第五章 MATLAB 的图形和可视化功能

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第五章 MATLAB 的图形和可视化功能

MATLAB 中最常用的绘图函数为 plot 。

plot 的调用格式为：
plot(x, y) 其中 x 和 y 为坐标向量。

plot 颜色与线型参数
颜色：

y ：黄色
m ：紫色
c ：青色
r ：红色
g ：绿色
b ：蓝色
w ：白色
k ：黑色

线型：

. ：点
。：圆圈
x ：叉号
+
*
- ：实线
: ：点线
-.：点划线
- ：虚线

图形标记

设定坐标轴
axis 函数

axis([xmin xmax ymin ymax])
axis('auto') : 坐标系统返回自动缺省状态
axis('square') : 图形设置为方形
axis('equal') : 两个坐标因子设定成相等
axis('off') : 关闭坐标系统
axis('on') :

添加图例

subplot 函数，多幅图布局

hold 命令
若在已存在的图形窗口中用 plot 函数继续添加新的图形内容，可使用图形保持指令 hold 。发出 hold on 后，再执行 plot 函数，在保持原有图形的基础上添加新的绘制图形。hold off 关闭此功能。

函数 f(x) 曲线
绘制函数曲线的方法有很多，最常用的方法：对采样点向量 x 计算出 f(x) 的值向量，再用 plot(x, y) 函数绘制。
plot 函数一般采用等间隔采样，对绘制高频率变化的函数不够精确。
为提高精度，不能采用等步长采样，必须在变化率大的区域密集采用，以充分反映函数的实际变化规律，提高图形的真实度。
fplot 函数可自适应的对函数进行采样，更好地反映函数的变化规律。
函数格式：fplot(fname, lims, tol)

fname ：函数名
lims ：变量取值范围
tol ：相对允许误差，默认2e-3

特殊坐标图形

双对数坐标
单对数坐标
极坐标
阶梯图形
条形图形

二维绘图函数小结

plot
fplot
fill : 填充二维多变图形
polar : 极坐标图形
bar : 条形图
loglog
semilogx
semilogy
stairs
axis : 设置坐标轴
clf : 清除图形窗口内容
close
figure : 创建图形窗口
grid : 放置坐标网格线
gtext : 用鼠标放置文本
hold : 保持当前图形内容
subplot
text
title
xlabel
ylabel

三维图形
plot3 函数
mesh 函数：绘制三维网格图
surf 函数：三维曲面图

代码

%plot函数
x = 0:pi/100:2*pi;
y = sin(x);
plot(x, y)
x = 0:pi/100:2*pi;
y1 = sin(x);
y2 = cos(x);
plot(x, y1, x, y2)

%线型与颜色
x = 0:pi/100:2*pi;
y1 = sin(x);
y2 = cos(x);
plot(x, y1, 'k:', x, y2, 'b-')

%图形标记
x = 0:pi/100:2*pi;
y1 = sin(x);
y2 = cos(x);
plot(x, y1, 'k:', x, y2, 'b-')
 title('sine and cosine curves'); %标题
 xlabel('independent variable X');
 ylabel('dependent variable Y');
 text(2.8, 0.5, 'sin(x)');
 text(1.4, 0.3, 'cos(x)');
 
%设定坐标轴
x = linspace(0, 2*pi, 60);%生成含有60个数据元素的向量x
y = sin(x); 
plot(x, y);
axis([0, 2*pi, -1, 2]); %设定坐标范围

%添加图例
x = 0:pi/100:2*pi;
y1 = sin(x);
y2 = cos(x);
plot(x, y1, 'k:', x, y2, 'b-')
 title('sine and cosine curves'); %标题
 xlabel('independent variable X');
 ylabel('dependent variable Y');
 text(2.8, 0.5, 'sin(x)');
 text(1.4, 0.3, 'cos(x)');
 legend('sin(x)', 'cos(x)');

 
%subplot 函数
x = linspace(0, 2*pi, 60);
y = sin(x);
z = cos(x);
t = sin(x)./(cos(x)+eps);
ct = cos(x)./(sin(x)+eps);
subplot(2, 2, 1); %两行两列，第一个
plot(x, y);
title('sin(x)');
%axis([0, 2*pi, -1, 1]);
subplot(2,2,2);
plot(x, z);
title('cos(x)');
%axis([0, 2*pi, -1, 1]);
subplot(2, 2, 3);
plot(x, t);
title('tangent(x)');
%axis([0, 2*pi, -40, 40]);
subplot(2, 2, 4);
plot(x, ct);
title('cotangent(x)');
%axis([0, 2*pi, -40, 40]);

%hold命令
x = linspace(0, 2*pi, 60);
y = sin(x);
z = cos(x);
plot(x, y, 'b');
hold on;
plot(x, z, 'k:');
legend('sin(x)', 'cos(x)');
hold off

%函数f(x)曲线
fplot('sin(x)', [0 2*pi], 1e-3)
fplot('[sin(x), cos(x)]', [0 2*pi], 1e-3)
fplot(@fct, [0, 1])

%双对数坐标
x = 0:0.1:2*pi;
y = abs(1000*sin(4*x))+1
loglog(x, y);
%单对数坐标
x = 0:0.1:2*pi;
y = abs(1000*sin(4*x))+1
semilogx(x, y); %x轴为对数
semilogy(x, y); %
%极坐标图形
theta = 0:0.01:2*pi;
rho = sin(2*theta).*cos(2*theta);
polar(theta, rho);
title('polar plot');
%阶梯图形
x = -2.5:0.25:2.5;
y = exp(-x.*x);
stairs(x, y);
title('stairs plot');
%条形图形
x = -2.5:0.25:2.5;
y = exp(-x.*x);
bar(x, y);
title('bar plot');

%三维图形
t = 0:pi/50:10*pi;
y1 = sin(t); y2 = cos(t);
plot3(y1, y2, t)
title('helix'), text(0, 0, 0, 'origin');
xlabel('sin(t)'), ylabel('cos(t)'), zlabel('t');
grid;
%三维网格图
x = 0:0.15:2*pi;
y = 0:0.15:2*pi;
z = sin(y')*cos(x);
mesh(x, y, z)
title('三维网格图');
%三维曲面图
x = 0:0.15:2*pi;
y = 0:0.15:2*pi;
z = sin(y')*cos(x);
surf(x, y, z)
title('3-D surf');
%视点
p = peaks; %peaks为系统提供多峰函数
subplot(2, 2, 1);
mesh(peaks, p);
view(-37.5, 30); %指定图1的视点
title('azimuth=-37.5, elevation=30');
subplot(2,2,2);
mesh(peaks,p);
view(-17, 60) %
title('azimuth=-17, elevtation=60');
subplot(2, 2, 3);
mesh(peaks, p);
view(-90, 0);
title('azimuth=-90, elevation=0');
subplot(2, 2, 4);
mesh(peaks, p);
view(-7, -10);
title('azimuth=-7, elevation=10');
%等高线图
hold off 
[x, y, z] = peaks(30);
contour3(x, y, z, 16);
xlabel('X-axis'), ylabel('Y-axis'), zlabel('Z-axis');
title('等高线图');