐標(biāo)矩陣,繪圖函數(shù),,,colormap( [R,G,B])—— 色圖設(shè)定函數(shù)matlab 的顏色數(shù)據(jù)集合為紅、綠、蘭三顏色矩陣[R，G，B]，維數(shù)m×3r,g,b在[0 1]區(qū)間連續(xù)取值，理論上顏色種

29、類可達無窮多種matlab使用三維向量表示一種顏色，常用顏色數(shù)據(jù)見下表,? 飽和色 [0 0 0] — 黑色 [0 0 1] — 蘭色 [0 1 0] — 綠色 [0 1 1] — 淺蘭 [1 0 0] — 紅色 [1 0 1] — 粉紅 [1 1 0] — 黃色 [1 1 1] — 白色,調(diào)和色[0.5 0.5 05] — 灰色[0.5 0 0] — 暗紅色[1 0.62

30、 0.4] — 銅色[0.49 1 0.8] — 淺綠[0.49 1 0.83] —寶石蘭,（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

31、 為圖形坐標(biāo)向量例：[X,Y,Z]=peaks(30)※peaks為matlab自動生成的三維測試圖形surf(X,Y,Z),? surfc(X,Y,Z) — 帶等高線的曲面圖 [X,Y,Z]=peaks(30);surfc(X,Y,Z),? surfl(X,Y,Z) —— 被光照射帶陰影 的曲面圖[X,Y,Z

32、]=peaks(30);surfl(X,Y,Z),? cylinde(r,n) — 三維柱面繪圖函數(shù) r 為半徑；n為柱面圓周等分數(shù)例：繪制三維陀螺錐面t1=0:0.1:0.9;t2=1:0.1:2;r=[t1 -t2+2];[x,y,z]=cylinder(r,30);surf(x,y,z);grid,? 為球面等分數(shù)，缺省為20例：繪制三維球面[x,y,z]=sphere(30);surf(x,y,z);,（六）

33、 圖形修飾方法,?圖形顏色的修飾matlab 有極好的顏色表現(xiàn)功能，其顏色數(shù)據(jù)又構(gòu)成了一維新的數(shù)據(jù)集合，也可稱為四維圖形colormap(MAP) —— 色圖設(shè)定函數(shù)，MAP為m×3維色圖矩陣圖形顏色可根據(jù)需要任意生成，也可用matlab配備的色圖函數(shù),matlab 的色圖函數(shù)： hsv —— 飽和值色圖 gray —— 線性灰度色圖 hot —— 暖色色圖 cool —— 冷色色圖 bon

34、e —— 蘭色調(diào)灰色圖 copper —— 銅色色圖 pink —— 粉紅色圖 prism —— 光譜色圖 jet ——飽和值色圖II flag —— 紅、白、藍交替色圖,shading faceted — 網(wǎng)格修飾，缺省方式,shading flat —— 去掉黑色線條，根據(jù)小方塊的值確定顏色,shading interp —— 顏色整體改變，根據(jù)小方塊四角的值差補過度點的值確定顏色,peaks(30)

35、;shading interp;colormap(hot),[X,Y,Z]=peaks(30);surfl(X,Y,Z)shading interp;colormap(cool);axis off,peaks(30);colormap(hot);colorbar('horiz') figure(2);colormap(cool);,? 圖形效果修飾,透視與消隱—— 用于網(wǎng)線圖裁剪修飾 ——用于網(wǎng)線圖、曲面圖視角修

36、飾 —— 觀察不同角度的三維視圖其它修飾： a. 水線修飾 b. 等高線修飾,透視與消隱p=peaks(30);mesh(p)；hidden on,p=peaks(30);mesh(p);hidden off,裁減修飾p=peaks;p(30:40,20:30)=nan*p(30:40,20:30);surf(p),p=peaks;p(30:40,20:30)=nan*p(30:40,20:30);mesh(pea

37、ks,p),視角修飾(函數(shù)view(az,el)) az ----方位角；el ---- 俯視角 省缺值為：az=-37.5; el=30例。觀察不同視角的波峰圖形z=peaks(40);subplot(2,2,1);mesh(z);subplot(2,2,2);mesh(z);view(-15,60);subplot(2,2,3);mesh(z);view(-90,0);subplot(2,2,4);mesh(z

38、);view(-7,-10);,其它修飾： a. 水線修飾（waterfall) waterfall(peaks(30)),b. 等高線修飾二維contour(Z,n)--------繪制n條等高線C= contourc(Z,n)------計算n條等高線的坐標(biāo)Clable(c)------給等高線加標(biāo)注例、在二維平面上繪制peaks函數(shù)的10條等 高線contour(peaks,10);C=cont

39、ourc(peaks,10);clabel(C),,contour3(peaks,20),（五）、偽彩色圖,pcolor —— 常用于以二維平面圖表現(xiàn)三維圖形的效果，用顏色表示三維圖形的高度。,z=peaks(30)pcolor(z),Matlab其他渲染功能,圖形的旋轉(zhuǎn),色圖的變換圖形的照明和材質(zhì)處理圖形的透明處理其他匯圖命令四維表現(xiàn)動畫生成外部圖像的載入和處理,,彩帶圖和三維離散圖,各種直方圖,,色彩表示函數(shù)的X和Y的