MATLAB所有畫圖函數(shù)

MATLAB不但擅長於矩陣相關(guān)的數(shù)值運(yùn)算，也適合用在各種科學(xué)目視表示（Scientificvisualization）。下面將介紹MATLAB基本xy平面及xyz空間的各項(xiàng)繪圖命令，包含一維曲線及二維曲面的繪制、列印及存檔。

plot是繪制一維曲線的基本函數(shù)，但在使用此函數(shù)之前，我們需先定義曲

線上每一點(diǎn)的x及y座標(biāo)。下例可畫出一條正弦曲線：

closeall;x=linspace(0,2*pi,100);%100個(gè)點(diǎn)的x座標(biāo)

y=sin(x);%對(duì)應(yīng)的y座標(biāo)

plot(x,y);

====================================================

小整理：MATLAB基本繪圖函數(shù)

plot:x軸和y軸均為線性刻度（Linearscale）

loglog:x軸和y軸均為對(duì)數(shù)刻度（Logarithmicscale）

semilogx:x軸為對(duì)數(shù)刻度，y軸為線性刻度

semilogy:x軸為線性刻度，y軸為對(duì)數(shù)刻度

====================================================

若要畫出多條曲線，只需將座標(biāo)對(duì)依次放入plot函數(shù)即可：

plot(x,sin(x),x,cos(x));

若要改變顏色，在座標(biāo)對(duì)后面加上相關(guān)字串即可：

plot(x,sin(x),'c',x,cos(x),'g');

若要同時(shí)改變顏色及圖線型態(tài)（Linestyle），也是在座標(biāo)對(duì)后面加上相

關(guān)字串即可：

plot(x,sin(x),'co',x,cos(x),'g*');

====================================================

小整理：plot繪圖函數(shù)的叁數(shù)

字元顏色字元圖線型態(tài)

y黃色.點(diǎn)

k黑色o圓

w白色xx

b藍(lán)色++

g綠色**

r紅色-實(shí)線

c亮青色:點(diǎn)線

m錳紫色-.點(diǎn)虛線

--虛線

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圖形完成后，我們可用axis([xmin,xmax,ymin,ymax])函數(shù)來調(diào)整圖軸的范

圍：

axis([0,6,-1.2,1.2]);

此外，MATLAB也可對(duì)圖形加上各種注解與處理：

xlabel('InputValue');%x軸注解

ylabel('FunctionValue');%y軸注解

title('TwoTrigonometricFunctions');%圖形標(biāo)題

legend('y=sin(x)','y=cos(x)');%圖形注解

gridon;%顯示格線====================================================

我們可用subplot來同時(shí)畫出數(shù)個(gè)小圖形於同一個(gè)視窗之中：

subplot(2,2,1);plot(x,sin(x));

subplot(2,2,2);plot(x,cos(x));

subplot(2,2,3);plot(x,sinh(x));

subplot(2,2,4);plot(x,cosh(x));

MATLAB還有其他各種二維繪圖函數(shù)，以適合不同的應(yīng)用，詳見下表。

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小整理：其他各種二維繪圖函數(shù)

bar長條圖

errorbar圖形加上誤差范圍

fplot較精確的函數(shù)圖形

polar極座標(biāo)圖

hist累計(jì)圖

rose極座標(biāo)累計(jì)圖

stairs階梯圖

stem針狀圖

fill實(shí)心圖

feather羽毛圖

compass羅盤圖

quiver向量場圖

====================================================

以下我們針對(duì)每個(gè)函數(shù)舉例。

當(dāng)資料點(diǎn)數(shù)量不多時(shí)，長條圖是很適合的表示方式：

closeall;%關(guān)閉所有的圖形視窗

x=1:10;

y=rand(size(x));

bar(x,y);====================================================

如果已知資料的誤差量，就可用errorbar來表示：

下例以單位標(biāo)準(zhǔn)差來做資料的誤差量：

x=linspace(0,2*pi,30);

y=sin(x);

e=std(y)*ones(size(x));

errorbar(x,y,e)====================================================

對(duì)于變化劇烈的函數(shù)，可用fplot來進(jìn)行較精確的繪圖，

會(huì)對(duì)劇烈變化處進(jìn)行較密集的取樣，如下例：

fplot('sin(1/x)',[0.020.2]);%[0.020.2]是繪圖范圍====================================================

若要產(chǎn)生極座標(biāo)圖形，可用polar：

theta=linspace(0,2*pi);

r=cos(4*theta);

polar(theta,r);

對(duì)于大量的資料，我們可用h====================================================ist來顯示資料的分布情況和統(tǒng)計(jì)特性。

下面幾個(gè)命令可用來驗(yàn)證randn產(chǎn)生的高斯亂數(shù)分：

x=randn(5000,1);%產(chǎn)生5000個(gè)?=0，?=1的高斯亂數(shù)

hist(x,20);%20代表長條的個(gè)數(shù)====================================================rose和hist很接近，只不過是將資料大小視為角度，資料個(gè)數(shù)視為距離：

x=randn(1000,1);

rose(x);

stairs可畫出階梯圖：

x=linspace(0,10,50);

y=sin(x).*exp(-x/3);

stairs(x,y);====================================================

stems可產(chǎn)生針狀圖，常被用來繪制數(shù)位訊號(hào)：

x=linspace(0,10,50);

y=sin(x).*exp(-x/3);

stem(x,y);====================================================stairs將資料點(diǎn)視為多邊行頂點(diǎn)，并將此多邊行涂上顏色：

x=linspace(0,10,50);

y=sin(x).*exp(-x/3);

fill(x,y,'b');%'b'為藍(lán)色====================================================

feather將每一個(gè)資料點(diǎn)視復(fù)數(shù)，并以箭號(hào)畫出：

theta=linspace(0,2*pi,20);

z=cos(theta)+i*sin(theta);

feather(z);====================================================

compass和feather很接近，只是每個(gè)箭號(hào)的起點(diǎn)都在圓點(diǎn)：

theta=linspace(0,2*pi,20);

z=cos(theta)+i*sin(theta);

compass(z);基本XYZ立體繪圖命令

在科學(xué)目視表示（Scientificvisualization）中，三度空間的立體圖是

一個(gè)非常重要的技巧。本章將介紹MATLAB基本XYZ三度空間的各項(xiàng)繪圖命

令。

mesh和plot是三度空間立體繪圖的基本命令，mesh可畫出立體網(wǎng)狀圖，

plot則可畫出立體曲面圖，兩者產(chǎn)生的圖形都會(huì)依高度而有不同顏色。

下列命令可畫出由函數(shù)形成的立體網(wǎng)狀圖:====================================================

x=linspace(-2,2,25);%在x軸上取25點(diǎn)

y=linspace(-2,2,25);%在y軸上取25點(diǎn)

[xx,yy]=meshgrid(x,y);%xx和yy都是21x21的矩陣

zz=xx.*exp(-xx.^2-yy.^2);%計(jì)算函數(shù)值，zz也是21x21的矩陣

mesh(xx,yy,zz);%畫出立體網(wǎng)狀圖====================================================surf和mesh的用法類似：

x=linspace(-2,2,25);%在x軸上取25點(diǎn)

y=linspace(-2,2,25);%在y軸上取25點(diǎn)

[xx,yy]=meshgrid(x,y);%xx和yy都是21x21的矩陣

zz=xx.*exp(-xx.^2-yy.^2);%計(jì)算函數(shù)值，zz也是21x21的矩陣

surf(xx,yy,zz);%畫出立體曲面圖

為了方便測試立體繪圖，MATLAB提供了一個(gè)peaks函數(shù)，可產(chǎn)生一個(gè)凹凸有

致的曲面，包含了三個(gè)局部極大點(diǎn)及三個(gè)局部極小點(diǎn)，其方程式為：

====================================================要畫出此函數(shù)的最快方法即是直接鍵入peaks：

peaks

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)====================================================

亦可對(duì)peaks函數(shù)取點(diǎn)，再以各種不同方法進(jìn)行繪圖~

meshz可將曲面加上圍裙：

[x,y,z]=peaks;

meshz(x,y,z);

axis([-infinf-infinf-infinf]);====================================================

waterfall可在x方向或y方向產(chǎn)生水流效果：

[x,y,z]=peaks;

waterfall(x,y,z);

axis([-infinf-infinf-infinf]);====================================================

下列命令產(chǎn)生在y方向的水流效果：

[x,y,z]=peaks;

waterfall(x',y',z');

axis([-infinf-infinf-infinf]);====================================================

meshc同時(shí)畫出網(wǎng)狀圖與等高線：

[x,y,z]=peaks;

meshc(x,y,z);

axis([-infinf-infinf-infinf]);====================================================

surfc同時(shí)畫出曲面圖與等高線：

[x,y,z]=peaks;

surfc(x,y,z);

axis([-infinf-infinf-infinf]);====================================================

contour3畫出曲面在三度空間中的等高線：

contour3(peaks,20);

axis([-infinf-infinf-infinf]);====================================================

contour畫出曲面等高線在XY平面的投影：

contour(peaks,20);====================================================

plot3可畫出三度空間中的曲線：

t=linspace(0,20*pi,501);

plot3(t.*sin(t),t.*cos(t),t);====================================================

亦可同時(shí)畫出兩條三度空間中的曲線：

t=linspace(0,10*pi,501);

plot3(t.*sin(t),t.*cos(t),t,t.*sin(t),t.*cos====================================================第四章MATLAB的圖視化功能

1.MATLAB的圖視化概論

數(shù)據(jù)圖視化能使人們用視覺器官直接感受到數(shù)據(jù)的許多內(nèi)在本質(zhì)。因此，數(shù)據(jù)可視化是人們研究科學(xué)、認(rèn)識(shí)世界所不可缺少的手段。MATLAB不僅數(shù)值計(jì)算方面是一個(gè)優(yōu)秀的科技應(yīng)用軟件，在數(shù)據(jù)可視化方面也具有上佳表現(xiàn)。

MATLAB具有二維、三維乃至四維的圖形表現(xiàn)能力。可以從線型、邊界面、色彩、渲染、光線、視角等方面把數(shù)據(jù)的特征表現(xiàn)出來。

MATLAB的圖視化功能是建立在一組“圖形對(duì)象”的基礎(chǔ)之上的?！皥D形對(duì)象”的核心是圖形的句柄（GranhicsHandle）操作。

MATLAB的有兩個(gè)層次的繪圖指令：

（1）底層（Low－leve）繪圖指令：是直接對(duì)句柄進(jìn)行操作。

底層繪圖指令控制和表現(xiàn)數(shù)據(jù)圖形的能力比高層繪圖指令強(qiáng)。特點(diǎn)是靈活多變，較難掌握。

（2）高層（High－level）繪圖指令：建立在底層指令上的繪圖指令。

最常用的是高層繪圖指令。高層繪圖指令簡單明了容易掌握，本章介紹高層繪圖指令。本章內(nèi)容按“前易后難”的原則安排。

最常用的二個(gè)繪圖指令是：plot;mesh

2.二維圖形

（1）plot函數(shù)

以下例子用來體會(huì)plot的基本的繪圖原理。

例：繪向量得折線圖:

holdon

x=[2.3,4.3,3,4,4.9,1.5,2.8,4.6,5.5];

plot(x)

plot(x,'ro')注1：plot繪圖的基本素材是二維點(diǎn)組（xｉ,yｉ）(1=1,2,….n)。

二維點(diǎn)組（xｉ,yｉ）(1=1,2,….n)的定義形式：

*1）x=[2.3,4.3,3,4,4.9,1.5,2.8,4.6,5.5];

*2）y=0:0.1:5

這種定義方法，默認(rèn)橫坐標(biāo)是自然數(shù)（1，2，3，4…..）

*3)t=0:pi/100:2*pi

x=sin(t)

*4)x=[1.5,2.3,2.8,3,4,4.3,4.6,4.9,5.5];

y=x.^2

這種定義方法，要注意自變量保持升序。自變量與應(yīng)變量的體積的一致。

注2：plot繪圖的基本原理是依（xｉ,yｉ）(1=1,2,….n)排列順序用直線連接。曲線光滑與否與點(diǎn)數(shù)相關(guān)。

holdoff

t=0:pi/3:2*pi;

x=sin(t);

plot(t,x,'r-')holdon

t=0:pi/5:2*pi;

x=sin(t);

plot(t,x,'b-')

(1)坐標(biāo)系定制

用于對(duì)坐標(biāo)軸進(jìn)行管理與控制，如刻度，外觀，文字說明等

*1）坐標(biāo)軸定制指令（axis）

'axis'用于對(duì)坐標(biāo)軸刻度進(jìn)行管理與控制。指令形式與作用說明如下：

AXIS([XMINXMAXYMINYMAX])設(shè)置x-andy-axes刻度。

AXIS([XMINXMAXYMINYMAXZMINZMAX])設(shè)置x-andy-axes和z-axes刻度。

V=AXIS返回當(dāng)前圖形行向量的刻度設(shè)置[XMINXMAXYMINYMAX]或([XMINXMAXYMINYMAXZMINZMAX])。

AXISAUTO返回刻度設(shè)置的系統(tǒng)默認(rèn)值

AXISTIGHT依數(shù)據(jù)設(shè)置刻度

AXISIJ設(shè)置坐標(biāo)軸的原點(diǎn)在左上角

AXISXY設(shè)置坐標(biāo)軸的原點(diǎn)在左下角

AXISEQUAL設(shè)置坐標(biāo)軸的比例因子相等。

AXISIMAGE

AXISSQUARE

AXISNORMAL

AXISVIS3D

AXISOFF

AXISON

例：

XMIN=1;

XMAX=10;

YMIN=10;

YMAX=100;

AXIS([XMINXMAXYMINYMAX])

plot([1,50,3,60,5,20,3])*2)其它坐標(biāo)系:polar

例1：polar(THETA,RHO)

t=0:0.1:2*pi;

r=t;

polar(t,r)

例2:對(duì)數(shù)-對(duì)數(shù)

t=0:0.1:2*pi;

r=t;

semilogx(t,r)(2)

(3)圖視效果強(qiáng)化

例：加入格柵；坐標(biāo)軸標(biāo)志；文本說明等

clf;holdoff

t=linspace(0,pi*3,30);

x=sin(t);

holdon

y=cos(t);

plot(t,x,'r-',t,y,'g-')grid%加入格柵

xlabel('x軸')

ylabel('y軸')

title('正弦與余弦曲線')

text(1,0,'正弦')%text(x,y,'正弦')

text(3,0,'余弦')

legend('sin(x)','cos(x)',3)

%LEGEND('string',Pos)placesthelegendinthespecified,

%0=Automatic"best"placement(leastconflictwithdata)

%1=Upperright-handcorner(default)

%2=Upperleft-handcorner

%3=Lowerleft-handcorner

%4=Lowerright-handcorner

%-1=Totherightoftheplot

%按鼠表leftmousebutton拖legend到指定的位置(2)子圖

clf;holdoff

t=linspace(0,pi*3,30);

x=sin(exp(t));

subplot(2,2,2)%(n,m,p(0<p<m*n)

plot(t,x,'r-')

y=exp(sin(t));

subplot(2,2,3)

plot(t,y,'g-')(3)特殊二維圖形

例：誤差圖（errorbar）

clf;x=0:0.1:4;

y=zeros(size(x));e=rand(size(x));

yu=y+e;yd=y-e;

errorbar(x,y,e)

holdon

plot(x,yu,'r-');plot(x,yd,'r-');

(3)繪圖工具

mmaxespropvalue…修改繪圖坐標(biāo)軸的屬性

mmcxy（or）xy—mmcxy顯示圖上鼠標(biāo)的x－y坐標(biāo)

mmdrawpropvalue…在圖上畫直線

rnmfill（x，y，z，c，lb，ub）填充兩條曲線間區(qū)域

mmgetxy（N）使用鼠標(biāo)獲取x－y坐標(biāo)

mmlinepropvalue…修改所畫線條的屬性

mmtile平鋪多圖形窗口

mmtext（'optionaltext'）在圖上放置或拖曳文本

mrnzoom用橡皮框縮放坐標(biāo)軸

mmzapobject使用鼠標(biāo)刪除文本，線型或坐標(biāo)軸

mmfontpropvalue修改文本字體屬性例：

clf;x=0:0.1:4;

y=zeros(size(x));e=rand(size(x));

yu=y+e;yd=y-e;

errorbar(x,y,e)

holdon

plot(x,yu,'r-');plot(x,yd,'r-');

yu(1)=0;yu(41)=0;

fill(x,yu,'r');

yd(1)=0;yd(41)=0;

fill(x,yd,'g');3.三維圖形

(1)plot3(三維直線函數(shù))

以下例子用來體會(huì)plot3的基本的繪圖原理。

例：繪參數(shù)方程x=t;y=sin(t);z=cos(t)的空間曲線

clf

t=0:0.05:100;

x=t;y=sin(t);z=sin(2*t);

plot3(x,y,z,'b:')

例：空間劃線：

clf

t=0:0.1:10;x=t;

y=0*ones(size(x));z=sin(t);

plot3(x,y,z,'r')

holdon

z=0*ones(size(x));

y=sin(t);

plot3(x,y,z,'g')

xlabel('x');ylabel('y');zlabel('z');

(2)三維曲面網(wǎng)格圖

例1：劃馬鞍面：

clf

x=-4:0.5:4;

y=-4:0.5:4;

[U,V]=meshgrid(x,y);

Z=-U.^4+V.^4-U.^2-V.^2-2*U*V;

mesh(Z);

xlabel('x');

ylabel('y');

zlabel('z');

注1：meshgrid的含義，繪圖的基礎(chǔ)是網(wǎng)格，一個(gè)二元系矩陣[(xｉ,yｊ)]

holdoff

a=ones(9);

a1=2*ones(5);

a2=3*ones(2);

a(3:7,3:7)=a1;

a(5:6,5:6)=a2;

meshc(a)

例二：peakS函數(shù)的圖形：

peakS函數(shù)的表達(dá)式

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)

clf;[x,y,z]=peaks(20);p=peaks(20);

subplot(2,2,1);mesh(x,y,z)

subplot(2,2,2);meshz(y,x,z)

subplot(2,2,3);meshc(p)

subplot(2,2,4);waterfall(p)

注1：[x,y,z]=peaks(20):為變換角度帶來方便。見二圖。

p=peaks(20)：默認(rèn)x,y,z的順序給p賦值。

注2：mesh;meshz;meshc;waterfall,表現(xiàn)上有區(qū)別。

注3：peaks是演示函數(shù)。MATLAB中有許多不同的演示函數(shù)，與演示程序(**demo.m)結(jié)合在一起。如peaks圖形演示函數(shù)

banane優(yōu)化演示函數(shù)(3)色彩與效果

*1）mesh;SURF;SURFC,SURFL比較：變更色調(diào)（由暖到冷，默認(rèn)紅到蘭）的變化方向

shading：涂色方式

clf;x=-1.5:0.2:1.5;y=-1:0.2:1;

[X,Y]=meshgrid(x,y);

p=sqrt(4-X.^2/9-Y.^2/4);

subplot(3,2,1);mesh(p);%有網(wǎng)格格子圖，色調(diào)方向：有上到下

subplot(3,2,2);surf(p);%默認(rèn)的方向：色調(diào)方向：有上到下

subplot(3,2,3);surfc(p);%帶登高線；色調(diào)方向：有上到下

subplot(3,2,4);surfl(p);%色調(diào)方向：沿y軸方向

shadinginterp;%平滑涂色圖，無格線

subplot(3,2,5);surfl(p)

shadingfaceted;%有網(wǎng)格涂色格子圖，有格線;

subplot(3,2,6);surfl(p)

shadingflat;%有網(wǎng)格涂色格子圖，無格線;

*2）SURFL的z-參數(shù)?？磟-參數(shù)的確定平滑涂色效果（定義變化方向）surfl(p,z);z=(n1,n2,n3)。

clf;

x=-0.5:0.3:2.5;y=-0.5:0.3:2;

[X,Y]=meshgrid(x,y);

p=(4+X.^2/9+Y.^2/4);;

%cm=[100;010;001];

%colormap(cm)

subplot(2,2,1);surfl(p,[1,0,0])

subplot(2,2,2);surfl(p,[0,1,0])

subplot(2,2,3);surfl(p,[0,0,1])

subplot(2,2,4);surfl(p,[1,1,0])(4)輔助圖視效果

*1）視角定義view(az,el)

clf;x=-1.5:0.2:1.5;y=-1:0.2:1;

[X,Y]=meshgrid(x,y);

p=sqrt(4-X.^2/9-Y.^2/4);

subplot(2,2,1);surfl(p);view(30,30)

shadinginterp

subplot(2,2,2);surfl(p);view(90,10)

shadinginterp

subplot(2,2,3);surfl(p);view(-10,-10)

shadinginterp

subplot(2