數(shù)據(jù)可視化課件

第五章數(shù)據(jù)可視化制作:陳學(xué)明第五章數(shù)據(jù)可視化1教學(xué)目標(biāo)MATLAB7語(yǔ)言除了有強(qiáng)大的矩陣處理功能之外，它的繪圖功能也是相當(dāng)強(qiáng)大的。學(xué)習(xí)完本章之后，將學(xué)會(huì)使用MATLAB7的圖形處理功能，包括基本的繪圖命令、圖形的簡(jiǎn)單控制、圖形窗口的編輯以及圖形的高級(jí)控制等。教學(xué)目標(biāo)MATLAB7語(yǔ)言除了有強(qiáng)大的矩陣處理功能之外，它教學(xué)重點(diǎn)基本的繪圖命令各種圖形注釋方法三維圖形的繪制方法教學(xué)重點(diǎn)基本的繪圖命令1.基本的繪圖命令基本的繪圖命令繪圖的一般步驟繪制二維曲線圖極坐標(biāo)圖形的繪制多個(gè)圖形的繪制方法曲線的色彩、線型和數(shù)據(jù)點(diǎn)型1.基本的繪圖命令基本的繪圖命令（1）基本的繪圖命令繪制基本線性圖的函數(shù)表函

數(shù)

名功

能

描

述plot在x軸和y軸都按線性比例繪制二維圖形plot3在x軸、y軸和z軸都按線性比例繪制三維圖形loglog在x軸和y軸按對(duì)數(shù)比例繪制二維圖形semilogx在x軸按對(duì)數(shù)比例，y軸按線性比例繪制二維圖形semilogy在y軸按對(duì)數(shù)比例，x軸按線性比例繪制二維圖形plotyy繪制雙y軸圖形（1）基本的繪圖命令繪制基本線性圖的函數(shù)表函數(shù)名（2）繪圖的一般步驟基本的繪圖步驟步

驟典

型

代

碼1.準(zhǔn)備繪圖數(shù)據(jù)x=0:0.2:12;y1=bessel(1,x);2.選擇一個(gè)窗口并在窗口中給圖形定位figure(1)，subplot(2,2,1)3.調(diào)用基本的繪圖函數(shù)h=plot(x,y1,x,y2,x,y3);4.選擇線型和標(biāo)記特性set(h,'LineWidth',2,{'LineStyle'},{'--';':';'-.'})5.設(shè)置坐標(biāo)軸的極限值、標(biāo)記符號(hào)和網(wǎng)格線axis([012-0.51])6.使用坐標(biāo)軸標(biāo)簽、圖例和文本對(duì)圖形進(jìn)行注釋xlabel('Time')ylabel('Amplitude')7.輸出圖形print-depsc-tiff-r200myplot（2）繪圖的一般步驟基本的繪圖步驟步驟典型代plot命令格式：1.plot（y）2.ploy（x，y）3.plot（x1,y1,x2,y2,…）plot命令格式：plot命令plot（y）

若y為實(shí)向量，則以y的元素為縱坐標(biāo)，以相應(yīng)元素下標(biāo)為橫坐標(biāo)，繪制連線圖。若y為實(shí)矩陣，則按列繪制每列元素值相對(duì)其下標(biāo)的連線圖，圖中的曲線數(shù)等于矩陣的列數(shù)。若y為復(fù)矩陣，則分別以每列元素的實(shí)部和虛部為縱橫坐標(biāo)繪制多條連線圖。plot命令plot（y）plot命令ploy（x，y）

當(dāng)y和x為同維向量，則以x為橫坐標(biāo)、y為縱坐標(biāo)繪制連線圖。若x為向量，y是有一維和x同維的矩陣，則繪制多條不同顏色的連線圖，曲線的個(gè)數(shù)等于矩陣的另一維，x作為這些曲線的共同橫坐標(biāo)。若x為矩陣，y為向量，情況與上面相同，只是都是以y為共同的縱坐標(biāo)。若x和y為同維實(shí)數(shù)矩陣，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)。若x和y為復(fù)數(shù)矩陣時(shí)，MATLAB將忽略虛數(shù)部分。plot命令ploy（x，y）plot命令plot（x1,y1,x2,y2,…）

每對(duì)x、y必須符合plot（x,y）中的要求，不同對(duì)之間沒(méi)有影響，命令將對(duì)每一對(duì)x，y繪制曲線?！咀⒁狻恳陨系娜N格式中，輸入?yún)?shù)x，y都可以是表達(dá)式，但表達(dá)式的結(jié)果應(yīng)符合上述格式要求。plot命令plot（x1,y1,x2,y2,…）plot函數(shù)的控制

繪圖屬性在調(diào)用函數(shù)plot時(shí)，可以指定線型、顏色和數(shù)據(jù)點(diǎn)的圖標(biāo)，其調(diào)用格式為：plot（x,y,‘color_linestyle_marker’）說(shuō)明：參數(shù)color_linestyle_marker為一個(gè)字符串，由顏色、線型、數(shù)據(jù)點(diǎn)的圖標(biāo)組成plot函數(shù)的控制

繪圖屬性在調(diào)用函數(shù)plot時(shí)，可以指定線曲線的色彩、線型和數(shù)據(jù)點(diǎn)型

顏

色

符

號(hào)含

義數(shù)

據(jù)

點(diǎn)

型含

義線

型含

義b藍(lán)色.點(diǎn)-實(shí)線g綠色xX符號(hào):點(diǎn)線r紅色++號(hào)-.點(diǎn)劃線c籃綠色h六角星形--虛線m紫紅色*星號(hào)(空白)不畫(huà)線y黃色s方形

k黑色d菱形

曲線的色彩、線型和數(shù)據(jù)點(diǎn)型顏色符號(hào)含義數(shù)據(jù)多個(gè)圖形的繪制方法subplot函數(shù)可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)圖形的繪制：>>x=0:.1:20;>>subplot(2,2,1)>>plot(x,sin(x));>>subplot(m,n,p)

將當(dāng)前圖形窗口分為m行n列個(gè)子窗口，并指定第p個(gè)子窗口為當(dāng)前的繪圖子窗口。子窗口序號(hào)p是按照行優(yōu)先的次序排列的，這點(diǎn)和矩陣是不同的。如果不存在當(dāng)前繪圖窗口，則先創(chuàng)建一個(gè)新的繪圖窗口，然后再劃分子窗口。多個(gè)圖形的繪制方法subplot函數(shù)可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)圖形的繪多個(gè)圖形的繪制方法>>x=0:.1:20;>>subplot(2,2,2)>>plot(x,cos(x));>>多個(gè)圖形的繪制方法>>x=0:.1:20;多個(gè)圖形的繪制方法>>subplot(2,2,3)>>x=0:.1:2;>>y1=tan(x);>>plot(x,y1,'--b*');>>多個(gè)圖形的繪制方法>>subplot(2,2,3)2.圖形處理圖題的標(biāo)注坐標(biāo)軸的標(biāo)簽文本標(biāo)注和交互式文本標(biāo)注圖例的添加坐標(biāo)網(wǎng)格的添加坐標(biāo)控制其它2.圖形處理圖題的標(biāo)注(1)圖題的標(biāo)注在MATLAB中，通?？梢允褂?種方式給圖形添加圖題:使用Insert菜單中的Title命令；使用屬性編輯器(PropertyEditor)；使用title函數(shù)。(1)圖題的標(biāo)注在MATLAB中，通?？梢允褂?種方式給圖圖題的標(biāo)注>>x=0:.1:2;>>y1=sin(x);>>y2=sin(x-0.25);>>y3=sin(x-0.5);>>plot(x,y1,'-.b',x,y2,'--r*',x,y3,'-.gh')>>title('Therethreelines')>>圖題的標(biāo)注>>x=0:.1:2;(2)坐標(biāo)軸的標(biāo)簽在MATLAB7中，可以使用如下3種方式給圖形的坐標(biāo)軸添加標(biāo)簽:使用Insert菜單下的Label選項(xiàng)；使用屬性編輯器(PropertyEditor)；使用MATLAB7的添加標(biāo)簽命令；xlable('string','FontSize',size) 顯示橫坐標(biāo)軸的名稱ylable('string','FontSize',size) 顯示縱坐標(biāo)軸的名稱其中‘FontSize’表示字體尺寸屬性，size為使用的字體尺寸，這2個(gè)輸入變量可以省略，此時(shí)使用默認(rèn)的字體顯示標(biāo)注信息。(2)坐標(biāo)軸的標(biāo)簽在MATLAB7中，可以使用如下3種（3）文本標(biāo)注和交互式文本標(biāo)注用戶可以在MATLAB7圖形窗口的任意地方添加文本注釋，從而更好地解釋圖形窗口的數(shù)據(jù)。MATLAB7提供了text函數(shù)和gtext函數(shù)來(lái)進(jìn)行文本標(biāo)注。其中g(shù)text函數(shù)的使用形式更為靈活，可以實(shí)現(xiàn)交互式文本標(biāo)注。（3）文本標(biāo)注和交互式文本標(biāo)注用戶可以在MATLAB7圖形文本標(biāo)注舉例>>x=linspace(-3,5,100);>>y=cos(x);>>z=sin(x);>>plot(x,y,x,z)>>title('一條正弦曲線和一條余弦曲線')>>xlabel('x的取值范圍')>>ylabel('Y和Z的值')>>文本標(biāo)注舉例>>x=linspace(-3,5,100);（4）圖例的添加為了更好地區(qū)分所繪制的多條曲線，可以使用圖例加以說(shuō)明，對(duì)它們表示的數(shù)據(jù)進(jìn)行更準(zhǔn)確的區(qū)分?？梢允褂萌缦?種方法生成圖例：打開(kāi)Insert菜單中并選擇Legend命令；單擊工具欄中的legend圖標(biāo)；使用legend函數(shù)。（4）圖例的添加為了更好地區(qū)分所繪制的多條曲線，可以使用圖例圖例的添加舉例圖例的添加舉例（5）坐標(biāo)網(wǎng)格的添加在圖形繪制過(guò)程中，為了精確地知道圖形上某點(diǎn)的坐標(biāo)，需要繪制坐標(biāo)網(wǎng)格來(lái)定位，MATLAB7語(yǔ)言中提供了grid函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)這一功能：gridoff命令關(guān)閉坐標(biāo)網(wǎng)格；gridon命令打開(kāi)坐標(biāo)網(wǎng)格gridminor命令使用更細(xì)化的網(wǎng)格；grid(AX,…)命令使用AX坐標(biāo)系代替當(dāng)前坐標(biāo)系。（5）坐標(biāo)網(wǎng)格的添加在圖形繪制過(guò)程中，為了精確地知道圖形上坐標(biāo)網(wǎng)格的添加舉例>>x=linspace(-5,5,100);>>y=x.^4+22*x.^2-6*x+10;>>plot(x,y)>>gridon>>坐標(biāo)網(wǎng)格的添加舉例>>x=linspace(-5,5,10（6）坐標(biāo)控制可以控制坐標(biāo)軸的各種屬性，包括坐標(biāo)軸的方向、范圍、高寬比等。下面的指令是常用的坐標(biāo)軸控制指令。axisauto 使用默認(rèn)的坐標(biāo)軸屬性axison 顯示坐標(biāo)軸背景axisoff 取消坐標(biāo)軸背景axis([xmin,xmax,ymin,ymax]) 設(shè)定x和y軸的坐標(biāo)值范圍axisequal 橫軸和縱軸的單位刻度相同axissquare 橫縱和縱軸的長(zhǎng)度相同axistight 把數(shù)據(jù)范圍直接設(shè)置為坐標(biāo)值范圍axisimage 采用相同的單位刻度，且坐標(biāo)框緊貼數(shù)據(jù)范圍（6）坐標(biāo)控制可以控制坐標(biāo)軸的各種屬性，包括坐標(biāo)軸的方向、范其它選項(xiàng)刻度設(shè)置 缺省情況下，Matlab自動(dòng)在坐標(biāo)范圍內(nèi)生成均勻的刻度，用戶可以使用set命令改變刻度值，其使用方法如下： set(gca,'Xtick',xs,'Ytick',ys) 其中xs和ys分別是橫軸和縱軸的刻度行向量。追加控制

holdon 打開(kāi)追加繪圖方式holdoff 關(guān)閉追加繪圖方式其它選項(xiàng)刻度設(shè)置3.三維圖形的繪制MATLAB語(yǔ)言提供了三維圖形的處理功能。與二維圖形相似，繪制三維圖形時(shí)可以使用MATLAB語(yǔ)言提供的相關(guān)函數(shù)：三維線圖指令plot3三維網(wǎng)線圖和曲面圖三維網(wǎng)線圖三維曲面圖3.三維圖形的繪制MATLAB語(yǔ)言提供了三維圖形的處理功（1）三維線圖指令plot3>>%該程序用于繪制三維的螺旋曲線圖>>t=0:pi/50:20*pi;>>plot3(sin(t),cos(2*t),sin(t)+cos(t))（1）三維線圖指令plot3>>%該程序用于繪制三維的（2）三維網(wǎng)線圖使用mesh函數(shù)來(lái)繪制三維網(wǎng)格圖形：>>z=peaks(50);>>mesh(z);>>（2）三維網(wǎng)線圖使用mesh函數(shù)來(lái)繪制三維網(wǎng)格圖形：（3）三維曲面圖可是使用surf函數(shù)來(lái)繪制三維表面圖形：>>[X,Y]=meshgrid([-4:0.2:4]);>>Z=exp(-0.5*(X.^2－Y.^2));>>surf(X,Y,Z)>>（3）三維曲面圖可是使用surf函數(shù)來(lái)繪制三維表面圖形：4.特殊圖形的繪制條形圖和面積圖(BarandAreaGraphs)餅形圖(PieCharts)離散型數(shù)據(jù)圖方向和速度矢量圖形等高線的繪制(ContourPlots)4.特殊圖形的繪制條形圖和面積圖(BarandAre（1）條形圖和面積圖條形圖和面積圖用于繪制向量和矩陣數(shù)據(jù)，這兩種圖形可以用來(lái)比較不同組數(shù)據(jù)的在總體數(shù)據(jù)中所占的比例，其中條形圖適于表現(xiàn)離散型數(shù)據(jù)，而面積圖適于表現(xiàn)連續(xù)型數(shù)據(jù)。函

數(shù)功

能

描

述bar繪制矩陣Y(m×n)各列的垂直條形圖，各條以垂直方向顯示barh繪制矩陣Y(m×n)各列的垂直條形圖，各條以水平方式顯示bar3繪制矩陣Y(m×n)各列的三維垂直條形圖，條以垂直方向顯示bar3h繪制矩陣Y(m×n)各列的三維垂直條形圖，各條以水平方式顯示area繪制向量的堆棧面積圖（1）條形圖和面積圖條形圖和面積圖用于繪制向量和矩陣數(shù)據(jù)，這條形圖舉例集合式條形圖的繪制>>y=[12345678910]>>bar(y)條形圖舉例集合式條形圖的繪制（2）餅形圖在統(tǒng)計(jì)學(xué)中，人們經(jīng)常要用到餅形圖來(lái)表示各個(gè)統(tǒng)計(jì)量占總量的份額，餅形圖可以顯示向量或矩陣中的元素占所有元素總和的百分比，MATLAB提供了pie函數(shù)和pie3函數(shù)，分別用于繪制二維餅形圖和三維餅形圖。（2）餅形圖在統(tǒng)計(jì)學(xué)中，人們經(jīng)常要用到餅形圖來(lái)表示各個(gè)統(tǒng)計(jì)量（3）離散型數(shù)據(jù)圖MATLAB7提供了一系列適于表現(xiàn)離散型數(shù)據(jù)的函數(shù)。其中常用的主要有stem函數(shù)、stem3函數(shù)和stairs函數(shù)。（3）離散型數(shù)據(jù)圖MATLAB7提供了一系列適于表現(xiàn)離散離散型數(shù)據(jù)圖舉例使用stem(y)函數(shù)來(lái)繪制句柄狀圖形。>>y=rand(20,1);>>stem(y)>>離散型數(shù)據(jù)圖舉例使用stem(y)函數(shù)來(lái)繪制句柄狀圖形。（4）方向和速度矢量圖形MATLAB7提供了一些函數(shù)用于繪制方向矢量和速度矢量圖形，這些函數(shù)有compass、feather、quiver和quiver3。函

數(shù)功

能

描

述compass顯示極坐標(biāo)圖形中的極點(diǎn)發(fā)散出來(lái)的矢量圖feather顯示從一條水平線上均勻間隔的點(diǎn)所發(fā)散出來(lái)的矢量圖quiver顯示由(u,v)矢量特定的二維矢量圖

quiver3顯示由(u,v,w)矢量特定的三維矢量圖（4）方向和速度矢量圖形MATLAB7提供了一些函數(shù)用于方向和速度矢量圖形舉例用compass函數(shù)繪制矢量圖形：>>w=0:0.1:6;>>z=sin(w).*exp(j*w);>>compase(z)>>方向和速度矢量圖形舉例用compass函數(shù)繪制矢量圖形（5）等高線的繪制等高線函數(shù)為創(chuàng)建、顯示并標(biāo)注由一個(gè)或多個(gè)矩陣確定的等值線。函

數(shù)

名功

能

描

述clabel使用等值矩陣生成標(biāo)注，并將標(biāo)注顯示在當(dāng)前圖形contour顯示矩陣Z的二維等高線圖contour3顯示矩陣Z的三維等高線圖contourf顯示矩陣Z的二維等高線圖，并在各等高線之間用實(shí)體顏色填充contourc用于計(jì)算由其他等高線函數(shù)調(diào)用的等值矩陣meshc創(chuàng)建一個(gè)與二維等高線圖匹配的網(wǎng)線圖surfc創(chuàng)建一個(gè)與二維等高線圖匹配的曲面圖（5）等高線的繪制等高線函數(shù)為創(chuàng)建、顯示并標(biāo)注由一個(gè)或多個(gè)等高線的繪制舉例使用contour函數(shù)繪制等高線圖形：>>[x,y,z]=peaks;>>contour(x,y,z)>>等高線的繪制舉例使用contour函數(shù)繪制等高線圖形：5.圖形的高級(jí)控制視點(diǎn)控制和圖形的旋轉(zhuǎn)顏色的使用顏色映像理解顏色映像使用顏色映像顯示顏色映像的建立和修改光照控制5.圖形的高級(jí)控制視點(diǎn)控制和圖形的旋轉(zhuǎn)（1）視點(diǎn)控制和圖形的旋轉(zhuǎn)為了使圖形的效果更逼真，有時(shí)需要從不同的角度觀看圖形，MATLAB7語(yǔ)言提供了view、viewmtx和rotate3d等3個(gè)命令進(jìn)行操作。用戶可以在命令窗口中調(diào)用這3個(gè)函數(shù)。其中，view函數(shù)主要是從不同的角度觀察圖形；viewmtx給出指定視角的正交轉(zhuǎn)換矩陣；而rotate3d函數(shù)可以讓用戶方便地用鼠標(biāo)來(lái)適時(shí)旋轉(zhuǎn)視圖。（1）視點(diǎn)控制和圖形的旋轉(zhuǎn)為了使圖形的效果更逼真，有時(shí)需要視點(diǎn)控制舉例view函數(shù)的使用：>>[X,Y]=meshgrid([-5:0.2:5]);>>Z=exp(0.5*(X.^2-Y.^2));>>surf(X,Y,Z)>>view(30，60)>>視點(diǎn)控制舉例view函數(shù)的使用：（2）顏色的使用顏色映像理解MATLAB7有一個(gè)叫顏色映像的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)代表顏色值。顏色映像定義為一個(gè)有3列和若干行的矩陣。利用0到1之間的數(shù)，矩陣的每一行都代表了一種色彩。任一行的數(shù)字都指定了一個(gè)RGB值，即紅、黃、藍(lán)3種顏色的強(qiáng)度，形成一種特定的顏色。（2）顏色的使用顏色映像理解顏色映像理解1Red(紅)Green(綠)Blue(藍(lán))顏

色000黑111白100紅010綠001藍(lán)110黃101洋紅011青藍(lán)2/301天藍(lán)11/20橘黃0.500深紅0.50.50.5灰色顏色映像理解1Red(紅)Green(綠)Blue(藍(lán))顏顏色映像理解2函

數(shù)功

能

描

述hsv色彩飽和值(以紅色開(kāi)始和結(jié)束)hot從黑到紅到黃到白cool青藍(lán)和洋紅的色度pink粉紅的彩色度gray線性灰度bone帶一點(diǎn)藍(lán)色的灰度jethsv的一種變形(以藍(lán)色開(kāi)始和結(jié)束)copper線性銅色度prim三棱鏡，交替為紅色、橘黃色、黃色、綠色和天藍(lán)色flag交替為紅色、白色、藍(lán)色和黑色顏色映像理解2函數(shù)功能描述hsv色彩飽和值(以顏色映像使用句colormap(M)將矩陣M作為當(dāng)前圖形窗口所用的顏色映像。例如，colormap(cool)裝入了一個(gè)有64個(gè)輸入項(xiàng)的cool顏色映像。colormapdefault裝入了默認(rèn)的顏色映像(hsv)。函數(shù)plot、plot3、contour和contour3不使用顏色映像，它們使用列在plot顏色和線形表中的顏色。而大多數(shù)其他繪圖函數(shù)，比如mesh、surf、fill、pcolor和它們的各種變形函數(shù)，使用當(dāng)前的顏色映像。顏色映像使用句colormap(M)將矩陣M作為當(dāng)前圖形窗顏色映像顯示可以用多種途徑來(lái)顯示一個(gè)顏色映像。其中一個(gè)方法是觀察顏色映像矩陣的元素:>>hot(8)ans=0.3333000.6667001.0000001.00000.333301.00000.666701.00001.000001.00001.00000.50001.00001.00001.0000>>顏色映像顯示可以用多種途徑來(lái)顯示一個(gè)顏色映像。其中一個(gè)方法顏色映像的建立和修改顏色映像就是矩陣，意味著你可以象其他數(shù)組那樣對(duì)它們進(jìn)行操作。函數(shù)brighten就利用這一點(diǎn)通過(guò)調(diào)整一個(gè)給定的顏色映像來(lái)增加或減少暗色的強(qiáng)度。用戶可以通過(guò)生成m×3的矩陣mamap來(lái)建立自己的顏色映像，并用colormap(mymap)來(lái)安裝它。顏色映像矩陣的每一個(gè)值都必須在0和1之間。如果企圖用大于或小于3列的矩陣或者包含著比0小比1大的任意值，函數(shù)colormap會(huì)提示一個(gè)錯(cuò)誤然后退出。顏色映像的建立和修改顏色映像就是矩陣，意味著你可以象其他數(shù)光照控制MATLAB7語(yǔ)言提供了許多函數(shù)在圖形中進(jìn)行對(duì)光源的定位并改變光照對(duì)象的特征。函

數(shù)

名功

能

描

述camlight設(shè)置并移動(dòng)關(guān)于攝像頭的光源lightangle在球坐標(biāo)下設(shè)置或定位一個(gè)光源light設(shè)置光源lighting選擇光源模式material設(shè)置圖形表面對(duì)光照的反映模式光照控制MATLAB7語(yǔ)言提供了許多函數(shù)在圖形中進(jìn)行對(duì)光光照控制舉例本例首先繪制一個(gè)膜面圖，然后使用位置向量[0-21]設(shè)置光源的方向。

>>z=peaks(50);>>surf(z)>>light('Position',[0.5-32])>>光照控制舉例本例首先繪制一個(gè)膜面圖，然后使用位置向量[0（3）繪制二維曲線圖二維曲線圖在MATLAB7中的繪制是最為簡(jiǎn)便的。如果將X軸和Y軸的數(shù)據(jù)分別保存在兩個(gè)向量中，同時(shí)向量的長(zhǎng)度完全相等，那么可以直接調(diào)用函數(shù)進(jìn)行二維圖形的繪制。在MATLAB7中，使用plot函數(shù)進(jìn)行二維曲線圖的繪制。（3）繪制二維曲線圖二維曲線圖在MATLAB7中的繪制是最繪制二維曲線圖>>x=0:0.01:10;>>y=tan(x);>>plot(x,y)>>繪制二維曲線圖>>x=0:0.01:10;（4）極坐標(biāo)圖形的繪制MATLAB提供了polar函數(shù)來(lái)在極坐標(biāo)下繪制圖形：>>x=0:0.01:10;>>y1=sin(x);>>y2=cos(x-2.5);>>polar(y1,y2,'-r+')>>（4）極坐標(biāo)圖形的繪制MATLAB提供了polar函數(shù)來(lái)在(6)用矩形或橢圓在圖形中圈出重要部分

用戶可以使用矩形或是橢圓在圖形中圈出特別的區(qū)域，從而使得該區(qū)域能引起特別的注意。當(dāng)其中的一個(gè)矩形或是橢圓被選中時(shí)，用戶可以移動(dòng)并改變它的大小，或是右擊它，在彈出的快捷菜單中用戶可以選擇改變它的屬性和外觀。(6)用矩形或橢圓在圖形中圈出重要部分用戶可以使用矩形或應(yīng)用舉例當(dāng)右擊矩形或是橢圓時(shí)，將彈出一個(gè)菜單應(yīng)用舉例當(dāng)右擊矩形或是橢圓時(shí)，將彈出一個(gè)菜單第五章數(shù)據(jù)可視化制作:陳學(xué)明第五章數(shù)據(jù)可視化58教學(xué)目標(biāo)MATLAB7語(yǔ)言除了有強(qiáng)大的矩陣處理功能之外，它的繪圖功能也是相當(dāng)強(qiáng)大的。學(xué)習(xí)完本章之后，將學(xué)會(huì)使用MATLAB7的圖形處理功能，包括基本的繪圖命令、圖形的簡(jiǎn)單控制、圖形窗口的編輯以及圖形的高級(jí)控制等。教學(xué)目標(biāo)MATLAB7語(yǔ)言除了有強(qiáng)大的矩陣處理功能之外，它教學(xué)重點(diǎn)基本的繪圖命令各種圖形注釋方法三維圖形的繪制方法教學(xué)重點(diǎn)基本的繪圖命令1.基本的繪圖命令基本的繪圖命令繪圖的一般步驟繪制二維曲線圖極坐標(biāo)圖形的繪制多個(gè)圖形的繪制方法曲線的色彩、線型和數(shù)據(jù)點(diǎn)型1.基本的繪圖命令基本的繪圖命令（1）基本的繪圖命令繪制基本線性圖的函數(shù)表函

數(shù)

名功

能

描

述plot在x軸和y軸都按線性比例繪制二維圖形plot3在x軸、y軸和z軸都按線性比例繪制三維圖形loglog在x軸和y軸按對(duì)數(shù)比例繪制二維圖形semilogx在x軸按對(duì)數(shù)比例，y軸按線性比例繪制二維圖形semilogy在y軸按對(duì)數(shù)比例，x軸按線性比例繪制二維圖形plotyy繪制雙y軸圖形（1）基本的繪圖命令繪制基本線性圖的函數(shù)表函數(shù)名（2）繪圖的一般步驟基本的繪圖步驟步

驟典

型

代

碼1.準(zhǔn)備繪圖數(shù)據(jù)x=0:0.2:12;y1=bessel(1,x);2.選擇一個(gè)窗口并在窗口中給圖形定位figure(1)，subplot(2,2,1)3.調(diào)用基本的繪圖函數(shù)h=plot(x,y1,x,y2,x,y3);4.選擇線型和標(biāo)記特性set(h,'LineWidth',2,{'LineStyle'},{'--';':';'-.'})5.設(shè)置坐標(biāo)軸的極限值、標(biāo)記符號(hào)和網(wǎng)格線axis([012-0.51])6.使用坐標(biāo)軸標(biāo)簽、圖例和文本對(duì)圖形進(jìn)行注釋xlabel('Time')ylabel('Amplitude')7.輸出圖形print-depsc-tiff-r200myplot（2）繪圖的一般步驟基本的繪圖步驟步驟典型代plot命令格式：1.plot（y）2.ploy（x，y）3.plot（x1,y1,x2,y2,…）plot命令格式：plot命令plot（y）

若y為實(shí)向量，則以y的元素為縱坐標(biāo)，以相應(yīng)元素下標(biāo)為橫坐標(biāo)，繪制連線圖。若y為實(shí)矩陣，則按列繪制每列元素值相對(duì)其下標(biāo)的連線圖，圖中的曲線數(shù)等于矩陣的列數(shù)。若y為復(fù)矩陣，則分別以每列元素的實(shí)部和虛部為縱橫坐標(biāo)繪制多條連線圖。plot命令plot（y）plot命令ploy（x，y）

當(dāng)y和x為同維向量，則以x為橫坐標(biāo)、y為縱坐標(biāo)繪制連線圖。若x為向量，y是有一維和x同維的矩陣，則繪制多條不同顏色的連線圖，曲線的個(gè)數(shù)等于矩陣的另一維，x作為這些曲線的共同橫坐標(biāo)。若x為矩陣，y為向量，情況與上面相同，只是都是以y為共同的縱坐標(biāo)。若x和y為同維實(shí)數(shù)矩陣，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)。若x和y為復(fù)數(shù)矩陣時(shí)，MATLAB將忽略虛數(shù)部分。plot命令ploy（x，y）plot命令plot（x1,y1,x2,y2,…）

每對(duì)x、y必須符合plot（x,y）中的要求，不同對(duì)之間沒(méi)有影響，命令將對(duì)每一對(duì)x，y繪制曲線。【注意】以上的三種格式中，輸入?yún)?shù)x，y都可以是表達(dá)式，但表達(dá)式的結(jié)果應(yīng)符合上述格式要求。plot命令plot（x1,y1,x2,y2,…）plot函數(shù)的控制

繪圖屬性在調(diào)用函數(shù)plot時(shí)，可以指定線型、顏色和數(shù)據(jù)點(diǎn)的圖標(biāo)，其調(diào)用格式為：plot（x,y,‘color_linestyle_marker’）說(shuō)明：參數(shù)color_linestyle_marker為一個(gè)字符串，由顏色、線型、數(shù)據(jù)點(diǎn)的圖標(biāo)組成plot函數(shù)的控制

繪圖屬性在調(diào)用函數(shù)plot時(shí)，可以指定線曲線的色彩、線型和數(shù)據(jù)點(diǎn)型

顏

色

符

號(hào)含

義數(shù)

據(jù)

點(diǎn)

型含

義線

型含

義b藍(lán)色.點(diǎn)-實(shí)線g綠色xX符號(hào):點(diǎn)線r紅色++號(hào)-.點(diǎn)劃線c籃綠色h六角星形--虛線m紫紅色*星號(hào)(空白)不畫(huà)線y黃色s方形

k黑色d菱形

曲線的色彩、線型和數(shù)據(jù)點(diǎn)型顏色符號(hào)含義數(shù)據(jù)多個(gè)圖形的繪制方法subplot函數(shù)可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)圖形的繪制：>>x=0:.1:20;>>subplot(2,2,1)>>plot(x,sin(x));>>subplot(m,n,p)

將當(dāng)前圖形窗口分為m行n列個(gè)子窗口，并指定第p個(gè)子窗口為當(dāng)前的繪圖子窗口。子窗口序號(hào)p是按照行優(yōu)先的次序排列的，這點(diǎn)和矩陣是不同的。如果不存在當(dāng)前繪圖窗口，則先創(chuàng)建一個(gè)新的繪圖窗口，然后再劃分子窗口。多個(gè)圖形的繪制方法subplot函數(shù)可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)圖形的繪多個(gè)圖形的繪制方法>>x=0:.1:20;>>subplot(2,2,2)>>plot(x,cos(x));>>多個(gè)圖形的繪制方法>>x=0:.1:20;多個(gè)圖形的繪制方法>>subplot(2,2,3)>>x=0:.1:2;>>y1=tan(x);>>plot(x,y1,'--b*');>>多個(gè)圖形的繪制方法>>subplot(2,2,3)2.圖形處理圖題的標(biāo)注坐標(biāo)軸的標(biāo)簽文本標(biāo)注和交互式文本標(biāo)注圖例的添加坐標(biāo)網(wǎng)格的添加坐標(biāo)控制其它2.圖形處理圖題的標(biāo)注(1)圖題的標(biāo)注在MATLAB中，通常可以使用3種方式給圖形添加圖題:使用Insert菜單中的Title命令；使用屬性編輯器(PropertyEditor)；使用title函數(shù)。(1)圖題的標(biāo)注在MATLAB中，通?？梢允褂?種方式給圖圖題的標(biāo)注>>x=0:.1:2;>>y1=sin(x);>>y2=sin(x-0.25);>>y3=sin(x-0.5);>>plot(x,y1,'-.b',x,y2,'--r*',x,y3,'-.gh')>>title('Therethreelines')>>圖題的標(biāo)注>>x=0:.1:2;(2)坐標(biāo)軸的標(biāo)簽在MATLAB7中，可以使用如下3種方式給圖形的坐標(biāo)軸添加標(biāo)簽:使用Insert菜單下的Label選項(xiàng)；使用屬性編輯器(PropertyEditor)；使用MATLAB7的添加標(biāo)簽命令；xlable('string','FontSize',size) 顯示橫坐標(biāo)軸的名稱ylable('string','FontSize',size) 顯示縱坐標(biāo)軸的名稱其中‘FontSize’表示字體尺寸屬性，size為使用的字體尺寸，這2個(gè)輸入變量可以省略，此時(shí)使用默認(rèn)的字體顯示標(biāo)注信息。(2)坐標(biāo)軸的標(biāo)簽在MATLAB7中，可以使用如下3種（3）文本標(biāo)注和交互式文本標(biāo)注用戶可以在MATLAB7圖形窗口的任意地方添加文本注釋，從而更好地解釋圖形窗口的數(shù)據(jù)。MATLAB7提供了text函數(shù)和gtext函數(shù)來(lái)進(jìn)行文本標(biāo)注。其中g(shù)text函數(shù)的使用形式更為靈活，可以實(shí)現(xiàn)交互式文本標(biāo)注。（3）文本標(biāo)注和交互式文本標(biāo)注用戶可以在MATLAB7圖形文本標(biāo)注舉例>>x=linspace(-3,5,100);>>y=cos(x);>>z=sin(x);>>plot(x,y,x,z)>>title('一條正弦曲線和一條余弦曲線')>>xlabel('x的取值范圍')>>ylabel('Y和Z的值')>>文本標(biāo)注舉例>>x=linspace(-3,5,100);（4）圖例的添加為了更好地區(qū)分所繪制的多條曲線，可以使用圖例加以說(shuō)明，對(duì)它們表示的數(shù)據(jù)進(jìn)行更準(zhǔn)確的區(qū)分?？梢允褂萌缦?種方法生成圖例：打開(kāi)Insert菜單中并選擇Legend命令；單擊工具欄中的legend圖標(biāo)；使用legend函數(shù)。（4）圖例的添加為了更好地區(qū)分所繪制的多條曲線，可以使用圖例圖例的添加舉例圖例的添加舉例（5）坐標(biāo)網(wǎng)格的添加在圖形繪制過(guò)程中，為了精確地知道圖形上某點(diǎn)的坐標(biāo)，需要繪制坐標(biāo)網(wǎng)格來(lái)定位，MATLAB7語(yǔ)言中提供了grid函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)這一功能：gridoff命令關(guān)閉坐標(biāo)網(wǎng)格；gridon命令打開(kāi)坐標(biāo)網(wǎng)格gridminor命令使用更細(xì)化的網(wǎng)格；grid(AX,…)命令使用AX坐標(biāo)系代替當(dāng)前坐標(biāo)系。（5）坐標(biāo)網(wǎng)格的添加在圖形繪制過(guò)程中，為了精確地知道圖形上坐標(biāo)網(wǎng)格的添加舉例>>x=linspace(-5,5,100);>>y=x.^4+22*x.^2-6*x+10;>>plot(x,y)>>gridon>>坐標(biāo)網(wǎng)格的添加舉例>>x=linspace(-5,5,10（6）坐標(biāo)控制可以控制坐標(biāo)軸的各種屬性，包括坐標(biāo)軸的方向、范圍、高寬比等。下面的指令是常用的坐標(biāo)軸控制指令。axisauto 使用默認(rèn)的坐標(biāo)軸屬性axison 顯示坐標(biāo)軸背景axisoff 取消坐標(biāo)軸背景axis([xmin,xmax,ymin,ymax]) 設(shè)定x和y軸的坐標(biāo)值范圍axisequal 橫軸和縱軸的單位刻度相同axissquare 橫縱和縱軸的長(zhǎng)度相同axistight 把數(shù)據(jù)范圍直接設(shè)置為坐標(biāo)值范圍axisimage 采用相同的單位刻度，且坐標(biāo)框緊貼數(shù)據(jù)范圍（6）坐標(biāo)控制可以控制坐標(biāo)軸的各種屬性，包括坐標(biāo)軸的方向、范其它選項(xiàng)刻度設(shè)置 缺省情況下，Matlab自動(dòng)在坐標(biāo)范圍內(nèi)生成均勻的刻度，用戶可以使用set命令改變刻度值，其使用方法如下： set(gca,'Xtick',xs,'Ytick',ys) 其中xs和ys分別是橫軸和縱軸的刻度行向量。追加控制

holdon 打開(kāi)追加繪圖方式holdoff 關(guān)閉追加繪圖方式其它選項(xiàng)刻度設(shè)置3.三維圖形的繪制MATLAB語(yǔ)言提供了三維圖形的處理功能。與二維圖形相似，繪制三維圖形時(shí)可以使用MATLAB語(yǔ)言提供的相關(guān)函數(shù)：三維線圖指令plot3三維網(wǎng)線圖和曲面圖三維網(wǎng)線圖三維曲面圖3.三維圖形的繪制MATLAB語(yǔ)言提供了三維圖形的處理功（1）三維線圖指令plot3>>%該程序用于繪制三維的螺旋曲線圖>>t=0:pi/50:20*pi;>>plot3(sin(t),cos(2*t),sin(t)+cos(t))（1）三維線圖指令plot3>>%該程序用于繪制三維的（2）三維網(wǎng)線圖使用mesh函數(shù)來(lái)繪制三維網(wǎng)格圖形：>>z=peaks(50);>>mesh(z);>>（2）三維網(wǎng)線圖使用mesh函數(shù)來(lái)繪制三維網(wǎng)格圖形：（3）三維曲面圖可是使用surf函數(shù)來(lái)繪制三維表面圖形：>>[X,Y]=meshgrid([-4:0.2:4]);>>Z=exp(-0.5*(X.^2－Y.^2));>>surf(X,Y,Z)>>（3）三維曲面圖可是使用surf函數(shù)來(lái)繪制三維表面圖形：4.特殊圖形的繪制條形圖和面積圖(BarandAreaGraphs)餅形圖(PieCharts)離散型數(shù)據(jù)圖方向和速度矢量圖形等高線的繪制(ContourPlots)4.特殊圖形的繪制條形圖和面積圖(BarandAre（1）條形圖和面積圖條形圖和面積圖用于繪制向量和矩陣數(shù)據(jù)，這兩種圖形可以用來(lái)比較不同組數(shù)據(jù)的在總體數(shù)據(jù)中所占的比例，其中條形圖適于表現(xiàn)離散型數(shù)據(jù)，而面積圖適于表現(xiàn)連續(xù)型數(shù)據(jù)。函

數(shù)功

能

描

述bar繪制矩陣Y(m×n)各列的垂直條形圖，各條以垂直方向顯示barh繪制矩陣Y(m×n)各列的垂直條形圖，各條以水平方式顯示bar3繪制矩陣Y(m×n)各列的三維垂直條形圖，條以垂直方向顯示bar3h繪制矩陣Y(m×n)各列的三維垂直條形圖，各條以水平方式顯示area繪制向量的堆棧面積圖（1）條形圖和面積圖條形圖和面積圖用于繪制向量和矩陣數(shù)據(jù)，這條形圖舉例集合式條形圖的繪制>>y=[12345678910]>>bar(y)條形圖舉例集合式條形圖的繪制（2）餅形圖在統(tǒng)計(jì)學(xué)中，人們經(jīng)常要用到餅形圖來(lái)表示各個(gè)統(tǒng)計(jì)量占總量的份額，餅形圖可以顯示向量或矩陣中的元素占所有元素總和的百分比，MATLAB提供了pie函數(shù)和pie3函數(shù)，分別用于繪制二維餅形圖和三維餅形圖。（2）餅形圖在統(tǒng)計(jì)學(xué)中，人們經(jīng)常要用到餅形圖來(lái)表示各個(gè)統(tǒng)計(jì)量（3）離散型數(shù)據(jù)圖MATLAB7提供了一系列適于表現(xiàn)離散型數(shù)據(jù)的函數(shù)。其中常用的主要有stem函數(shù)、stem3函數(shù)和stairs函數(shù)。（3）離散型數(shù)據(jù)圖MATLAB7提供了一系列適于表現(xiàn)離散離散型數(shù)據(jù)圖舉例使用stem(y)函數(shù)來(lái)繪制句柄狀圖形。>>y=rand(20,1);>>stem(y)>>離散型數(shù)據(jù)圖舉例使用stem(y)函數(shù)來(lái)繪制句柄狀圖形。（4）方向和速度矢量圖形MATLAB7提供了一些函數(shù)用于繪制方向矢量和速度矢量圖形，這些函數(shù)有compass、feather、quiver和quiver3。函

數(shù)功

能

描

述compass顯示極坐標(biāo)圖形中的極點(diǎn)發(fā)散出來(lái)的矢量圖feather顯示從一條水平線上均勻間隔的點(diǎn)所發(fā)散出來(lái)的矢量圖quiver顯示由(u,v)矢量特定的二維矢量圖

quiver3顯示由(u,v,w)矢量特定的三維矢量圖（4）方向和速度矢量圖形MATLAB7提供了一些函數(shù)用于方向和速度矢量圖形舉例用compass函數(shù)繪制矢量圖形：>>w=0:0.1:6;>>z=sin(w).*exp(j*w);>>compase(z)>>方向和速度矢量圖形舉例用compass函數(shù)繪制矢量圖形（5）等高線的繪制等高線函數(shù)為創(chuàng)建、顯示并標(biāo)注由一個(gè)或多個(gè)矩陣確定的等值線。函

數(shù)

名功

能

描

述clabel使用等值矩陣生成標(biāo)注，并將標(biāo)注顯示在當(dāng)前圖形contour顯示矩陣Z的二維等高線圖contour3顯示矩陣Z的三維等高線圖contourf顯示矩陣Z的二維等高線圖，并在各等高線之間用實(shí)體顏色填充contourc用于計(jì)算由其他等高線函數(shù)調(diào)用的等值矩陣meshc創(chuàng)建一個(gè)與二維等高線圖匹配的網(wǎng)線圖surfc創(chuàng)建一個(gè)與二維等高線圖匹配的曲面圖（5）等高線的繪制等高線函數(shù)為創(chuàng)建、顯示并標(biāo)注由一個(gè)或多個(gè)等高線的繪制舉例使用contour函數(shù)繪制等高線圖形：>>[x,y,z]=peaks;>>contour(x,y,z)>>等高線的繪制舉例使用contour函數(shù)繪制等高線圖形：5.圖形的高級(jí)控制視點(diǎn)控制和圖形的旋轉(zhuǎn)顏色的使用顏色映像理解顏色映像使用顏色映像顯示顏色映像的建立和修改光照控制5.圖形的高級(jí)控制視點(diǎn)控制和圖形的旋轉(zhuǎn)（1）視點(diǎn)控制和圖形的旋轉(zhuǎn)為了使圖形的效果更逼真，有時(shí)需要從不同的角度觀看圖形，MATLAB7語(yǔ)言提供了view、viewmtx和rotate3d等3個(gè)命令進(jìn)行操作。用戶可以在命令窗口中調(diào)用這3個(gè)函數(shù)。其中，view函數(shù)主要是從不同的角度觀察圖形；viewmtx給出指定視角的正交轉(zhuǎn)換矩陣；而rotate3d函數(shù)可以讓用戶方便地用鼠標(biāo)來(lái)適時(shí)旋轉(zhuǎn)視圖。（1）視點(diǎn)控制和圖形的旋轉(zhuǎn)為了使圖形的效果更逼真，有時(shí)需要視點(diǎn)控制舉例view函數(shù)的使用：>>[X,Y]=meshgrid([-5:0.2:5]);>>Z=exp(0.5*(X.^2-Y.^2));>>surf(X,Y,Z)>>view(30，60)>>視點(diǎn)控制舉例view函數(shù)的使用：（2）顏色的使用顏色映像理解MATLAB7有一個(gè)叫顏色映像的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)代表顏色值。顏色映像定義為一個(gè)有3列和若干行的矩陣。利用0到1之間的數(shù)，矩陣的每一行都代表了一種色彩。任一行的數(shù)字都指定了一個(gè)RGB值，即紅、黃、藍(lán)3種顏色的強(qiáng)度，形成一種特定的顏色。（2）顏色的使用顏色映像理解顏色映像理解1Red(紅)Green(綠)Blue(藍(lán))顏

色000黑111白100紅010綠001藍(lán)110黃101洋紅011青藍(lán)2/301天藍(lán)11/20橘黃0.500深紅0.50.50.5灰色顏色映像理解1Red(紅)Green(綠)Blue(藍(lán))顏顏色映像理解2函

數(shù)功

能

描

述hsv色彩飽和值(以紅色開(kāi)始和結(jié)束)hot從黑到紅到黃到白cool青藍(lán)和洋紅的色度pink粉紅的彩色度gray線性灰度bone帶一點(diǎn)藍(lán)色的灰度jethsv的一種變形(以藍(lán)色開(kāi)始和結(jié)束)