Matlab画小球沿轨迹运动

2017-12-13 本文已影响236人牛河

以下m文件可以绘制小球沿着螺旋线运动的动画，其实就是两个步骤：

画出螺旋线背景
改变小球的位置，不断刷新图像，看起来就是动画了

完整的m文件代码如下

function f = ballw( K,ki )
%ballw.m演示红色小球沿着一条封闭螺旋线运动的实时动画
%仅演示实时动画的调试格式为ballw(K)
%既演示实时动画又拍摄照片的调试格式为f = ballw(K,ki)
%K红球运动的循环次数（不小于1）
%ki指定拍摄照片的瞬间，取1到1034之间的任意整数
%f存储拍摄的照片数据，可用image(f.cdata)观察照片
%产生封闭的运动轨迹

t1 = (0:1000)/1000 * 10 * pi;
x1 = cos(t1);
y1 = sin(t1);
z1 = -t1;

t2 = (0:10)/10;
x2 = x1(end) * (1-t2);
y2 = y1(end) * (1-t2);
z2 = z1(end) * ones(size(x2));

t3 = t2;
z3 = (1-t3)* z1(end);
x3 = zeros(size(z3));
y3 = x3;

t4 = t2;
x4 = t4;
y4 = zeros(size(x4));
z4 = y4;

x = [x1 x2 x3 x4];
y = [y1 y2 y3 y4];
z = [z1 z2 z3 z4];
%data = [x',y',z']              %查看封闭曲线的坐标数值
plot3(x,y,z,'r','Linewidth',4)  %绘制曲线
axis off;                       %不画坐标轴
%定义“线”色、“点”型（点）、点的大小（40）、擦除方式（xor)
h = line('Color',[0.67 0 1],'Marker','.','MarkerSize',40,'EraseMode','xor');
%使小球运动
n = length(x);
i = 1;
j = 1;
while 1
    set(h,'xdata',x(i),'ydata',y(i),'zdata',z(i));
    %bw = [x(i),y(i),z(i)]     %查看小球位置
    drawnow;                    %刷新屏幕
    pause(0.01)               %控制球速
    i = i+1;
    if nargin == 2 && nargout == 1  %当输入变量个数为2并且输出变量1个时才拍摄照片
        if (i == ki && j == 1)
            f = getframe(gcf);      %拍摄i = ki时的照片
        end
    end
    if i > n
        i = 1;
        j = j+1;
        if j > K
            break;
        end
    end
end

代码注解：

getframe(gcf) 获取整个窗口内容的图像，gcf是get current figure
nargin是number of input arguments的缩写，意为输入参数的个数
nargout是number of output arguments的缩写，意为输出参数的个数
drawnow 刷新屏幕，当需要实时看到程序绘图变化，需要此函数
pause(n) 暂停程序运行n秒

代码中注释掉的两行代码可以用来打印出坐标点，方便调试。

由此引出Matlab的m文件的调试方法：

直接调试法
- 打印重点怀疑命令行的结果（去掉行尾的;），或打印重点变量
- 在适当位置添加keyboard指令，中断程序，查看内存空间
- 在原函数文件首行之前加上百分号，使一个中间变量难于观察的M函数文件变为一个所有变量都保留在基空间中的M文件
- 用echo指令，使M文件在运行时在屏幕上逐行显示文件内容
工具调试法
- Matlab集成专门的调试工具，常用的就是设置断点，查看内存空间，跟踪变量值的变化。

可见Matlab的m文件调试方法和其他语言完全类似。

将上述的m文件保存为ballw.m，然后在Matlab命令窗口中执行如下代码：

>>  f = ballw(1,200)

f = 

       cdata: [420x560x3 uint8]
    colormap: []

>> image(f.cdata)       %查看获得的照片

拍摄的小球照片

本来想将小球运动的gif动图导出贴在这儿的，可惜我不会，也懒得弄了，感兴趣的朋友可以学习一下，matlab的什么函数可以导出gif或者avi的动画。

Matlab画小球沿轨迹运动

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