自开发 数学软件及应用 MATLAB绘图功能.pptx

一、二维绘图（一）plot 最基本的二维图形指令plot的功能：plot命令自动打开一个图形窗口Figure 用直线连接相邻两数据点来绘制图形根据图形坐标大小自动缩扩坐标轴，将数据标尺及单位标注自动加到两个坐标轴上，可自定坐标轴，可把x,y 轴用对数坐标表示第1页/共78页如果已经存在一个图形窗口，plot命令则清除当前图形，绘制新图形可单窗口单曲线绘图；可单窗口多曲线绘图；可单窗口多曲线分图绘图；可多窗口绘图可任意设定曲线颜色和线型可给图形加坐标网线和图形加注功能第2页/共78页plot的调用格式 plot(x)缺省自变量绘图格式，x为向量,以x元素值为纵坐标，以相应元素下标为横坐标绘图 plot(x,y)基本格式，以y(x)的函数关系作出直角坐标图，如果y为nm的矩阵，则以x 为自变量，作出m条曲线plot(x1,y1,x2,y2)多条曲线绘图格式 第3页/共78页plot(x,y,s)开关格式，开关量字符串s设定曲线颜色和绘图方式，使用颜色字符串的前13个字母，如 yellowyel表示等。或plot(x1,y1,s1,x2,y2,s2，)第4页/共78页S的标准设定值如下：字母 颜色 标点 线型 y 黄色 点线 m 粉红 圈线 c 亮蓝 线 r 大红 字线 g 绿色 实线 b 蓝色 星形线 w 白色 ：虚线 k 黑色 (-)点划线第5页/共78页基本绘图函数 plot,plot3,mesh,surf要求掌握以上绘图函数的用法、简单图形标注、简单颜色设定第6页/共78页1.单窗口单曲线绘图第7页/共78页第8页/共78页第9页/共78页第10页/共78页第11页/共78页2.单窗口多曲线绘图第12页/共78页第13页/共78页第14页/共78页x=peaks;plot(x)x=1:length(peaks);y=peaks;plot(x,y)第15页/共78页第16页/共78页第17页/共78页3.单窗口多曲线分图绘图subplot 子图分割命令调用格式：subplot(m,n,p)按从左至右，从上至下排列 行列绘图序号第18页/共78页第19页/共78页4.多窗口绘图 figure(n)创建窗口函数，n为窗口顺序号。第20页/共78页5.可任意设置颜色与线型第21页/共78页6.图形加注功能将标题、坐标轴标记、网格线及文字注释加注到图形上，这些函数为：title 给图形加标题 xlable 给x轴加标注 ylable 给y轴加标注 text 在图形指定位置加标注 gtext 将标注加到图形任意位置 grid on(off)打开、关闭坐标网格线 legend 添加图例 axis 控制坐标轴的刻度第22页/共78页第23页/共78页 axis的用法还有：axis(xmin xmax ymin ymax)用行向量中 给出的值设定坐标轴的最大和最小值。如axis(-2 2 0 5)axis(equal)将两坐标轴设为相等 axis on(off)显示和关闭坐标轴的标 记、标志 axis auto 将坐标轴设置返回自动缺 省值第24页/共78页7.fplot 绘制函数图函数fplot的调用格式:fplot(fun,lims)绘制函数fun在x区间 lims=xmin xmax的函数图。fplot(fun,lims,corline)以指定线形绘图。x,y=fplot(fun,lims)只返回绘图点的值,而不绘图。用plot(x,y)来绘图。第25页/共78页第26页/共78页8.ezplot 符号函数的简易绘图函数ezplot的调用格式：ezplot(f)这里f为包含单个符号变量x的符号表达式，在x轴的默认范围 -2*pi 2*pi内绘制f(x)的函数图ezplot(f,xmin,xmax)给定区间ezplot(f,xmin,xmax,figure(n)指定绘图窗口绘图。第27页/共78页第28页/共78页（二）fill 基本二维绘图函数 fill的功能：绘制二维多边形并填充颜色第29页/共78页（三）特殊二维绘图函数 bar 绘制直方图 polar 绘制极坐标图 hist 绘制统计直方图 stairs 绘制阶梯图 stem 绘制火柴杆图 rose 绘制统计扇形图 comet 绘制彗星曲线第30页/共78页 errorbar 绘制误差棒图 compass 复数向量图(罗盘图)feather 复数向量投影图(羽毛图)quiver 向量场图 area 区域图 pie 饼图 convhull 凸壳图 scatter 离散点图第31页/共78页x=1 2 3 4 5 6 7;y=0 0 0 1 0 0 0;pie(x,y)第32页/共78页二、三维绘图三维绘图的主要功能：绘制三维线图 绘制等高线图 绘制伪彩色图 绘制三维网线图 绘制三维曲面图、柱面图和球面图 绘制三维多面体并填充颜色第33页/共78页（一）三维线图plot3 基本的三维图形指令调用格式：plot3(x,y,z)x,y,z是长度相同的向量plot3(X,Y,Z)X,Y,Z是维数相同的矩阵plot3(x,y,z,s)带开关量plot3(x1,y1,z1,s1,x2,y2,z2,s2,)第34页/共78页二维图形的所有基本特性对三维图形全都适用。定义三维坐标轴大小 axis(xmin xmax ymin ymax zmin zmax)grid on(off)绘制三维网格 text(x,y,z,string)三维图形标注 子图和多窗口也可以用到三维图形中第35页/共78页例：绘制三维线图第36页/共78页(二)三维饼图pie3(4 3 6 8 9)第37页/共78页（四）三维网格图mesh 三维网线绘图函数调用格式：mesh(z)z为nm的矩阵，x与y 坐标为元素的下标 mesh(x,y,z)x,y,z分别为三维空 间的坐标位置第38页/共78页例，矩阵的三维网线图z=rand(6);0.8808 0.0729 0.4168 0.7694 0.3775 0.4776 0.3381 0.7101 0.0964 0.6352 0.3826 0.7086 0.1895 0.8791 0.6747 0.8965 0.6876 0.2380 0.7431 0.3594 0.5626 0.8784 0.1217 0.3910 0.7189 0.0899 0.8130 0.4865 0.0768 0.9759 0.8792 0.1610 0.8782 0.1131 0.1433 0.6288z=round(z)1 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 0 0 1mesh(z)；第39页/共78页三维网线图作图要领生成坐标 X,Y=meshgrid(x,y)表达式点运算 Z=X.2+Y.2X，Y是nm的矩阵，维数可任定X nY mZ默认方位角：37。5，俯角30。nm维第40页/共78页第41页/共78页第42页/共78页第43页/共78页 meshgrid 网线坐标值计算函数 z=f(x,y)根据x,y坐标找出z的高度例：绘制z=x2+y2的三维网线图形 x=-5:5;y=x;X,Y=meshgrid(x,y)Z=X.2+Y.2 mesh(X,Y,Z)坐标矩阵坐标向量纵坐标矩阵绘图函数第44页/共78页第45页/共78页第46页/共78页第47页/共78页colormap(R,G,B)色图设定函数matlab 的颜色数据集合为红、绿、兰三颜色矩阵R，G，B，维数m3r,g,b在0 1区间连续取值，理论上颜色种类可达无穷多种matlab使用三维向量表示一种颜色，常用颜色数据见下表第48页/共78页 饱和色 0 0 0 黑色 0 0 1 兰色 0 1 0 绿色 0 1 1 浅兰 1 0 0 红色 1 0 1 粉红 1 1 0 黄色 1 1 1 白色 调和色0.5 0.5 05 灰色0.5 0 0 暗红色1 0.62 0.4 铜色0.49 1 0.8 浅绿0.49 1 0.83 宝石兰第49页/共78页（五）三维曲面图surf 三维曲面绘图函数，与网格图 看起来一样与三维网线图的区别：网线图：线条有颜色，空挡是黑色的（无颜色）曲面图：线条是黑色的，空挡有颜色（把线条之间的空挡填充颜色，沿z轴按每一网格变化第50页/共78页调用格式：surf(x,y,z)绘制三维曲面图，x,y,z 为图形坐标向量例：X,Y,Z=peaks(30)peaks为matlab自动生成的三维测试图形surf(X,Y,Z)第51页/共78页 surfc(X,Y,Z)带等高线的曲面图 X,Y,Z=peaks(30);surfc(X,Y,Z)第52页/共78页 surfl(X,Y,Z)被光照射带阴影 的曲面图X,Y,Z=peaks(30);surfl(X,Y,Z)第53页/共78页 cylinde(r,n)三维柱面绘图函数 r 为半径；n为柱面圆周等分数例：绘制三维陀螺锥面t1=0:0.1:0.9;t2=1:0.1:2;r=t1-t2+2;x,y,z=cylinder(r,30);surf(x,y,z);grid第54页/共78页 为球面等分数，缺省为20例：绘制三维球面x,y,z=sphere(30);surf(x,y,z);第55页/共78页（六）图形修饰方法图形颜色的修饰matlab 有极好的颜色表现功能，其颜色数据又构成了一维新的数据集合，也可称为四维图形colormap(MAP)色图设定函数，MAP为m3维色图矩阵图形颜色可根据需要任意生成，也可用matlab配备的色图函数第56页/共78页matlab 的色图函数：hsv 饱和值色图 gray 线性灰度色图 hot 暖色色图 cool 冷色色图 bone 兰色调灰色图 copper 铜色色图 pink 粉红色图 prism 光谱色图 jet 饱和值色图II flag 红、白、蓝交替色图第57页/共78页shading faceted 网格修饰，缺省方式第58页/共78页shading flat 去掉黑色线条，根据小方块的值确定颜色第59页/共78页shading interp 颜色整体改变，根据小方块四角的值差补过度点的值确定颜色第60页/共78页peaks(30);shading interp;colormap(hot)第61页/共78页X,Y,Z=peaks(30);surfl(X,Y,Z)shading interp;colormap(cool);axis off第62页/共78页peaks(30);colormap(hot);colorbar(horiz)figure(2);colormap(cool);第63页/共78页 图形效果修饰透视与消隐 用于网线图裁剪修饰 用于网线图、曲面图视角修饰 观察不同角度的三维视图其它修饰：a.水线修饰 b.等高线修饰第64页/共78页透视与消隐p=peaks(30);mesh(p)；hidden on第65页/共78页p=peaks(30);mesh(p);hidden off第66页/共78页裁减修饰p=peaks;p(30:40,20:30)=nan*p(30:40,20:30);surf(p)第67页/共78页p=peaks;p(30:40,20:30)=nan*p(30:40,20:30);mesh(peaks,p)第68页/共78页视角修饰(函数view(az,el)az-方位角；el-俯视角 省缺值为：az=-37.5;el=30例。观察不同视角的波峰图形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);第69页/共78页第70页/共78页其它修饰：a.水线修饰（waterfall)waterfall(peaks(30)第71页/共78页b.等高线修饰二维contour(Z,n)-绘制n条等高线C=contourc(Z,n)-计算n条等高线的坐标Clable(c)-给等高线加标注例、在二维平面上绘制peaks函数的10条等 高线contour(peaks,10);C=contourc(peaks,10);clabel(C)第72页/共78页第73页/共78页contour3(peaks,20)第74页/共78页（五）、伪彩色图pcolor 常用于以二维平面图表现三维图形的效果，用颜色表示三维图形的高度。z=peaks(30)pcolor(z)第75页/共78页（六）动画效果动画生成的步骤1.创建帧矩阵 moviein2.对动画中的每一帧生成图形，并把它们放到帧矩阵中 getframe3.从帧矩阵中回放动画第76页/共78页小结：基本绘图函数 plot,plot3,mesh,surf要求掌握以上绘图函数的用法、简单图形标注、简单颜色设定第77页/共78页感谢您的观看！第78页/共78页