第六講-數(shù)據(jù)和函數(shù)的可視化

第六章

數(shù)據(jù)和函數(shù)的可視化

第五章數(shù)據(jù)和函數(shù)的可視化一、二維圖形

（一）、基本繪圖命令

plot1、只有一個(gè)輸入變量plot(x)(1)x為實(shí)向量，其維數(shù)為m，則plot(x)等價(jià)于plot（t,x）,t=1:m;(2)x為實(shí)矩陣，則把x按列分解為幾個(gè)列向量，若x的行數(shù)為n，則plot(x)等價(jià)于

plot(t,x),t=[1;2;…;n];(3)x為復(fù)數(shù)，則plot(x)等價(jià)于

plot(real(x),imag(x));2、有兩個(gè)輸入變量plot(x，y)3、有多個(gè)輸入變量

plot(x1，y1，x2，y2，…)例：繪制曲線y1=0.2e-0.5xcos(4πx)和y2=2e-0.5xcos(πx)。

>>x=0:pi/100:2*pi;>>y1=0.2*exp(-0.5*x).*cos(4*pi*x);>>y2=2*exp(-0.5*x).*cos(pi*x);>>plot(x,y1,x,y2);4、具有兩個(gè)縱坐標(biāo)標(biāo)度的圖形plotyy(x1,y1,x2,y2)x1,y1對(duì)應(yīng)一條曲線

x2,y2對(duì)應(yīng)另一條曲線橫坐標(biāo)的標(biāo)度相同縱坐標(biāo)有兩個(gè)例：用不同標(biāo)度在同一坐標(biāo)內(nèi)繪制曲線y1=0.2e-0.5xcos(4πx)和

y2=2e-0.5xcos(πx)。

>>x=0:pi/100:2*pi;>>y1=0.2*exp(-0.5*x).*cos(4*pi*x);>>y2=2*exp(-0.5*x).*cos(pi*x);

>>plotyy(x,y1,x,y2);

plotyy(x1,y1,x2,y2)（二）、曲線的色彩、線型和數(shù)據(jù)點(diǎn)形

藍(lán)色點(diǎn)劃線？b-.

黃色虛線并用菱形符標(biāo)記數(shù)據(jù)點(diǎn)？

y:d要設(shè)置曲線樣式可以在plot函數(shù)中加繪圖選項(xiàng)，其調(diào)用格式為：

plot(x1,y1,選項(xiàng)1,x2,y2,選項(xiàng)2,…,xn,yn,選項(xiàng)n)例：用不同線型和顏色繪制正弦曲線和余弦曲線>>x=0:pi/100:2*pi;>>y1=sin(x);>>y2=cos(x);>>plot(x,y1,'r-.',x,y2,'b:o')plot(x,y1,'r-.',x,y2,'b:o')（三）、設(shè)置坐標(biāo)軸和文字標(biāo)注設(shè)定坐標(biāo)軸

axis([xminxmaxyminymax])

例：axis([-2205])axisequal橫、縱軸坐標(biāo)采用等長(zhǎng)刻度

axissquare將當(dāng)前圖形設(shè)置為方形

axisoff取消坐標(biāo)軸的標(biāo)記、標(biāo)志

axison顯示坐標(biāo)軸的標(biāo)記、標(biāo)志

axisauto自動(dòng)缺省狀態(tài)axis([02*pi-11]);2.分格線和坐標(biāo)框

gridon%打開分格線控制%開關(guān)，以后繪制的圖形都帶%有分格線；

gridoff%關(guān)閉分格線控制%開關(guān)，以后繪制的圖形都不帶%分格線；

boxon%使當(dāng)前坐標(biāo)框呈封閉形式boxoff%使當(dāng)前坐標(biāo)框呈開啟形式

3．文字標(biāo)注(1)、給圖形加標(biāo)題

title('文本')

（2）添加坐標(biāo)軸名

xlabel('文本')

ylabel('文本')

（3）添加圖例

legend(string1,string2,string3,...,Pos)按順序把字符串添加到相應(yīng)的曲線線型符號(hào)之后

>>x=0:pi/100:2*pi;>>y1=sin(x);>>y2=cos(x);>>plot(x,y1,'r-.',x,y2,'b:o')>>legend('sin(x)','cos(x)')（4）添加文字注釋

text(X,Y,'添加文本');

在圖形（X,Y）坐標(biāo)處書寫字符注釋>>X=[1.7*pi;1.5*pi];

>>Y=[-0.3;0.7];>>s=['sin(x)';'cos(x)'];>>text(X,Y,s)

（四）、多圖形繪制1．同一窗口多次重繪

holdon

使當(dāng)前軸及圖形保持而不被刷新，準(zhǔn)備接受此后將繪制的新曲線；holdoff

使當(dāng)前軸及圖形不再具備被刷新的性質(zhì)；

x=0:pi/100:2*pi;y1=sin(x);y2=cos(x);plot(x,y1,'r-.',x,y2,'b:o')

figure;

plot(x,y1,‘r-.');holdon;%設(shè)置圖形保持狀態(tài)

plot(x,y2,'b:o');holdoff

2．多個(gè)圖形窗口

figure(n)

每執(zhí)行一次figure命令，就創(chuàng)建一個(gè)新的圖形窗口，該窗口自動(dòng)為活動(dòng)窗口n為窗口的順序號(hào)

>>x=0:pi/100:2*pi;>>y1=sin(x);>>y2=cos(x);>>y3=tan(x);>>plot(x,y1);>>figure(2);%創(chuàng)建新窗口，句柄為2>>plot(x,y2);>>figure(3);%創(chuàng)建新窗口，句柄為3>>plot(x,y3);>>delete(2)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(hào)二、其他二維圖形（一）、其他坐標(biāo)系下的二維數(shù)據(jù)曲線圖1．對(duì)數(shù)坐標(biāo)圖形

semilogx(x1,y1,x2,y2,…)

函數(shù)semilogx橫坐標(biāo)為對(duì)數(shù)坐標(biāo)

semilogy(x1,y1,x2,y2,…)

函數(shù)semilogy縱坐標(biāo)為對(duì)數(shù)坐標(biāo)

loglog(x1,y1,x2,y2,…)

函數(shù)loglog橫、縱坐標(biāo)均為對(duì)數(shù)坐標(biāo)。2．極坐標(biāo)圖

polar(theta,rho)

例：繪制y=cos(4t)的極坐標(biāo)圖，并標(biāo)記數(shù)據(jù)點(diǎn)。>>t=0:0.01*pi:4*pi;>>y=cos(4*t);>>polar(t,y,'-*');（二）、二維統(tǒng)計(jì)分析圖

bar(x,y)

繪制條形圖形

stairs(x,y)

繪制階梯圖形

stem(x,y)繪制針頭圖

fill(x,y,’c’)

繪制并填充二維多邊圖形例：分別以條形圖、階梯圖、桿圖和填充圖形式繪制曲線y=2sin(x)x=0:pi/10:2*pi;y=2*sin(x);subplot(2,2,1);bar(x,y,'g');title('bar(x,y,''g'')');subplot(2,2,2);stairs(x,y,'b');title('stairs(x,y,''b'')');subplot(2,2,3);stem(x,y,'k');title('stem(x,y,''k'')');subplot(2,2,4);fill(x,y,'m');title('fill(x,y,''m'')');餅圖又叫扇形圖，用于顯示向量中元素所占向量元素總和的百分比pie(X)：向量X的餅圖。把X的每一個(gè)元素在所有元素總和中占的比例表達(dá)出來；例：某企業(yè)全年各季度的產(chǎn)值(單位：萬(wàn)元)分別為：2347,1827,2043,3025，試用餅圖作統(tǒng)計(jì)分析。>>pie([2347,1827,2043,3025]);>>legend('一季度','二季度','三季度','四季度');>>title(‘各季度產(chǎn)值');x=[1234567];y=[0001000];

pie(x,y)三、三維立體圖形（一）、三維曲線圖plot3(X1,Y1,Z1,s1,X2,Y2,Z2,s2,…)或plot3(X,Y,Z,s)

Xn、Yn、Zn：第一到三維數(shù)據(jù)，是尺寸相等的向量/矩陣；s、s1、s2：是字符串，用來設(shè)置線型、顏色、數(shù)據(jù)點(diǎn)標(biāo)記。X、Y、Z是向量時(shí)，繪制以向量X、Y、Z的元素為x、y、z坐標(biāo)的三維曲線。X、Y、Z是矩陣時(shí)，以X、Y、Z對(duì)應(yīng)列元素為x、y、z坐標(biāo)分別繪制曲線。例：x=0:pi/100:10*pi;y1=sin(x);y2=cos(x);y3=x.*sin(x).*cos(x);plot3(y1,y2,y3,'r:d');grid（二）、三維網(wǎng)線圖和曲面圖1.三維網(wǎng)線圖和曲面圖作圖要領(lǐng)：生成坐標(biāo)——[X,Y]=meshgrid(x,y)

表達(dá)式點(diǎn)運(yùn)算——Z=f(X,Y)mesh(X,Y,Z)surf(X,Y,Z)

例：繪制三維網(wǎng)線圖和曲面圖z=sin(x+sin(y))-x/10。>>x=0:0.25:4*pi;>>y=x;>>[X,Y]=meshgrid(x,y);>>Z=sin(X+sin(Y))-X/10;>>mesh(X,Y,Z)>>surf(X,Y,Z)網(wǎng)線圖：線條有顏色，空擋是無(wú)色的曲面圖：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）meshc(X,Y,Z)帶等高線的三維網(wǎng)格曲面函數(shù)meshz(X,Y,Z)帶底座的三維網(wǎng)格曲面函數(shù)2．特殊的三維圖形

a.球面圖

[X,Y,Z]=sphere(N)

產(chǎn)生一個(gè)（N+1）×（N+1）的矩陣，N為設(shè)置分割線的條數(shù)，缺省值N=20

surf(X,Y,Z)

繪制單位球面b.matlab自動(dòng)生成的三維測(cè)試圖形

>>[x,y,z]=peaks;peaks函數(shù)，稱為多峰函數(shù)，常用于三維曲面的演示>>surf(x,y,z);c.三維柱面

[X,Y,Z]=cylinder(R,N)R：是一描述柱面母線的向量；N：是旋轉(zhuǎn)柱面上的分割線條數(shù)，柱面圓周等分?jǐn)?shù)；t=pi:0.1*pi:3*pi;r=sin(t)+t;[x,y,z]=cylinder(r,20);surf(x,y,z);（三）、圖形效果修飾1、透視與消隱——用于網(wǎng)線圖2、裁剪修飾——用于網(wǎng)線圖、曲面圖3、視角修飾——觀察不同角度的三維視圖

view([az,el])

通過方位角az和俯視角el設(shè)置觀察圖形的視點(diǎn)。缺省值為：透視與消隱p=peaks(30);mesh(p)；hiddenonp=peaks(30);mesh(p);hiddenoff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);view(-7,-10);四、動(dòng)畫設(shè)計(jì)

如果將Matlab產(chǎn)生的多幅圖形保存起來，并利用系統(tǒng)提供的函數(shù)進(jìn)行播放，就可產(chǎn)生動(dòng)畫效果。

getframe函數(shù)

getframe函數(shù)可截取一幅畫面信息(稱為動(dòng)畫中的一幀)，每一幅畫面信息形成一個(gè)很大的列向量。顯然，保存n幅圖畫就需一個(gè)大矩陣。格式：m=getframe

moviein函數(shù)

moviein(n)函數(shù)用來建立一個(gè)足夠大的n列矩陣。該矩陣用來保存n幅畫面的數(shù)據(jù)，以備播放。為什么要建立一個(gè)足夠大的矩陣？是為了提高程序運(yùn)行速度。movie函數(shù)movie(m,n)函數(shù)播放由矩陣m所定義的畫面n次

動(dòng)畫生成的步驟：a.創(chuàng)建幀矩陣—————movieinb.對(duì)動(dòng)畫中的每一幀生成圖形，并把它們放到幀矩陣中————getframec.從幀矩陣中回放動(dòng)畫—————movie例:繪制peaks函數(shù)曲面并且將它繞z軸旋轉(zhuǎn)[X,Y,Z]=peaks(30);surf(X,Y,Z)m=moviein(20);%建立一個(gè)20列大矩陣fori=1:20view(-37.5+24*(i-1),30)%改變視點(diǎn)

m(:,i)=getframe;%將圖形保存到m矩陣endmovie(m,2);%播放畫面2次五、圖形句柄1、句柄句柄圖形（HandleGraphics）是一種面向?qū)ο螅∣bject-Oriented）的繪圖系統(tǒng)概念一幅圖的每一個(gè)組成部分都是一個(gè)對(duì)象（Object）

窗口對(duì)象線對(duì)象軸對(duì)象面對(duì)象軸對(duì)象像對(duì)象塊對(duì)象線對(duì)象文字對(duì)象MATLAB在創(chuàng)建每一個(gè)圖形對(duì)象時(shí)，都為該對(duì)象分配唯一的一個(gè)值，稱其為圖形對(duì)象句柄(Handle)。句柄（Handle）是分配給每一個(gè)對(duì)象的數(shù)字標(biāo)識(shí)（Identifier），不同對(duì)象的句柄不可能重復(fù)和混淆。每臺(tái)計(jì)算機(jī)的根對(duì)象是根屏幕（Root），其句柄總是數(shù)字0；而圖形窗口（Figure）的句柄總是正整數(shù)，用它來標(biāo)識(shí)圖形窗的序號(hào)。獲取圖形對(duì)象句柄的函數(shù)：gcf：當(dāng)前窗口對(duì)象的句柄GetCurrentFiguregca：當(dāng)前軸對(duì)象的句柄GetCurrentAxes為便于識(shí)別，用大寫字母開頭的變量表示句柄>>H=gcf;

將當(dāng)前窗口對(duì)象的句柄返回H>>H1=gca;

將當(dāng)