MATLAB基礎(chǔ)及應(yīng)用（第6版）課件：MATLAB繪圖

MATLAB基礎(chǔ)及應(yīng)用（第6版）

MATLAB繪圖本章要點(diǎn)二維圖形的繪制圖形的修飾與控制特殊二維圖形的繪制三維圖形的繪制3.1二維繪圖

一、二維繪圖

1．plot(x)

說明：x可以是向量或矩陣。2．plot(x，y)

說明：x，y可以是向量或矩陣。3．plot(x，y，’參數(shù)’)

說明：x，y可以是向量或矩陣，參數(shù)選項(xiàng)為一個(gè)字符串，決定二維圖形的顏色、線型及數(shù)據(jù)點(diǎn)的圖標(biāo)。4．plot(x1,y1,‘參數(shù)1’，x2,y2,‘參數(shù)2’，…)

說明：可以用同一函數(shù)在同一坐標(biāo)系中畫多幅圖形，x1，y1確定第一條曲線的坐標(biāo)值，參數(shù)1為第一條曲線的選項(xiàng)參數(shù)；x2，y2為第二曲線的坐標(biāo)值，參數(shù)2為第二條曲線的選項(xiàng)參數(shù)；其他圖形以次類推。二、圖形修飾

1．坐標(biāo)軸的調(diào)整（1）坐標(biāo)軸比例控制函數(shù)：axis（[xminxmaxyminymax]）說明：將圖形的x軸范圍限定在[xminxmax]之間，y軸的范圍限定在[yminymax]之間。MATLAB繪制圖形時(shí)，按照給定的數(shù)據(jù)值確定坐標(biāo)軸參數(shù)范圍。（2）坐標(biāo)軸特性控制函數(shù)：axis（‘控制字符串’）說明：控制字符串根據(jù)如表所示的功能控制圖形。字符串函數(shù)功能字符串函數(shù)功能auto自動(dòng)設(shè)置坐標(biāo)系（默認(rèn)）：xmin=min(x)、xmax=max(x)、ymin=min(y)、ymax=max(y)equal將圖形的x，y坐標(biāo)軸的單位刻度設(shè)置為相等square將圖形設(shè)置為正方形圖形normal關(guān)閉axis(square)和axis(equal)函數(shù)的作用on打開所有軸標(biāo)注、標(biāo)記和背景off關(guān)閉所有軸標(biāo)注、標(biāo)記和背景（3）坐標(biāo)刻度標(biāo)示函數(shù)：set(gca，‘xtick’，標(biāo)示向量)set(gca，‘ytick’，標(biāo)示向量)說明：按照標(biāo)示向量設(shè)置x，y軸的刻度標(biāo)示。函數(shù)：set(gca，‘xticklabel’，‘字符串|字符串…’)set(gca,‘yticklabel’,‘字符串|字符串…’)說明：按照字符串設(shè)置x，y軸的刻度標(biāo)注。4．文字標(biāo)示有關(guān)圖形的標(biāo)題、坐標(biāo)軸標(biāo)注等圖形文字標(biāo)識(shí)類函數(shù)如下：函數(shù)：title（‘字符串’）說明：圖形標(biāo)題。函數(shù)：xlabel（‘字符串’）說明：x軸標(biāo)注。函數(shù)：ylabel（‘字符串’）說明：y軸標(biāo)注。函數(shù)：text（x，y，‘字符串’）說明：在坐標(biāo)（x，y）處標(biāo)注說明文字。函數(shù)：gtext（‘字符串’）說明：用鼠標(biāo)在特定處標(biāo)注說明文字。3．圖例注解

函數(shù)：legend（字符串1，字符串2，…）說明：此函數(shù)在圖中開啟一個(gè)注解視窗，依據(jù)繪圖的先后順序，依次輸出字符串對各個(gè)圖形進(jìn)行注解說明。如字符串1表示第一個(gè)出現(xiàn)的線條，字符串2表示第二個(gè)出現(xiàn)的線條。

圖例的位置可以用鼠標(biāo)拖動(dòng)調(diào)整，放在圖形區(qū)域外也可以。三、圖形控制

1．圖形的保持函數(shù)：holdon說明：保持當(dāng)前圖形及軸系的所有特性函數(shù)：holdoff說明：解除圖形保持2．網(wǎng)格控制函數(shù)：gridon說明：在所畫的圖形中添加網(wǎng)格線函數(shù)：gridoff說明：在所畫的圖形中去掉網(wǎng)格線3．圖形窗口的分割函數(shù)：subplot(m，n，p)說明：將當(dāng)前窗口分割成m×n個(gè)小區(qū)域，并指定第p個(gè)區(qū)域?yàn)楫?dāng)前的繪圖區(qū)域。區(qū)域的編號(hào)原則是“先上后下，先左后右”。4．圖形的填充函數(shù)：fill(x，y，‘顏色參數(shù)’)說明：在由數(shù)據(jù)所構(gòu)成的多邊形內(nèi)，用所指定的顏色填充。如果該多邊形不是封閉的，則用初始點(diǎn)和終點(diǎn)的連線將其封閉。顏色參數(shù)三維控制符同plot函數(shù)。3.2特殊二維圖形繪圖

一、特殊坐標(biāo)二維圖形

函數(shù)名稱命令格式說明對數(shù)坐標(biāo)圖形semilogx(x，y，參數(shù))繪制半對數(shù)坐標(biāo)圖形，其中橫軸取以10為底的對數(shù)坐標(biāo)，縱軸為線性坐標(biāo)。對x，y的要求與plot函數(shù)相同semilogy(x，y，參數(shù))繪制半對數(shù)坐標(biāo)圖形，其縱軸取以10為底的對數(shù)坐標(biāo)，橫軸為線性坐標(biāo)。對x，y的要求與plot函數(shù)相同loglog(x，y，參數(shù))繪制坐標(biāo)軸都取以10為底的對數(shù)坐標(biāo)圖形。對x，y的要求與plot函數(shù)相同極坐標(biāo)圖形polar(theta，radius，參數(shù))函數(shù)繪制相角為theta、半徑為radius的極坐圖形。相角為弧度制二、特殊二維圖形

函數(shù)名稱命令格式說明繪圖函數(shù)fplot（‘x’,[min,max]）x為函數(shù)名。用來繪制給定函數(shù)x在區(qū)間[min,max]內(nèi)的變化圖形餅圖pie(x,參數(shù))若x為向量，繪制x的每一元素占全部向量元素總和的百分比圖形；若x為矩陣，繪制x的每一元素占全部矩陣元素總和的百分比的圖形。參數(shù)表示某元素對應(yīng)的扇塊是否從整個(gè)餅圖中分離出來，若為零，表示不分離；非零，則分離出來。參數(shù)向量維數(shù)應(yīng)與x相同條形圖bar(x，參數(shù))繪制垂直方向的條形圖。若x為向量，則以其元素序號(hào)為橫坐標(biāo)，以元素為縱坐標(biāo)繪圖。若x為矩陣，同時(shí)參數(shù)字符串為group或缺省，則以行號(hào)為橫坐標(biāo)，每列元素為縱坐標(biāo)繪圖；若參數(shù)字符串為stack，則以列號(hào)為橫坐標(biāo)，以列向量的累加值為縱坐標(biāo)，繪制分組式條形圖；若參數(shù)為數(shù)字，則給定線條的寬度，缺省值為0.8，若大于1，則條形圖重疊barh(x，參數(shù)，)水平方向的條形圖。與垂直方向條形圖函數(shù)用法相同二、特殊二維圖形

函數(shù)名稱命令格式說明梯形圖stairs(x)x為向量。繪制以x向量序號(hào)為橫坐標(biāo)，以x向量的各個(gè)對應(yīng)元素為縱坐標(biāo)的梯形圖stairs(x,y)x，y均為向量。繪制以x向量的各個(gè)對應(yīng)元素為橫坐標(biāo)，以y向量的各個(gè)對應(yīng)元素為縱坐標(biāo)的梯形圖概率分布hist(y,x)x，y均為向量。繪制y在以x為中心的區(qū)間中分布個(gè)數(shù)的條形圖原點(diǎn)向量compass(x)x為向量。繪制相對于原點(diǎn)的向量圖compass(x,y)以復(fù)數(shù)坐標(biāo)系的原點(diǎn)為起點(diǎn)，繪制出有箭頭的一組復(fù)數(shù)向量，其中向量x表示復(fù)數(shù)的實(shí)部，向量y表示復(fù)數(shù)的虛部水平向量feather(x)x，y均為向量。與compass函數(shù)的用法相同，兩者的區(qū)別是起點(diǎn)不同，compass函數(shù)起始于坐標(biāo)原點(diǎn)，feather函數(shù)起始于向量各元素的序號(hào)feather(x,y)3.3三維圖形一、三維數(shù)據(jù)的產(chǎn)生1．peaks函數(shù)用于創(chuàng)建雙峰函數(shù)和用雙峰函數(shù)繪圖。函數(shù)：[x，y，z]=peaks(n)說明：x、y、z均為n×n的方陣。其中x的每一列的元素都相同，每一行的元素均是在[-3，3]區(qū)間內(nèi)的n等分；y的每一行的元素都相同，每一列的元素均是在[-3，3]區(qū)間內(nèi)的n等分；n的缺省值為49。2．meshgrid函數(shù)按指定方式創(chuàng)建網(wǎng)格矩陣。函數(shù)：[X，Y]=meshgrid(a,b)說明：將等長度向量a，b，轉(zhuǎn)換為二維網(wǎng)格數(shù)據(jù)，再以一組z軸的數(shù)據(jù)對應(yīng)到這個(gè)二維網(wǎng)格，即可得到三維數(shù)據(jù)。二、三維曲線圖

MATLAB提供了plot3函數(shù)繪制三維曲線圖形。該函數(shù)將繪制二維圖形的函數(shù)plot的特性擴(kuò)展到了三維空間，其功能和使用方法類似于繪制二維圖形的函數(shù)。其格式為：plot3(x1，y1，z1，‘參數(shù)1’，x2，y2，z2，‘參數(shù)2’，…)1．矢量曲線圖如果x，y和z是同樣長度的矢量，則繪制出一條在三維空間貫穿的曲線。2．矩陣曲線圖如果x，y和z是m×n的矩陣，則繪制出m條三維空間曲線。三、三維曲面圖形

函數(shù)名稱命令格式說明三維網(wǎng)格曲面mesh(x，y，z，c)mesh(x，y，z)mesh(z，c)mesh(z)當(dāng)x，y為n×m矩陣時(shí)，且x矩陣的所有行向量相同、y矩陣的所有列向量相同時(shí)，mesh函數(shù)將自動(dòng)執(zhí)行meshgrid(x，y)，將x，y轉(zhuǎn)換為三維網(wǎng)格數(shù)據(jù)矩陣。z和c分別為m×n矩陣，c表示網(wǎng)格曲面的顏色分布，若省略，則網(wǎng)格曲面的顏色亮度與z方向上的高度值成正比。x，y若均為省略，則三維網(wǎng)格數(shù)據(jù)矩陣取值x=1：n，y=1：m帶等高線的三維網(wǎng)格曲面meshc(x，y，z，c)mesh(x，y，z)meshc(z，c)meshc(z)繪制有等高線（XY平面）的三維網(wǎng)格曲面。這些函數(shù)類似于mesh函數(shù)，不同的是該函數(shù)還在XY平面上繪制曲面在Z軸方向上的等高線三、三維曲面圖形

函數(shù)名稱命令格式說明帶底座的三維網(wǎng)格曲面meshz(x，y，z，c)meshz(x，y，z)meshz(z，c)meshz(z)繪制帶有底座的三維網(wǎng)格曲面。這些函數(shù)類似mesh函數(shù)，不同的是該函數(shù)還在XY平面上繪制曲面的底座填充顏色的三維網(wǎng)格曲面surf(x，y，z，c)surf(x,y,z)surf(z，c)surf(z)函數(shù)mesh繪制連接三維空間的一些四邊形所構(gòu)成的曲面，該曲面只有四邊形的邊用某種顏色繪出，四邊形的內(nèi)部是透明的。surf函數(shù)繪制的曲面也由一些四邊形所構(gòu)成，不同的是四邊形的邊是黑色的，其內(nèi)部用不同的顏色填充3.4圖形交互式編輯MATLAB圖形窗口不僅僅是一個(gè)被動(dòng)的顯示窗口，而且是一個(gè)可以對圖形進(jìn)行編輯的交互式操作界面，允許用戶直接在圖形上標(biāo)記字符、直線或箭頭，甚至可以直接繪圖。3.4.1圖形編輯工具單擊File→New→Figure，可以新建一個(gè)MATLAB圖形窗口；也可以通過繪圖函數(shù)打開圖形窗口。例如在命令窗口輸入以下程序（也可以編輯M文件）：>>t=linspace(-5,5);>>y=sinc(t);>>plot(t,y);圖形窗口圖形工具按鈕3.4.2圖形對象的屬性編輯1．圖形窗口的屬性編輯2．坐標(biāo)的屬性編輯3．線段的屬性編輯習(xí)題3.6參考答案1.選擇合適的步長繪制以下函數(shù)圖形（1）clearclcx=-1:0.01:1;y=log((1-x)./(1+x));plot(x,y);title('3.6.1.1');（2）clearclcx=-pi/2:pi/100:pi/2;y=sqrt(cos(x));plot(x,y);title('3.6.1.2');（3）clearclct=-1:0.01:1;y=sin(1./t);plot(t,y');title('3.6.1.3');（4）clearclcx=-0.5:0.01:0.5;y=sin(x)./x;plot(x,y);title('3.6.1.4');2.在同一坐標(biāo)下繪制函數(shù)x,x^2,-x^2,xsin(x),在的曲線clearclcx=0:pi/100:pi;y1=x;y2=x.^2;y3=-x.^2;y4=x.*sin(x);plot(x,y1,'r-',x,y2,'g--',x,y3,'b:',x,y4,'k-.');legend('x','x^2','-x^2','x*sin(x)');title('3.6.2');3.繪制如下函數(shù)的圖像clearclcx=-10:0.01:10;y=x.*(x>-10&x<1)+x.^2.*(x>=1&x<=4)+2.^x.*(x>4&x<10);plot(x,y);title('3.6.3');4.在極坐標(biāo)系中繪制下列函數(shù)圖像（1）clearclct=0:0.01:2*pi;r=(cos(t)).^3-1;polar(t,r);title('3.6.4.1');（2）cos(t)sin(t)clearclct=0:0.01:2*pi;r=cos(t).*sin(t);polar(t,r);title('3.6.4.2');（3）clearclct=0:0.01:8*pi;r=2*t.^2+1;polar(t,r);title('3.6.4.3');5.繪制極坐標(biāo)曲線,并分析a,b,n對曲線形狀的影響clearclcb=1;n=1;figure;fora=1:4theta=0:0.01:2*pi;rho=a*sin(b+n.*theta);polar(theta,rho);holdonendlegend('a=1','a=2','a=3','a=4')title('3.6.5.a');holdoffa=1;figure;forb=1:4theta=0:0.01:2*pi;rho=a*sin(b+n.*theta);polar(theta,rho);holdonendlegend('b=1','b=2','b=3','b=4')title('3.6.5.b');holdoffb=1;figure;forn=1:9theta=0:0.01:2*pi;rho=a*sin(b+n.*theta);subplot(3,3,n);polar(theta,rho);holdonendholdofftitle('3.6.5.n');下圖分析a對于圖像的影響下圖分析b對于圖像的影響下圖分析n對于圖像的影響可見，n為奇數(shù)，分支數(shù)=nn為偶數(shù)，分支數(shù)=2n6.分別用plot和fplot函數(shù)繪制y=sin(1/x)x≠0的曲線，并分析差別clearclcsubplot(1,2,2);fplot(@(x)sin(1./x),[-1,1]);title('fplot');x=-1:0.01:1;y=sin(1./x);subplot(1,2,1);plot(x,y);title('plot');7.繪制下列函數(shù)的帶底座的三維圖形和帶等高線的三維圖形（1）clearclca=10;b=8;x=-10:1:10;y=-10:1:10;[X,Y]=meshgrid(x,y);z=X.^2./a.^2+X.^2./b.^2;subplot(1,2,1);meshc(X,Y,z);title('帶等高線');subplot(1,2,2);meshz(X,Y,z);title('帶底座');（2）clearclcx=-10:0.5:10;y=-10:0.5:10;[X,Y]