MATLAB圖形顯示和GUI設(shè)計(jì)

1、第4章 MATLAB計(jì)算的可視化和GUI設(shè)計(jì)MATLAB具有非常強(qiáng)大的二維和三維繪圖功能，尤其擅長(zhǎng)于各種科學(xué)運(yùn)算結(jié)果的可視化。4.1二維曲線的繪制4.1.1基本繪圖命令plot1. plot(x) 繪制x向量曲線plot命令是MATLAB中最簡(jiǎn)單而且使用最廣泛的一個(gè)繪圖命令，用來(lái)繪制二維曲線。語(yǔ)法： plot(x) %繪制以x為縱坐標(biāo)的二維曲線 plot(x,y) %繪制以x為橫坐標(biāo)y為縱坐標(biāo)的二維曲線說(shuō)明：x和y可以是向量或矩陣?！纠?.1】用plot(x)命令畫(huà)直線，如圖4.1所示。圖4.1 (a) x1曲線 (b) x2曲線 x1=1 2 3 x1 = 1 2 3 plot(x1) x2

2、=0 1 0 x2 = 0 1 0 plot(x2) 2. plot(x,y) 繪制向量x和y的曲線【例4.2】繪制正弦曲線y=sin(x)和方波曲線，如圖4.2所示。 x1=0:0.1:2*pi; y1=sin(x1); %y1為x1的正弦函數(shù) plot(x1,y1); x2=0 1 1 2 2 3 ; y2=1 1 0 0 1 1 ; plot(x2,y2); axis(0 4 0 2) %將坐標(biāo)軸范圍設(shè)定為0-4和0-2 圖4.2 (a) 正弦曲線 (b) 方波曲線3. plot(x) 繪制矩陣x的曲線圖4.3 (a) x1曲線 (b) x2曲線【例4.3】矩陣圖形的繪制，如圖4.3所示

3、。 x1=1 2 3;4 5 6; plot(x1); x2=peaks; %產(chǎn)生一個(gè)49*49的矩陣 plot(x2); 程序分析：a圖中有三條曲線而不是兩條曲線，因?yàn)榫仃噚1有三列，每列向量畫(huà)一條曲線；b圖為由peaks函數(shù)生成的一個(gè)4949的二維矩陣，因此產(chǎn)生49條曲線。4. plot(x,y)繪制混合式曲線當(dāng)plot(x,y)命令中的參數(shù)x和y是向量或矩陣時(shí)，分別有以下幾種情況： 如果x是向量，而y是矩陣，則x的長(zhǎng)度與矩陣y的行數(shù)或列數(shù)必須相等，如果x的長(zhǎng)度與y的行數(shù)相等，則向量x與矩陣y的每列向量對(duì)應(yīng)畫(huà)一條曲線；如果x的長(zhǎng)度與y的列數(shù)相等，向量x與y的每行向量畫(huà)一條曲線，如果y是方陣

4、，則x和y的行數(shù)和列數(shù)都相等，將向量x與矩陣y的每列向量畫(huà)一條曲線； 如果x是矩陣，而y是向量，則y的長(zhǎng)度必須等于x的行數(shù)或列數(shù)，繪制的方法與前一種相似； 如果x和y都是矩陣，則大小必須相同，矩陣x的每列和y的每列畫(huà)一條曲線?！纠?.4】混合式圖形的繪制，如圖4.4所示。 x1=1 2 3; y1=1 2 3;4 5 6 y1 = 1 2 3 4 5 6 plot(x1,y1) %每行一條曲線 y2=1 2 ;3 4; 5 6 y2 = 1 2 3 4 5 6 plot(x1,y2) %每列一條曲線 plot(y1,x1) plot(y2,x1) x2=1 1 1;2 2 2 圖4.4 (a)

5、 (x1,y1)曲線 (b) (x2,y1)曲線圖4.4 ( c) (y1,x1)曲線 (d) (y2,x1)曲線x2 = 1 1 1圖4.4 (e) (x2,y1)曲線 2 2 2 plot(x2,y1) %按列與列對(duì)應(yīng)的方式 5. plot(z)繪制復(fù)向量曲線【例4.4續(xù)】下面的程序畫(huà)出的曲線和圖4.4(e)中的相同。 z1=x2+i*y1 z1 = 1.0000 + 1.0000i 1.0000 + 2.0000i 1.0000 + 3.0000i 2.0000 + 4.0000i 2.0000 + 5.0000i 2.0000 + 6.0000i plot(z1) %以實(shí)部為橫坐標(biāo)，虛

6、部為縱坐標(biāo) 6. plot(x1,y1,x2,y2,)繪制多條曲線plot命令還可以同時(shí)繪制多條曲線，用多個(gè)矩陣對(duì)為參數(shù)，MATLAB自動(dòng)以不同的顏色繪制不同曲線。每一對(duì)矩陣(xi,yi)均按照前面的方式解釋，不同的矩陣對(duì)之間，其維數(shù)可以不同?！纠?.5】繪制三條曲線，如圖4.5所示。圖4.5 三條曲線 x=0:0.1:2*pi; plot(x,sin(x),x,cos(x),x,sin(3*x) %畫(huà)三條曲線 4.1.2繪制曲線的一般步驟表4.1為繪制二維、三維圖形一般步驟的歸納。表4.1繪制二維、三維圖形的一般步驟步驟內(nèi)容1曲線數(shù)據(jù)準(zhǔn)備：對(duì)于二維曲線，橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)數(shù)據(jù)變量；對(duì)于三維曲面，

7、矩陣參變量和對(duì)應(yīng)的函數(shù)值。2 指定圖形窗口和子圖位置：默認(rèn)時(shí)，打開(kāi)Figure No.1窗口或當(dāng)前窗口、當(dāng)前子圖；也可以打開(kāi)指定的圖形窗口和子圖。3設(shè)置曲線的繪制方式：線型、色彩、數(shù)據(jù)點(diǎn)形。4 設(shè)置坐標(biāo)軸：坐標(biāo)的范圍、刻度和坐標(biāo)分格線5 圖形注釋：圖名、坐標(biāo)名、圖例、文字說(shuō)明6 著色、明暗、燈光、材質(zhì)處理(僅對(duì)三維圖形使用)7視點(diǎn)、三度(橫、縱、高)比(僅對(duì)三維圖形使用)8圖形的精細(xì)修飾(圖形句柄操作)：利用對(duì)象屬性值設(shè)置；利用圖形窗工具條進(jìn)行設(shè)置。說(shuō)明： 步驟1和3是最基本的繪圖步驟，如果利用MATLAB的默認(rèn)設(shè)置通常只需要這兩個(gè)基本步驟就可以基本繪制出圖形，而其他步驟并不完全必需。 步驟2

8、一般在圖形較多的情況下，需要指定圖形窗口、子圖時(shí)使用。 除了步驟1、2、3的其他步驟用戶可以根據(jù)自己需要改變前后次序。4.1.3多個(gè)圖形繪制的方法1. 指定圖形窗口如果需要多個(gè)圖形窗口同時(shí)打開(kāi)時(shí)，可以使用figure語(yǔ)句。語(yǔ)法： figure(n) %產(chǎn)生新圖形窗口說(shuō)明：如果該窗口不存在，則產(chǎn)生新圖形窗口并設(shè)置為當(dāng)前圖形窗口，該窗口名為“Figure No.n”，而不關(guān)閉其它窗口。2. 同一窗口多個(gè)子圖如果需要在同一個(gè)圖形窗口中布置幾幅獨(dú)立的子圖，可以在plot命令前加上subplot命令來(lái)將一個(gè)圖形窗口劃分為多個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域一幅子圖。語(yǔ)法：subplot(m,n,k)%使(mn)幅子圖中的

9、第k幅成為當(dāng)前圖說(shuō)明：將圖形窗口劃分為mn幅子圖，k是當(dāng)前子圖的編號(hào)，“,”可以省略。子圖的序號(hào)編排原則是：左上方為第1幅，先向右后向下依次排列，子圖彼此之間獨(dú)立?！纠?.6】用subplot命令畫(huà)四個(gè)子圖，如圖4.6所示。 x=0:0.1:2*pi; subplot(2,2,1) %分割為2*2個(gè)子圖，左上方為當(dāng)前圖 plot(x,sin(x) subplot(2,2,2) %右上方為當(dāng)前圖 plot(x,cos(x) subplot(2,2,3) %左下方為當(dāng)前圖 plot(x,sin(3*x) subplot(224) %右下方為當(dāng)前圖，省略逗號(hào) plot(x,cos(3*x) 圖4.6

10、 四個(gè)子圖如果在使用繪圖命令之后，想清除圖形窗口畫(huà)其它圖形，應(yīng)使用“clf”命令清圖形窗。 clf %清除子圖3. 同一窗口多次疊繪為了在一個(gè)坐標(biāo)系中增加新的圖形對(duì)象，可以用“hold”命令來(lái)保留原圖形對(duì)象。語(yǔ)法： hold on %使當(dāng)前坐標(biāo)系和圖形保留 hold off %使當(dāng)前坐標(biāo)系和圖形不保留 hold %在以上兩個(gè)命令中切換說(shuō)明：在設(shè)置了“hold on”后，如果畫(huà)多個(gè)圖形對(duì)象，則在生成新的圖形時(shí)保留當(dāng)前坐標(biāo)系中已存在的圖形對(duì)象，MATLAB會(huì)根據(jù)新圖形的大小，重新改變坐標(biāo)系的比例?！纠?.7】在同一窗口畫(huà)出函數(shù)sinx在區(qū)間0 2的曲線和cosx在區(qū)間- 的曲線，如圖4.7(a)所

11、示。 x1=0:0.1:2*pi; plot(x1,sin(x1) hold on x2=-pi:.1:pi; plot(x2,cos(x2) 程序分析：坐標(biāo)系的范圍由02轉(zhuǎn)變?yōu)?2。4. 雙縱坐標(biāo)圖語(yǔ)法： plotyy(x1,y1,x2,y2)%以左、右不同縱軸繪制兩條曲線說(shuō)明：左縱軸用于(x1,y1)數(shù)據(jù)，右縱軸用于(x2,y2)數(shù)據(jù)來(lái)繪制兩條曲線。坐標(biāo)軸的范圍、刻度都自動(dòng)產(chǎn)生?！纠?.7續(xù)】用plotyy函數(shù)實(shí)現(xiàn)在同一圖形窗口繪制兩條曲線，如圖4.7(b)所示。 plotyy(x1,sin(x1),x2,cos(x2) 圖4.7 (a) 用hold on在同一窗口畫(huà)出兩條曲線 (b) 用

12、plotyy在同一窗口畫(huà)出兩條曲線程序分析：plotyy函數(shù)用不同顏色繪制兩條曲線，左右兩邊使用兩個(gè)縱坐標(biāo)軸，橫坐標(biāo)從-2。4.1.4曲線的線型、顏色和數(shù)據(jù)點(diǎn)形plot命令還可以設(shè)置曲線的線段類型、顏色和數(shù)據(jù)點(diǎn)形等，如表4.2所示。 表4.2 線段、顏色與數(shù)據(jù)點(diǎn)形顏色數(shù)據(jù)點(diǎn)間連線數(shù)據(jù)點(diǎn)形類型符號(hào)類型符號(hào)類型符號(hào)黃色品紅色(紫色)青色紅色綠色藍(lán)色白色黑色y(Yellow)m(Magenta)c(Cyan)r(Red)g(Green)b(Blue)w(White)k(Black)實(shí)線(默認(rèn))點(diǎn)線點(diǎn)劃線虛線-:-.-實(shí)點(diǎn)標(biāo)記圓圈標(biāo)記叉號(hào)形十字形星號(hào)標(biāo)記方塊標(biāo)記鉆石形標(biāo)記向下的三角形標(biāo)記向上的三角形標(biāo)

13、記向左的三角形標(biāo)記向右的三角形標(biāo)記五角星標(biāo)記六連形標(biāo)記.ox+*sdvph語(yǔ)法： plot(x,y,s)說(shuō)明：x為橫坐標(biāo)矩陣，y為縱坐標(biāo)矩陣，s為類型說(shuō)明字符串參數(shù)；s字符串可以是線段類型、顏色和數(shù)據(jù)點(diǎn)形三種類型的符號(hào)之一，也可以是三種類型符號(hào)的組合?！纠?.8】用不同線段類型、顏色和數(shù)據(jù)點(diǎn)形畫(huà)出sinx和cosx曲線，如圖4.8所示。 x=0:0.1:2*pi; plot(x,sin(x),r-.) %用紅色點(diǎn)劃線畫(huà)出曲線 hold on plot(x,cos(x),b:o) %用藍(lán)色圓圈畫(huà)出曲線，用點(diǎn)線連接 圖4.8在同一窗口畫(huà)出兩條曲線4.1.5設(shè)置坐標(biāo)軸和文字標(biāo)注1. 坐標(biāo)軸的控制用坐

14、標(biāo)控制命令axis來(lái)控制坐標(biāo)軸的特性，表4.3列出其常用控制命令。表4.3常用的坐標(biāo)控制命令命令含義命令含義axis auto使用默認(rèn)設(shè)置axis equal縱、橫軸采用等長(zhǎng)刻度axis manual使當(dāng)前坐標(biāo)范圍不變axis fill在manual方式下起作用，使坐標(biāo)充滿整個(gè)繪圖區(qū)axis off取消軸背景axis image縱、橫軸采用等長(zhǎng)刻度，且坐標(biāo)框緊貼數(shù)據(jù)范圍axis on使用軸背景axis normal默認(rèn)矩形坐標(biāo)系axis ij矩陣式坐標(biāo)，原點(diǎn)在左上方axis square產(chǎn)生正方形坐標(biāo)系axis xy普通直角坐標(biāo)，原點(diǎn)在左下方axis tight把數(shù)據(jù)范圍直接設(shè)為坐標(biāo)范圍axi

15、s(xmin,xmax,ymin,ymax)設(shè)定坐標(biāo)范圍，必須滿足xminxmax,yminymax，可以取inf或-inf。axis vis3d保持高寬比不變，用于三維旋轉(zhuǎn)時(shí)避免圖形大小變化2. 分格線和坐標(biāo)框(1) 使用grid命令顯示分格線語(yǔ)法： grid on%顯示分格線 grid off%不顯示分格線 grid%在以上兩個(gè)命令間切換說(shuō)明：不顯示分格線是MATLAB的默認(rèn)設(shè)置。分格線的疏密取決于坐標(biāo)刻度，如果要改變分格線的疏密，必須先定義坐標(biāo)刻度。(2) 使用box命令顯示坐標(biāo)框語(yǔ)法： box on%使當(dāng)前坐標(biāo)框呈封閉形式 box off%使當(dāng)前坐標(biāo)框呈開(kāi)啟形式box %在以上兩個(gè)命令

16、間切換說(shuō)明：在默認(rèn)情況下，所畫(huà)的坐標(biāo)框呈封閉形式?！纠?.9】在兩個(gè)子圖中使用坐標(biāo)軸、分格線和坐標(biāo)框控制，如圖4.9所示。 x=0:0.1:2*pi; subplot(2,1,1) plot(sin(x),cos(x) axis equal %縱、橫軸采用等長(zhǎng)刻度 grid on %加分格線 subplot(2,1,2) plot(x,exp(-x) axis(0,3,0,2) %改變坐標(biāo)軸范圍 圖4.9 用坐標(biāo)軸、分格線和坐標(biāo)框控制3. 文字標(biāo)注(1) 添加圖名語(yǔ)法： title(s)%書(shū)寫(xiě)圖名說(shuō)明：s為圖名，為字符串，可以是英文或中文。(2) 添加坐標(biāo)軸名語(yǔ)法： xlabel(s) %橫坐

17、標(biāo)軸名 ylabel(s) %縱坐標(biāo)軸名(3) 添加圖例語(yǔ)法： legend(s,pos) %在指定位置建立圖例 legend off %擦除當(dāng)前圖中的圖例說(shuō)明：參數(shù)s是圖例中的文字注釋，如果多個(gè)注釋則可以用s1,s2,的方式；參數(shù)pos是圖例在圖上位置的指定符，它的取值如表4.4所示。表4.4pos取值所對(duì)應(yīng)的圖例位置pos取值012341圖例位置自動(dòng)取最佳位置右上角(默認(rèn))左上角左下角右下角圖右側(cè)用legend命令在圖形窗口中產(chǎn)生圖例后，還可以用鼠標(biāo)對(duì)其進(jìn)行拖拉操作，將圖例拖到滿意的位置。(4) 添加文字注釋語(yǔ)法：text(xt,yt,s)%在圖形的(xt,yt)坐標(biāo)處書(shū)寫(xiě)文字注釋【例4.

18、10】在圖形窗口中添加文字注釋，如圖4.10所示。 x=0:0.1:2*pi; plot(x,sin(x) hold on plot(x,cos(x),ro) title(y1=sin(x),y2=cos(x) %添加標(biāo)題 xlabel(x) %添加橫坐標(biāo)名 legend(sin(x),cos(x),4) %在右下角添加圖例圖4.10 添加圖形標(biāo)注 text(pi,sin(pi),x=pi) %在pi,sin(pi)處添加文字注釋 4. 特殊符號(hào)表4.5圖形標(biāo)識(shí)用的希臘字母、數(shù)學(xué)符號(hào)和特殊字符類別命令字符命令字符命令字符命令字符希臘字母 alpha eta nu upsilon beta th

19、eta xi Upsilon epsilon Theta Xi phi gamma iota pi Phi Gamma zeta Pi chi delta kappa rho psi Delta mu tau Psi omega lambda sigma Omega Lambda Sigma數(shù)學(xué)符號(hào)approxoplusneqleqgeqpmtimesdivintexistsinftyinsimforallangleperpcupcapveewedgesurdotimesoplus箭頭uparrowdownarrowrightarrowleftarrowleftrightarrowupdown

20、arrow如果需要對(duì)文字進(jìn)行上下標(biāo)設(shè)置，或設(shè)置字體大小，則必須在文字標(biāo)識(shí)前先使用表4.6中所示的設(shè)置值。表4.6文字設(shè)置命令含義fontnames字體的名稱，s為T(mén)imes New Roman 、Courier、宋體等。fontsizen字號(hào)大小，n為正整數(shù)，默認(rèn)為10(points)。s字體風(fēng)格，s可以為bf(黑體)、it(斜體一)、sl(斜體二)、rm(正體)等。s將s變?yōu)樯蠘?biāo)_s將s變?yōu)橄聵?biāo)【例4.11】在MATLAB的圖形窗口中寫(xiě)出標(biāo)題為表達(dá)式，字體大小為16號(hào)，如圖4.11所示。 figure(1) title(fontsize16y(omega)=intinfty_0y(t)e-j

21、omegatdt) 圖4.11 特殊字符4.1.6交互式圖形命令1. ginput命令ginput命令是從圖上獲取數(shù)據(jù)。語(yǔ)法： x,y=ginput(n)%用鼠標(biāo)從圖形上獲取n個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)(x,y)說(shuō)明：參數(shù)n應(yīng)為正整數(shù)，是通過(guò)鼠標(biāo)從圖上獲得數(shù)據(jù)點(diǎn)的個(gè)數(shù)；x、y用來(lái)存放所取點(diǎn)的坐標(biāo)。2. gtext命令gtext命令是把字符串放置到圖形中鼠標(biāo)所指定的位置上。語(yǔ)法： gtext(s) %用鼠標(biāo)把字符串放置到圖形上說(shuō)明：如果參數(shù)s是單個(gè)字符串或單行字符串矩陣，那么一次鼠標(biāo)操作就可把全部字符以單行形式放置在圖上；如果參數(shù)s是多行字符串矩陣，那么每操作一次鼠標(biāo)，只能放置一行字符串，需要通過(guò)多次鼠標(biāo)操作，

22、把一行一行字符串放在圖形的不同位置?！纠?.12】在y=sin(x)的圖形中將(，0)和(2，0)點(diǎn)的坐標(biāo)取出，并在(2，0)點(diǎn)寫(xiě)“2”字符串。 x=0:0.1:2*pi; plot(x,sin(x) m,n=ginput(2) %取兩點(diǎn)坐標(biāo)m = 3.1532 6.2984n = -0.0029 -0.0088 gtext(2pi) %寫(xiě)2程序分析：由于鼠標(biāo)所取點(diǎn)的位置有些偏差，因此ginput命令獲取的坐標(biāo)并不是精確在(，0)和(2，0)點(diǎn)上；gtext命令在圖中鼠標(biāo)單擊處寫(xiě)了“2”字符串。4.2 MATLAB的三維圖形繪制4.2.1繪制三維線圖命令plot3plot3是用來(lái)繪制三維曲線的

23、，它的使用格式與二維繪圖的plot命令很相似。語(yǔ)法： plot3(x,y,z, s) %繪制三維曲線 plot3(x1,y1,z1, s1,x2,y2,z2, s2,) %繪制多條三維曲線說(shuō)明：當(dāng)x、y、z是同維向量時(shí)，則繪制以x、y、z元素為坐標(biāo)的三維曲線；當(dāng)x、y、z是同維矩陣時(shí)，則繪制三維曲線的條數(shù)等于矩陣的列數(shù)。s是指定線型、色彩、數(shù)據(jù)點(diǎn)形的字符串。圖4.12 三維曲線 【例4.13】三維曲線繪圖，如圖4.12所示。 x=0:0.1:20*pi; plot3(x,sin(x),cos(x) %按系統(tǒng)默認(rèn)設(shè)置繪圖 4.2.2繪制三維網(wǎng)線圖和曲面圖1. meshgrid命令為了繪制三維立體

24、圖形，MATLAB的方法是將x方向劃分為m份，將y方向劃分為n份，meshgrid命令是以x、y向量為基準(zhǔn)，來(lái)產(chǎn)生在x-y平面的各柵格點(diǎn)坐標(biāo)值的矩陣。語(yǔ)法：X,Ymeshgrid(x,y) 說(shuō)明：X、Y是柵格點(diǎn)的坐標(biāo)，為矩陣；x、y為向量。 例如，將x(1m)向量和y(1n)向量轉(zhuǎn)換為(nm)的矩陣： x=1 2 3 4; y=5 6 7; xx,yy=meshgrid(x,y) xx = 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4yy = 5 5 5 5 6 6 6 6 7 7 7 7 【例4.14】使用peaks函數(shù)來(lái)測(cè)試meshgrid命令，并使用mesh命令來(lái)查看meshgrid的

25、輸出。MATLAB提供了peaks函數(shù)，在下面的圖4.13中可以看到。其x和y坐標(biāo)分別為在-3 3范圍內(nèi)的4949的矩陣，z坐標(biāo)與x、y的關(guān)系為： 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) x=linspace(-3,3,49); y=linspace(-3,3,49); xx,yy=meshgrid(x,y) ; %產(chǎn)生49*49的柵格點(diǎn)坐標(biāo) mesh(xx) %查看xx的網(wǎng)線圖 mesh(yy) 圖4.13 (a) xx的網(wǎng)

26、格圖 (b) yy的網(wǎng)格圖xx和yy分別為4949的矩陣，如圖4.13為xx和yy的網(wǎng)狀圖。 zz=3*(1-xx).2.*exp(-(xx.2) - (yy+1).2) . - 10*(xx/5 - xx.3 - yy.5).*exp(-xx.2-yy.2) . - 1/3*exp(-(xx+1).2 - yy.2); %產(chǎn)生peaks函數(shù) plot3(xx,yy,zz) 圖4.14 peaks函數(shù)的三維線圖2. 三維網(wǎng)線圖語(yǔ)法：mesh(z) %畫(huà)三維網(wǎng)線圖mesh(x,y,z,c) 說(shuō)明：當(dāng)只有參數(shù)z時(shí)，以z矩陣的行下標(biāo)作為x坐標(biāo)軸，把z的列下標(biāo)當(dāng)作y坐標(biāo)軸；x、y分別為x、y坐標(biāo)軸的自

27、變量；當(dāng)有x、y、z參數(shù)時(shí)，c是指定各點(diǎn)的用色矩陣，當(dāng)c省略時(shí)默認(rèn)用色矩陣是z的數(shù)據(jù)。如果x、y、z、c四個(gè)參數(shù)都有，則應(yīng)該都是維數(shù)相同的矩陣。圖4.15 peaks函數(shù)的三維網(wǎng)線圖【例4.14續(xù)】用mesh查看peaks函數(shù)的三維網(wǎng)線圖，如圖4.15所示。 mesh(xx,yy,zz) 3. 三維曲面圖語(yǔ)法：surf (z) %畫(huà)三維曲面圖surf (x,y, z,c) 說(shuō)明：參數(shù)設(shè)置與mesh命令相同，c也可以省略。 【例4.14續(xù)】用surf查看peaks函數(shù)的三維曲面圖，如圖4.16所示。 surf (xx,yy,zz) 圖4.16 peaks函數(shù)的三維曲面圖4. 其它立體網(wǎng)線圖和曲面

28、圖meshc命令為立體網(wǎng)狀圖加等高線；meshz為立體網(wǎng)狀圖加“圍裙”。圖4.17 (a) peaks函數(shù)的曲面加“圍裙”圖 (b) peaks函數(shù)的曲面圖加等高線【例4.14續(xù)】用meshz和meshc查看peaks函數(shù)的三維曲面圖，如圖4.17所示。 meshz(xx,yy,zz) meshc(xx,yy,zz) 4.2.3立體圖形與圖軸的控制1網(wǎng)格的隱藏如果要使被遮蓋的網(wǎng)格也能呈現(xiàn)出來(lái)，可用“hidden off”命令。語(yǔ)法：hidden off %顯示被遮蓋的網(wǎng)格hidden on %隱藏被遮蓋的網(wǎng)格【例4.15】顯示被遮蓋的網(wǎng)格，如圖4.18所示。 x,y,z=peaks; %pea

29、ks函數(shù) mesh(x,y,z) %繪制曲面圖 hidden off %顯示網(wǎng)格 圖4.18 顯示網(wǎng)線的peaks函數(shù)2改變視角三維圖形的觀測(cè)角度不同則顯示也不同，如果要改變觀測(cè)角度，可用“view”命令。 語(yǔ)法：view(az,el) %通過(guò)方位角和俯仰角改變視角view(vx,vy,vz) %通過(guò)直角坐標(biāo)改變視角說(shuō)明：az表示方位角，el表示俯仰角；vx、vy、vz表示直角坐標(biāo)?！纠?.15續(xù)】改變peaks函數(shù)的視角，如圖4.19所示。 view(0,0) view(0,90)圖4.19 (a) 視角為(0,0)的peaks函數(shù) (b) 視角為(0,90)的peaks函數(shù) view(-3

30、7.5,30) %恢復(fù)原視角 程序分析：視角為(0,0)，得到一個(gè)(x,z)的二維圖形效果；視角為(0,90)，得到一個(gè)(x,y)的二維圖形效果。3曲面的鏤空【例4.15續(xù)】對(duì)peaks函數(shù)曲面實(shí)現(xiàn)鏤空效果，如圖4.20所示。 z(10:20,10:20)=nan; %將一部分?jǐn)?shù)值用nan替換圖4.20 peaks函數(shù) surf(x,y,z) %畫(huà)曲面圖 4.2.4色彩的控制1色圖(colormap)(1) RGB三元組RGB三元行數(shù)組表示一種色彩，數(shù)組元素R、G、B在01之間，分別表示紅、綠、藍(lán)基色的相對(duì)亮度，如表4.7所示。表4.7常用顏色的RGB成分顏色RGB成分Red(紅色)Green

31、(綠色)Blue(藍(lán)色)Black(黑)000White(白)111Red(紅)100Green(綠)010Blue(藍(lán))001Yellow(黃)110Magenta(品紅)101Cyan(青)011Gray(灰)0.50.50.5Dark red(暗紅)0.500Copper(銅色)10.620.4Aquamarine(碧綠)0.4910.83【例4.16】查看默認(rèn)的色圖矩陣。 peaks; %以默認(rèn)顏色顯示peaks函數(shù)曲面 colormap size(colormap) ans = 64 3 程序分析：peaks函數(shù)的顏色如前圖4.15所示，colormap是643的矩陣，為了節(jié)省篇幅在

32、此省略了中間的一些行數(shù)，每行為RGB顏色的相對(duì)亮度。第一行的顏色設(shè)定該曲面的最高點(diǎn)，最后一行的顏色設(shè)定該曲面的最低點(diǎn)，其余高度的顏色則根據(jù)線性內(nèi)插法來(lái)決定。(2) 預(yù)定義色圖函數(shù)表4.8預(yù)定義色圖的函數(shù)表命令說(shuō)明hsvHSV的顏色對(duì)照表(默認(rèn)值)，以紅色開(kāi)始和結(jié)束hot代表暖色對(duì)照表，黑、紅、黃、白濃淡色cool代表冷色對(duì)照表，青、品紅濃淡色summer代表夏天色對(duì)照表，綠、黃濃淡色gray代表灰色對(duì)照表，灰色線性濃淡色copper代表銅色對(duì)照表，銅色線性濃淡色autumn代表秋天顏色對(duì)照表，紅、黃濃淡色winter代表冬天色對(duì)照表，藍(lán)、綠濃淡色spring代表春天色對(duì)照表，青、黃濃淡色bon

33、e代表“X光片”的顏色對(duì)照表pink代表粉紅色對(duì)照表，粉紅色線性濃淡色flag代表“旗幟”的顏色對(duì)照表，紅、白、藍(lán)、黑交錯(cuò)色jetHSV的變形，以藍(lán)色開(kāi)始和結(jié)束prim代表三棱鏡對(duì)照表，紅、橘黃、黃、綠、藍(lán)交錯(cuò)色上表每行的函數(shù)默認(rèn)產(chǎn)生一個(gè)643的色圖矩陣，可以改變函數(shù)的參數(shù)產(chǎn)生一個(gè)m3的色圖矩陣?！纠?.16續(xù)】查看暖色色圖。 colormap hot(8) %產(chǎn)生暖色peaks函數(shù)曲面 colormap ans = 0.3333 0 0 0.6667 0 0 1.0000 0 0 1.0000 0.3333 0 1.0000 0.6667 0 1.0000 1.0000 0 1.0000 1

34、.0000 0.5000 1.0000 1.0000 1.0000 程序分析：hot(8)函數(shù)產(chǎn)生83的矩陣，表示黑、紅、黃、白的濃淡色，在此圖略，大家自己可以對(duì)比該圖與前面圖形的不同顏色。2色圖的顯示和處理(1) 色圖的顯示 rgbplot命令語(yǔ)法：rgbplot(map) 說(shuō)明：map是表4.8中的各預(yù)定義色圖，rgbplot命令可畫(huà)出以行數(shù)為自變量紅、綠、藍(lán)相對(duì)亮度分量的直線圖，反映R、G、B三色比重的變化。 colorbar命令colorbar命令以不同顏色來(lái)代表曲面的高度，顯示一個(gè)水平或垂直的顏色標(biāo)尺?！纠?.17】用rgbplot和colorbar命令顯示色圖，如圖4.21所示。

35、subplot(2,1,1) rgbplot(cool) %畫(huà)出冷色的顏色分量直線圖 subplot(2,1,2) peaks; colormap cool %產(chǎn)生冷色peaks函數(shù)曲面 colorbar %顯示顏色標(biāo)尺 圖4.21用rgbplot和colorbar命令顯示色圖程序分析：rgbplot畫(huà)出紅、綠、藍(lán)三色分量，橫坐標(biāo)是064行，縱坐標(biāo)是01；colorbar則顯示高度與顏色的對(duì)照長(zhǎng)條標(biāo)尺，曲面上每一個(gè)小方塊的顏色就是根據(jù)此對(duì)照?qǐng)D而得出的。(2) 濃淡處理shading如果要使小片表面的顏色產(chǎn)生連續(xù)性的變化可使用shading命令，shading命令的用法如表4.9所示。表4.9s

36、hading命令的用法命令功能shading interp使小片根據(jù)四頂點(diǎn)的顏色產(chǎn)生連續(xù)的變化，或根據(jù)網(wǎng)線的線段兩端產(chǎn)生連續(xù)的變化，這種方式著色細(xì)膩但最費(fèi)時(shí)。shading flat小片或整段網(wǎng)線的顏色是一種顏色。shading faceted在flat著色的基礎(chǔ)上，同時(shí)在小片交接的邊勾畫(huà)黑色，這種方式立體表現(xiàn)力最強(qiáng)(默認(rèn)方式)?！纠?.18】使用濃淡處理peaks函數(shù)曲面圖，如圖4.22所示。 subplot(1,2,1) peaks; shading interp subplot(1,2,2) peaks; shading faceted (3) 亮度處理brighten【例4.18續(xù)】對(duì)

37、peaks函數(shù)曲面加亮，并查看色圖矩陣。圖4.22用interp和faceted方式進(jìn)行濃淡處理 peaks; brighten(0.5) colormap 程序分析：可以通過(guò)圖形查看亮度處理后的變化。4.3 MATLAB的特殊圖形繪制4.3.1條形圖條形圖常用于對(duì)統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)進(jìn)行作圖，特別適用于少量且離散的數(shù)據(jù)。繪制條形圖的函數(shù)如表4.10所示。表4.10 條形圖函數(shù)函數(shù)功能函數(shù)功能bar垂直條形圖bar3三維垂直條形圖barh水平條形圖bar3h三維水平條形圖語(yǔ)法：bar(x,y,width,參數(shù)) %畫(huà)條形圖bar3(y,z,width,參數(shù)) %畫(huà)三維條形圖說(shuō)明：x是橫坐標(biāo)向量，省略時(shí)默

38、認(rèn)值是1:m，m為y的向量長(zhǎng)度；y是縱坐標(biāo)，可以是向量或矩陣，當(dāng)是向量時(shí)每個(gè)元素對(duì)應(yīng)一個(gè)豎條，當(dāng)是mn的矩陣時(shí)，將畫(huà)出m組豎條每組包含n條；width是豎條的寬度，省略時(shí)默認(rèn)寬度是0.8，如果寬度大于1，則條與條之間將重疊；參數(shù)有g(shù)rouped(分組式)和stacked(累加式)，省略時(shí)默認(rèn)為grouped。bar3命令的格式也相同，y必須是單調(diào)增加或減小，省略時(shí)為1:m；參數(shù)除了grouped和stacked還有detached(分離式)?！纠?.19】用條形圖表示某年一月份中3日6日連續(xù)四天的溫度數(shù)據(jù)，y矩陣的各列分別表示平均溫度、最高溫度和最低溫度，如圖4.23所示，用條形圖和三維條形圖

39、分別表示。 x=3:6; y=5.3000 13.0000 0.40005.1000 11.8000 -1.70003.7000 8.1000 0.60001.5000 7.7000 -4.5000 bar(x,y) %畫(huà)條形圖圖4.23 (a) 條形圖 (b) 三維條形圖 bar3(x,y) %畫(huà)三維條形圖 程序分析：由上圖看出條形圖是按行分組的，每組為每天的平均溫度、最高溫度和最低溫度。4.3.2面積圖和實(shí)心圖1. 面積圖面積圖是在曲線與橫軸之間填充顏色，用于繪制面積圖的命令為“area”，只能用于二維繪圖。語(yǔ)法：area(y) %畫(huà)面積圖area(x,y)說(shuō)明：y可以是向量或矩陣，如果y

40、是向量則繪制的曲線和plot命令相同，只是曲線和橫軸之間填充顏色，如果y是矩陣則每列向量的數(shù)據(jù)構(gòu)成面積疊加起來(lái)；x是橫坐標(biāo)，當(dāng)x省略時(shí)則橫坐標(biāo)為1:size(y,1)。2. 實(shí)心圖實(shí)心圖是將數(shù)據(jù)的起點(diǎn)和終點(diǎn)連成多邊形，并填充顏色，繪制實(shí)心圖的命令為“fill”。語(yǔ)法：fill(x,y,c) %畫(huà)實(shí)心圖說(shuō)明：c為實(shí)心圖的顏色，可以用r、g、b、 c、m、y、w、k，或RGB三元組行向量表示，也可以省略?！纠?.19續(xù)】繪制面積圖和實(shí)心圖，并比較其區(qū)別，如圖4.24所示。 area(x,y) %面積圖圖4.24 (a) 面積圖 (b) 實(shí)心圖 fill(x,y,r) %紅色的實(shí)心圖 程序分析：由上

41、圖可知面積圖是繪制曲線和橫軸間的面積，y的各列疊加在一起的，而實(shí)心圖是將起點(diǎn)和終點(diǎn)連接并填充顏色的多邊形。4.3.3直方圖語(yǔ)法：hist(y,m) %統(tǒng)計(jì)每段的元素個(gè)數(shù)并畫(huà)出直方圖hist(y,x)說(shuō)明：m是分段的個(gè)數(shù)，省略時(shí)則默認(rèn)為10；x是向量，用于指定所分每個(gè)數(shù)據(jù)段的中間值；y可以是向量或矩陣，如果是矩陣則按列分段?！纠?.20】用直方圖表示正態(tài)分布的隨機(jī)數(shù)分布，如圖4.25所示。 y=randn(10,2) %產(chǎn)生10*2的正態(tài)分布的隨機(jī)數(shù)矩陣 y = -1.1878 -1.1859 -2.2023 -1.0559 0.9863 1.4725 -0.5186 0.0557 0.3274

42、 -1.2173 0.2341 -0.0412 0.0215 -1.1283 -1.0039 -1.3493 -0.9471 -0.2611 -0.3744 0.9535 x=-2:0.5:2; hist(y,x) 圖4.25 直方圖程序分析：直方圖顯示的是y在x附近的元素的個(gè)數(shù)，如-2附近有一個(gè)。產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)不同則得出的直方圖也不同。4.3.4餅圖餅圖是用于顯示向量中的各元素占向量元素總和的百分比，可以用pie和pie3命令分別繪制二維和三維餅圖。語(yǔ)法：pie(x,explode,label) %畫(huà)二維餅圖pie3(x,explode,label) %畫(huà)三維餅圖說(shuō)明：x是向量；explode

43、是與x同長(zhǎng)度的向量，用來(lái)決定是否從餅圖中分離對(duì)應(yīng)的一部分塊，非零元素表示該部分需要分離；label是用來(lái)標(biāo)注餅圖的字符串?dāng)?shù)組?！纠?.21】繪制四個(gè)季度支出額的餅圖，如圖4.26所示。 y=200 100 250 400;%四個(gè)季度支出額 explode=0 0 1 0;圖4.26 餅圖 pie(y,explode,第一季度,第二季度,第三季度,第四季度) 4.3.5離散數(shù)據(jù)圖MATLAB提供了多個(gè)繪制離散數(shù)據(jù)的命令，有stem、stem3、stairs和scatter等?！纠?.22】使用幾種繪制離散數(shù)據(jù)的命令來(lái)顯示的離散數(shù)據(jù)，如圖4.27所示。 x=0:0.1:2*pi; y=sin(x)

44、.*exp(-2*x); subplot(3,1,1) stem(x,y,filled) %畫(huà)火柴桿圖 subplot(3,1,2) stairs(x,y) %畫(huà)階梯圖 subplot(3,1,3)圖4.27 離散數(shù)據(jù)圖 scatter(x,y) %畫(huà)點(diǎn)圖 程序分析：filled參數(shù)是來(lái)填充火柴桿圖的點(diǎn)標(biāo)記。4.3.6對(duì)數(shù)坐標(biāo)和極坐標(biāo)圖1. 對(duì)數(shù)坐標(biāo)圖形對(duì)數(shù)坐標(biāo)圖形有semilogx、semilogy和loglog命令。語(yǔ)法：semilogx(x,y,參數(shù)) %繪制x為對(duì)數(shù)坐標(biāo)的曲線semilogy(x,y,參數(shù)) %繪制y為對(duì)數(shù)坐標(biāo)的曲線loglog(x,y,參數(shù)) %繪制x、y都為對(duì)數(shù)坐標(biāo)

45、的曲線說(shuō)明：參數(shù)和plot命令一樣，只是坐標(biāo)不同?！纠?.23】求傳遞函數(shù)為的對(duì)數(shù)幅頻特性曲線，如圖4.28所示，橫坐標(biāo)為w按對(duì)數(shù)坐標(biāo)。 w=logspace(-2,3,20); %頻率w為0.01到1000 Aw=1./(w.*sqrt(0.5*w).2+1); %計(jì)算幅頻 Lw=20*log10(Aw); %計(jì)算對(duì)數(shù)幅頻 semilogx(w,Lw) title(對(duì)數(shù)幅頻特性曲線) 圖4.28 對(duì)數(shù)頻率特性2. 極坐標(biāo)圖極坐標(biāo)圖由polar命令來(lái)實(shí)現(xiàn)。語(yǔ)法： polar(theta,radius,參數(shù)) %繪制極坐標(biāo)圖說(shuō)明：theta為相角，radius為離原點(diǎn)的距離。【例4.23續(xù)】用極

46、坐標(biāo)圖表示上述傳遞函數(shù)的Nyquist曲線，如圖4.29所示。 w=logspace(-2,3,20); Fw=-90-atan(0.5*w);圖4.29 極坐標(biāo)圖 polar(Fw,Aw) 4.3.7等高線圖語(yǔ)法： contour(Z,n) %繪制Z矩陣的等高線 contour(x,y,z,n) %繪制以x和y指定x、y坐標(biāo)的等高線說(shuō)明：n為等高線的條數(shù)，省略時(shí)為自動(dòng)條數(shù)。【例4.24】繪制peaks函數(shù)的等高線，如圖4.30所示。 x,y,z=peaks; contour(x,y,z) %畫(huà)二維等高線圖4.30 (a) 二維等高線 (b) 三維等高線 contour3(z,30) %畫(huà)30

47、條三維等高線 4.3.8復(fù)向量圖1. compass命令compass繪制的是以原點(diǎn)為起點(diǎn)的一組復(fù)向量，因此又稱為羅盤(pán)圖。語(yǔ)法： compass(u,v) %畫(huà)羅盤(pán)圖 compass(Z) 說(shuō)明：u、v分別為復(fù)向量的實(shí)部和虛部；當(dāng)只有一個(gè)參數(shù)Z時(shí)，則相當(dāng)于compass(real(Z),imag(Z)。2. feather命令feather繪制的是起點(diǎn)為(k,0)的復(fù)向量圖，又稱為羽毛圖。語(yǔ)法： feather(u,v) %畫(huà)羽毛圖 feather (Z)【例4.25】用羅盤(pán)圖和羽毛圖繪制復(fù)向量，如圖4.31所示。 theta=0:0.2:2*pi; z=sin(theta).*exp(j*t

48、heta); compass(z)圖4.31 (a)羅盤(pán)圖 (b)羽毛圖 feather(z) 程序分析：羽毛圖的繪制起點(diǎn)是(k,0)，k從1n，n是Z向量的元素序號(hào)。4.4圖形窗口的功能1工具欄從MATLAB的圖形窗口帶有工具欄，工具欄如圖4.32所示。添加箭頭添加直線添加文字圖形對(duì)象編輯放大縮小三維圖形旋轉(zhuǎn)圖4.32 圖形窗口的工具條2菜單圖形窗口中的Edit和Insert菜單可以方便地編輯圖形，Edit和Insert菜單如圖4.33所示。圖4.33 (a) Edit菜單 (b) Insert菜單 Edit菜單：選擇“Figure Properties”、“Axes Properties”和“Current Object Properties”菜單項(xiàng)，可以打開(kāi)相應(yīng)的窗口來(lái)修改圖形屬性、坐標(biāo)軸屬性和對(duì)象屬性。例如圖4.34所示的坐標(biāo)軸屬性窗口，可以方便地設(shè)置坐標(biāo)軸尺寸、類型、文字標(biāo)注、視角等。圖4.34 坐標(biāo)軸屬性窗口 Insert菜單：可以插入各種文字標(biāo)注、箭頭、坐標(biāo)軸