MATLAB第3講二維和三維圖形繪制

MATLAB程序語(yǔ)言設(shè)計(jì)龍佳樂(lè)五邑大學(xué)信息學(xué)院Longjiale_528@126.com第三講MATLAB圖形繪制基本技術(shù)3.1MATLAB基本二維圖形繪制3.2plot命令使用3.4二維曲線的標(biāo)注3.3loglog、semilogx、semilogy、polar3.5二維圖形坐標(biāo)軸的控制3.6其他類型的MATLAB二維圖形繪制3.7隱函數(shù)繪圖3.8MATLAB簡(jiǎn)單三維圖形繪制3.9圖形的可視化編輯3.10例子與習(xí)題3.1MATLAB基本二維圖形繪制在MATLAB中函數(shù)曲線的繪制變得非常得簡(jiǎn)單，最基本的函數(shù)是plot函數(shù)，二維圖形繪制函數(shù)可用helpgraph2d列出主要函數(shù)，見下表。plot基本的線性坐標(biāo)繪圖loglogX－Y軸雙Log坐標(biāo)繪圖semilogxX軸Log、Y軸線性坐標(biāo)繪圖semilogyX軸線性、Y軸Log坐標(biāo)繪圖polar極坐標(biāo)圖plotyy左右兩邊都有坐標(biāo)軸的函數(shù)曲線繪制3.2plot命令的使用MATLAB最基本的圖形曲線繪制命令是plot函數(shù)，而loglog、semilogx和semilogy的用法是一樣的，下面詳細(xì)介紹plot的用法。plot的基本用法有plot(x,y)基本的X—Y二維圖形曲線繪制其中x,y是x,y兩軸數(shù)據(jù)向量plot(x,y,s)s為字符串，定義曲線的一些屬性，其他同上一用法plot(x1,y1,s1,x2,y2,s2,…)同時(shí)繪制多條曲線，每條曲線由（x,y,s)定義3.2plot命令的使用例子：正弦曲線繪制>>t=0:0.1:2*pi;y=sin(t);plot(t,y)3.2plot命令的使用例子：多條曲線繪制

t=0:0.1:2*pi;y=[sin(t);cos(t)];plot(t,y)3.2plot命令的使用例子：兩邊都有坐標(biāo)軸曲線繪制>>t=0:0.1:2*pi;plotyy(t,sin(t),t,0.01*cos(t))3.2plot命令的使用其他繪圖選項(xiàng)（即字符串s的使用）s由下表中一列或兩列或三列中屬性定義組成，如s=‘-.g’曲線線型曲線顏色標(biāo)記符號(hào)選項(xiàng)意義選項(xiàng)意義選項(xiàng)意義選項(xiàng)意義選項(xiàng)意義‘-’實(shí)線‘b’藍(lán)色‘c’藍(lán)綠色‘*’星號(hào)‘pentagram’五角星‘--’虛線‘g’綠色‘k’黑色‘.’點(diǎn)號(hào)‘o’圓圈‘:’點(diǎn)線‘m’紅紫色‘r’紅色‘x’叉號(hào)‘square’?‘-.’點(diǎn)劃線‘w’白色‘y’黃色‘v’?‘diamond’

‘none’無(wú)線用一個(gè)1X3向量任意指定［r,g,b］紅綠藍(lán)三原色‘^’?‘hexagram’六角星‘>’?‘<’?3.2plot命令的使用例子>>t=0:0.1:2*pi;y1=sin(t);y2=cos(t);y3=sin(t).*cos(t);>>plot(t,y1,'-',t,y2,':',t,y3,'x')3.2plot命令的使用例子>>t=0:0.1:2*pi;y1=sin(t);y2=cos(t);y3=sin(t).*cos(t);>>plot(t,y1,'-g',t,y2,':m',t,y3,'xk')3.2plot命令的使用例子在同一坐標(biāo)內(nèi)，分別用不同的線型和顏色繪制曲線標(biāo)記兩曲線交叉點(diǎn)。區(qū)間[0,2*pi]>>x=linspace(0,2*pi,1000);>>y1=0.2*exp(-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)（近似點(diǎn)）的下標(biāo)>>x1=x(k);>>y3=0.2*exp(-0.5*x1).*cos(4*pi*x1);%求y1與y2值相等的點(diǎn)的y坐標(biāo)>>plot(x,y1,x,y2,'k:',x1,y3,'bp')3.3二維曲線的標(biāo)注繪制完曲線后，MATLAB還允許用戶使用它提供的一些圖形修改函數(shù)來(lái)進(jìn)一步修飾畫出的圖形，標(biāo)注一些文字信息。二維圖形曲線的標(biāo)注主要用到下表所示的函數(shù)。title(string)標(biāo)注圖形標(biāo)題xlabel(string)標(biāo)注X軸標(biāo)題ylabel(string)標(biāo)注Y軸標(biāo)題text標(biāo)注文字gtext(string)用鼠標(biāo)標(biāo)注文字legend標(biāo)注圖例3.3二維曲線的標(biāo)注>>t=0:0.1:2*pi;y=sin(t);plot(t,y);>>title('SineWaveCurve:Title');>>xlabel('TimeAxis:Xlabel');>>ylabel('FunctionValue:Ylabel');例子如果要標(biāo)注怎么辦？>>text(1,-0.6,'sin({\omega}t+{\theta})')使用LaTeX格式的控制字符3.3二維曲線的標(biāo)注text(x,y,’string’)在（x,y)處標(biāo)注文字‘string’gtext(‘string’)用鼠標(biāo)指定位置標(biāo)注文字>>t=0:0.1:2*pi;y=sin(t);plot(t,y);>>text(1,0,'Textannotation');>>gridon3.3二維曲線的標(biāo)注legend(‘string1’,‘string2’,‘string3’,…)將用指定的文字標(biāo)注在當(dāng)前圖形上作為圖例說(shuō)明legend(…,Pos)將圖例說(shuō)明標(biāo)在指定位置:0=Automatic"best"placement(leastconflictwithdata)1=Upperright-handcorner(default)2=Upperleft-handcorner3=Lowerleft-handcorner4=Lowerright-handcorner-1=Totherightoftheplot3.3二維曲線的標(biāo)注x=0:.2:12;plot(x,bessel(1,x),x,bessel(2,x),x,bessel(3,x));legend('First','Second','Third');legend('First','Second','Third',-1)例子在同一坐標(biāo)區(qū)間[0,2*pi]內(nèi)，分別用不同的線型和顏色繪制曲線標(biāo)記兩曲線交叉點(diǎn)。>>x=linspace(0,2*pi,1000);>>y1=0.2*exp(-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)（近似點(diǎn)）的下標(biāo)>>x1=x(k);>>y3=0.2*exp(-0.5*x1).*cos(4*pi*x1);%求y1與y2值相等的點(diǎn)的y坐標(biāo)>>plot(x,y1,x,y2,'k:',x1,y3,'bp')>>title('xfrom0to2{\pi}')>>xlabel('variableX')>>ylabel('variableY')>>text(0.8,1.5,'曲線y1=0.2e^{-0.5x}cos(4{\pi}x)')>>text(4.5,0.3,'曲線y2=2e^{-0.5x}cos({\pi}x)')>>legend('y_{1}','y_{2}','y_{3}')3.4loglog、semilogx、semilogy、polar例子t=0:0.1:6*pi;r=abs(cos(t/3))*100+1;loglog(t,r)3.4loglog、semilogx、semilogy、polar例子>>t=0:0.1:6*pi;r=abs(cos(t/3))*100+1;semilogx(t,r)3.4loglog、semilogx、semilogy、polar例子>>t=0:0.1:6*pi;r=abs(cos(t/3))*100+1;semilogy(t,r)3.4loglog、semilogx、semilogy、polar例子>>t=0:0.1:6*pi;r=cos(t/3)+1/9;polar(t,r)3.5二維圖形坐標(biāo)軸的控制MATLAB還提供有一些函數(shù)給用戶來(lái)控制圖形的坐標(biāo)軸，主要有下表所示的函數(shù)。axis控制坐標(biāo)軸尺度zoom放大鏡grid控制x,y軸上的網(wǎng)格box坐標(biāo)軸外框hold控制是否在當(dāng)前圖上畫曲線axes在任意位置創(chuàng)建坐標(biāo)軸subplot在一幅圖上創(chuàng)建多幅子圖3.5二維圖形坐標(biāo)軸的控制axis命令的用法見下表axis（［xmin,xmax,ymin,ymax］坐標(biāo)限設(shè)為［xmin,xmax,ymin,ymax］axisauto自動(dòng)設(shè)置坐標(biāo)軸的范圍axismanual固定坐標(biāo)軸范圍，holdon后續(xù)圖用同樣坐標(biāo)范圍axistight坐標(biāo)范圍設(shè)為數(shù)據(jù)的上下限axisij（x,y）坐標(biāo)按矩陣下標(biāo)方向增長(zhǎng)axisxy傳統(tǒng)的坐標(biāo)方向axisequalx,y方向同樣尺度標(biāo)度（等長(zhǎng)刻度）axisimage同上，而且坐標(biāo)范圍設(shè)為數(shù)據(jù)的上下限axissquare使坐標(biāo)外框?yàn)檎叫蝍xisnormal使坐標(biāo)軸設(shè)為正常狀態(tài)axison或

axisoff打開或關(guān)閉坐標(biāo)文字、刻度和背景3.5二維圖形坐標(biāo)軸的控制例：在同一坐標(biāo)中，可以繪制3個(gè)同心圓，并加坐標(biāo)控制>>t=0:0.01:2*pi;>>x=exp(i*t);>>y=[x;2*x;3*x]';>>plot(y)>>gridon>>boxon>>axisequal3.5二維圖形坐標(biāo)軸的控制subplot命令用于在一幅圖上創(chuàng)建多幅子圖。Subplot(m,n,p)或subplot(mnp)

將圖形窗口分解為一個(gè)m×n的子圖（m×n個(gè)坐標(biāo)系統(tǒng)），其中第p個(gè)坐標(biāo)系統(tǒng)為當(dāng)前坐標(biāo)系統(tǒng)，plot等命令在該坐標(biāo)系統(tǒng)上繪曲線。>>x=-2:0.2:2;>>y=sin(x);>>subplot(211),plot(x,y);subplot(223),stem(x,y);subplot(224),rose(x,y)3.5二維圖形坐標(biāo)軸的控制注意下例的復(fù)雜分割>>subplot(211),plot(x,y);subplot(223),stem(x,y);>>subplot(4,4,11),fill(x,y,'r');subplot(4,4,12),feather(x,y);subplot(4,4,15),plot(x,y);subplot(4,4,16),stairs(x,y)3.5二維圖形坐標(biāo)軸的控制新的分割必須不能破壞原有的分割，仔細(xì)觀察下面兩例子的區(qū)別>>subplot(211),plot(x,y);subplot(312),plot(x,y)>>subplot(211),plot(x,y);subplot(313),plot(x,y)3.5二維圖形坐標(biāo)軸的控制MATLAB還提供有一個(gè)更靈活的命令axes

用于設(shè)定當(dāng)前坐標(biāo)系統(tǒng)位置，從而可以任意方式分割圖形窗口。axes(‘position’,[left,bottom,width,height])

在當(dāng)前圖形窗口中指定位置創(chuàng)建坐標(biāo)系統(tǒng)，[left,bottom,width,height]

取值在（0，1）之間，且（0，0）表示圖形窗口左下角坐標(biāo)，而（1，1）表示右上角坐標(biāo)。由若干axes函數(shù)調(diào)用得出的坐標(biāo)系可以重疊且互不干擾。見下例3.5二維圖形坐標(biāo)軸的控制>>axes('pos',[0.4]);plot(x,y)>>axes('pos',[0.1]);plot(x,y)>>axes('pos',[0.4]);fill(x,y,'g')>>axes('pos',[0.3]);stem(x,y)3.6其他類型的二維圖形繪制MATLAB提供其他許多種類的二維圖形繪制，前面已經(jīng)用到了一些，可以用helpspecgraph

命令查看MATLAB提供的命令，主要有以下一些。bar二維條形圖bar(x,y)comet彗星狀軌跡圖comet(x,y)compass羅盤圖compass(x,y)errorbar誤差限圖形errorbar(x,y,l,u)feather羽毛狀圖feather(x,y)fill二維填充函數(shù)fill(x,y,c)hist直方圖hist(x,y)pie餅圖pie(x)quiver磁力線圖quiver(x,y)stairs階梯圖形stairs(x,y)stem火柴桿圖stem(x,y)3.6其他類型的二維圖形繪制下面幾例說(shuō)明這些圖形的繪制>>x=-2:0.1:2;y=sin(x);subplot(221);feather(x,y);subplot(222);stairs(x,y);subplot(223);stem(x,y);subplot(224);fill(x,y,'r');3.6其他類型的二維圖形繪制下面幾例說(shuō)明這些圖形的繪制>>x=-2:0.1:2;y=sin(x);subplot(221);compass(x,y);subplot(222);bar(x,y);subplot(223);quiver(x,y);subplot(224);comet(x,y);3.6其他類型的二維圖形繪制下面幾例說(shuō)明這些圖形的繪制>>x=rand(1,10);pie(x)3.6其他類型的二維圖形繪制下面幾例說(shuō)明這些圖形的繪制>>x=rand(1,100);hist(x,10)3.7隱函數(shù)繪圖1、對(duì)于函數(shù)f=f(x)，ezplot函數(shù)調(diào)用格式：ezplot(f):在默認(rèn)區(qū)間[-2π,2π]繪制f=f(x)的圖形；ezplot(f,[a,b]):在區(qū)間[a,b]繪制f=f(x)的圖形；ezplot函數(shù)可用來(lái)繪制隱函數(shù)圖形2、對(duì)于函數(shù)f=f(x,y)，ezplot函數(shù)調(diào)用格式：ezplot(f):在默認(rèn)區(qū)間x和y都為[-2π,2π]繪制f(x,y)=0的圖形；ezplot(f,[xmin,xmax,ymin,ymax]):在區(qū)間內(nèi)繪制f(x,y)=0的圖形；3、對(duì)于參數(shù)方程x=x(t)，y=y(t)，ezplot函數(shù)調(diào)用格式：ezplot(x,y):在默認(rèn)區(qū)間t為[0,2π]繪制x=x(t)，y=y(t)的圖形；ezplot(x,y,[tmin,tmax]):在區(qū)間內(nèi)繪制的圖形；3.7隱函數(shù)繪圖隱函數(shù)繪圖舉例：>>subplot(221);>>ezplot('x^2+y^2-9');axisequal>>subplot(222);