MATLAB二维平面绘图教程.ppt

MATLAB 程序设计入门篇二维平面绘图CUMCM CUMCM 暑期培训暑期培训MATLAB 程序设计入门篇：二维平面绘图NCU MCM NCU MCM 暑期培训暑期培训3-1 基本的绘图指令nPlot:最基本的绘图指令n对 x 坐标及相对应的 y 坐标进行作图n范例3-1：plotxy01.mx=linspace(0,2*pi,100);%在 0 到 2 间，等分取 100 个点y=sin(x);%计算 x 的正弦函数值plot(x,y);%进行二维平面描点作图MATLAB 程序设计入门篇：二维平面绘图NCU MCM NCU MCM 暑期培训暑期培训Plot基本绘图-1nlinspace(0,2*pi)产生从 0 到 2 且长度为 100(预设值)的向量 xny 是对应的 y 坐标n只给定一个向量n该向量则对其索引值(Index)作图nplot(y)和plot(1:length(y),y)会得到相同的结果 MATLAB 程序设计入门篇：二维平面绘图NCU MCM NCU MCM 暑期培训暑期培训Plot基本绘图-2(I)n一次画出多条曲线n将 x 及 y 坐标依次送入plot 指令n范例3-2：plotxy02.mx=linspace(0,2*pi，100);%在 0 到 2 间，等分取 100 个点，100为系统的默认值plot(x,sin(x),x,cos(x),x,sin(x)+cos(x);%进行多条曲线描点作图MATLAB 程序设计入门篇：二维平面绘图NCU MCM NCU MCM 暑期培训暑期培训Plot基本绘图-2(II)Plot(x,sin(x),x,cos(x),x,sin(x)+cos(x);画出多条曲线时，会自动轮换曲线颜色 MATLAB 程序设计入门篇：二维平面绘图NCU MCM NCU MCM 暑期培训暑期培训Plot基本绘图-3(I)n若要以不同的线标(Marker)来作图n范例3-3：plotxy03.mx=linspace(0,2*pi);%在 0 到 2 间，等分取 100 个点plot(x,sin(x),o,x,cos(x),x,x,sin(x)+cos(x),*);MATLAB 程序设计入门篇：二维平面绘图NCU MCM NCU MCM 暑期培训暑期培训Plot基本绘图-3(II)MATLAB 程序设计入门篇：二维平面绘图NCU MCM NCU MCM 暑期培训暑期培训Plot基本绘图-4(I)n只给定一个矩阵 yn对矩阵 y 的每一个列向量(Column Vector)作图n范例3-4：plot04.my=peaks;%产生一个 4949 的矩阵plot(y);%对矩阵 y 的每一个行向量作图MATLAB 程序设计入门篇：二维平面绘图NCU MCM NCU MCM 暑期培训暑期培训Plot基本绘图-4(II)npeaks 指令产生一个4949的矩阵，代表二维函数的值nplot(y)直接画出 49 条直线n类似于从侧面观看 peaks 函数MATLAB 程序设计入门篇：二维平面绘图NCU MCM NCU MCM 暑期培训暑期培训Plot基本绘图-5(I)nx 和 y 都是矩阵nplot(x,y)会取用 y 的每一个列向量和对应的 x 列向量作图n范例3-5：plotxy05.mx=peaks;y=x;%求矩阵 x 的转置矩阵 xplot(x,y);%取用矩阵 y 的每一行向量，与对应矩阵 x%的每一个行向量作图MATLAB 程序设计入门篇：二维平面绘图NCU MCM NCU MCM 暑期培训暑期培训Plot基本绘图-5(II)MATLAB 程序设计入门篇：二维平面绘图NCU MCM NCU MCM 暑期培训暑期培训提示n一般情况下，MATLAB 将矩阵视为列向量的集合n对只能处理向量的函数(Ex:max、min、mean)n给定一个矩阵，函数会对矩阵的列向量一一进行处理或运算MATLAB 程序设计入门篇：二维平面绘图NCU MCM NCU MCM 暑期培训暑期培训Plot基本绘图-6(I)nz 是一个复数向量或矩阵nplot(z)将 z 的实部(即 real(z)和虚部(即 imag(z)当成 x 坐标和 y 坐标来作图，n其效果等于 plot(real(z),imag(z)n范例3-6：plotxy06.mx=randn(30);%产生 3030 的随机数(正态分布)矩阵z=eig(x);%计算 x 的特征值plot(z,o)grid on%画出网格线MATLAB 程序设计入门篇：二维平面绘图NCU MCM NCU MCM 暑期培训暑期培训Plot基本绘图-6(II)nx 是一个 3030 的随机数矩阵nz 则是 x 的特征值(Eigenvalue)nz 是复数向量，且每一个复数都和其共轭复数同时出现，因此画出的图是上下对称MATLAB 程序设计入门篇：二维平面绘图NCU MCM NCU MCM 暑期培训暑期培训基本二维绘图指令指令说明Plotx 轴和 y 轴均为线性刻度(Linear Scale)loglogx 轴和 y 轴均为对数刻度(Logarithmic Scale)semilogxx 轴为对数刻度，y 轴为线性刻度semilogyx 轴为线性刻度，y 轴为对数刻度plotyy画出两个刻度不同的y轴MATLAB 程序设计入门篇：二维平面绘图NCU MCM NCU MCM 暑期培训暑期培训Plot基本绘图-7(I)nSemilogx指令n使 x 轴为对数刻度，对正弦函数作图n范例plotxy07.mx=linspace(0,8*pi);%在 0 到 8 间，等分取 100 个点semilogx(x,sin(x);%使 x 轴为对数刻度，并对其正弦函数作图MATLAB 程序设计入门篇：二维平面绘图NCU MCM NCU MCM 暑期培训暑期培训Plot基本绘图-7(II)X轴为对数刻度MATLAB 程序设计入门篇：二维平面绘图NCU MCM NCU MCM 暑期培训暑期培训Plot基本绘图-8(I)nplotyy 指令n画出两个刻度不同的 y 轴n范例3-8：plotxy08.mx=linspace(0,2*pi);%在 0 到 2 间，等分取 100 个点y1=sin(x);y2=exp(-x);plotyy(x,y1,x,y2);%画出两个刻度不同的 y 轴，分别是 y1,y2MATLAB 程序设计入门篇：二维平面绘图NCU MCM NCU MCM 暑期培训暑期培训Plot基本绘图-8(II)ny1 的刻度是在左手边ny2 的刻度是在右手边n两边的刻度不同Y1的刻度Y2的刻度MATLAB 程序设计入门篇：二维平面绘图NCU MCM NCU MCM 暑期培训暑期培训3-2 图形的控制nplot 指令，可以接受一个控制字符串输入n用以控制曲线的颜色、格式及线标n使用语法plot(x,y,CLM)nC：曲线的颜色(Colors)nL：曲线的格式(Line Styles)nM：曲线所用的线标(Markers)MATLAB 程序设计入门篇：二维平面绘图NCU MCM NCU MCM 暑期培训暑期培训图形控制范例-1(I)n用黑色点线画出正弦波n每一数据点画上一个小菱形n范例3-9：plotxy09.mx=0:0.5:4*pi;%x 向量的起始与结束元素为 0 及 4 ，%0.5为各元素相差值y=sin(x);plot(x,y,k:diamond)%其中k代表黑色，：代表点%线，而diamond 则指定菱形为曲%线的线标MATLAB 程序设计入门篇：二维平面绘图NCU MCM NCU MCM 暑期培训暑期培训图形控制范例-1(II)MATLAB 程序设计入门篇：二维平面绘图NCU MCM NCU MCM 暑期培训暑期培训plot 指令的曲线颜色 Plot指令的曲线颜色字符串曲线颜色RGB值b蓝色(Blue)(0,0,1)c青蓝色(Cyan)(0,1,1)g绿色(Green)(0,1,0)k黑色(Black)(0,0,0)m紫黑色(Magenta)(1,0,1)r红色(Red)(1,0,0)w白色(1,1,1)y黄色(Yellow)(1,1,0)MATLAB 程序设计入门篇：二维平面绘图NCU MCM NCU MCM 暑期培训暑期培训plot 指令的曲线格式 plot 指令的曲线格式字符串曲线格式-实线(预设值)-虚线：点线-.点虚线MATLAB 程序设计入门篇：二维平面绘图NCU MCM NCU MCM 暑期培训暑期培训plot 指令的曲线线标(I)plot 指令的曲线线标字符串曲线符号符号O圆形+加号X叉号*星号.点号朝上三角形V朝下三角形MATLAB 程序设计入门篇：二维平面绘图NCU MCM NCU MCM 暑期培训暑期培训plot 指令的曲线线标(II)plot 指令的曲线线标字符串曲线符号符号朝右三角形朝左三角形square方形diamond菱形pentagram五角星形hexagram六角星形None无符号(预设值)MATLAB 程序设计入门篇：二维平面绘图NCU MCM NCU MCM 暑期培训暑期培训3-3 图轴的控制nplot 指令会根据坐标点自动决定图轴范围n也可以使用 axis 指令指定图轴范围n使用语法：axis(xmin,xmax,ymin,ymax)nxmin,xmax：指定 x 轴的最小和最大值nymin,ymax：指定 y 轴的最小和最大值MATLAB 程序设计入门篇：二维平面绘图NCU MCM NCU MCM 暑期培训暑期培训图轴控制范例-1(I)n画出正弦波在 y 轴介于 0 和 1 的部份n范例3-10：plotxy10.mx=0:0.1:4*pi;%起始与结束元素为 0 及 4，0.1 为间隔步长y=sin(x);plot(x,y);axis(-inf,inf,0,1);%画出正弦波 y 轴介于 0 和 1 的部份MATLAB 程序设计入门篇：二维平面绘图NCU MCM NCU MCM 暑期培训暑期培训图轴控制范例-1(II)ninf指令：n以数据点(上例：x 轴的数据点)的最小和最大值取代之MATLAB 程序设计入门篇：二维平面绘图NCU MCM NCU MCM 暑期培训暑期培训图轴控制范例-2(I)n指定图轴上的网格线点(Ticks)n范例3-11：plotxy11.mx=0:0.1:4*pi;plot(x,sin(x)+sin(3*x)set(gca,ytick,-1-0.3 0.1 1);%在 y 轴加上网格线点grid on%加上网格线MATLAB 程序设计入门篇：二维平面绘图NCU MCM NCU MCM 暑期培训暑期培训图轴控制范例-2(II)ngrid on：加上网格线ngca：nget current axis的简称n传回目前使用中的图轴ngca属Handle Graphics的指令，第七章会有更详细的说明 使用者加入的网格线点和文字MATLAB 程序设计入门篇：二维平面绘图NCU MCM NCU MCM 暑期培训暑期培训图轴控制范例-3(I)n将网格线点的数字改为文字n范例3-12：plotxy12.mx=0:0.1:4*pi;plot(x,sin(x)+sin(3*x)set(gca,ytick,-1-0.3 0.1 1);%改变网格线点set(gca,yticklabel,极小,临界值,崩溃值,极大);%改变网格线点的文字grid on%加上网格线MATLAB 程序设计入门篇：二维平面绘图NCU MCM NCU MCM 暑期培训暑期培训图轴控制范例-3(II)MATLAB 程序设计入门篇：二维平面绘图NCU MCM NCU MCM 暑期培训暑期培训Subplotnsubplotn在一个窗口产生多个图形(图轴)n一般形式为subplot(m,n,p)n将窗口分为 m n 个区域n下一个 plot 指令绘图于第 p 个区域np 的算法为由左至右，一列一列MATLAB 程序设计入门篇：二维平面绘图NCU MCM NCU MCM 暑期培训暑期培训图轴控制范例-4(I)n同时画出四个图于一个窗口中n范例3-13：plotxy13.mx=0:0.1:4*pi;subplot(2,2,1);plot(x,sin(x);%此为左上角图形subplot(2,2,2);plot(x,cos(x);%此为右上角图形subplot(2,2,3);plot(x,sin(x).*exp(-x/5);%此为左下角图形subplot(2,2,4);plot(x,x.2);%此为右下角图形MATLAB 程序设计入门篇：二维平面绘图NCU MCM NCU MCM 暑期培训暑期培训图轴控制范例-4(II)Subplot(2,2,1)Subplot(2,2,3)Subplot(2,2,2)Subplot(2,2,4)MATLAB 程序设计入门篇：二维平面绘图NCU MCM NCU MCM 暑期培训暑期培训图轴控制范例-5(I)n长宽比(Aspect Ratio)n一般图轴长宽比是窗口的长宽比n可在 axis 指令后加不同的字符串来修改n范例3-14：plotxy14.mt=0:0.1:2*pi;x=3*cos(t);y=sin(t);subplot(2,2,1);plot(x,y);axis normalsubplot(2,2,2);plot(x,y);axis squaresubplot(2,2,3);plot(x,y);axis equalsubplot(2,2,4);plot(x,y);axis equal tightMATLAB 程序设计入门篇：二维平面绘图NCU MCM NCU MCM 暑期培训暑期培训图轴控制范例-5(II)axis normalaxis equalaxis squareaxis square tightMATLAB 程序设计入门篇：二维平面绘图NCU MCM NCU MCM 暑期培训暑期培训改变图轴长宽比的指令n改变目前图轴长宽比的指令n需在 plot 指令之后运行才能发挥效用指令说明axis normal使用预设长宽比(等于图形长宽比)axis square长宽比例为 1axis equal长宽比例不变，但两轴刻度一致axis equal tight两轴刻度比例一致，且图轴贴紧图形axis image两轴刻度比例一致(适用于影像显示)MATLAB 程序设计入门篇：二维平面绘图NCU MCM NCU MCM 暑期培训暑期培训改变图轴背景颜色的指令ncolordefn改变图轴与窗口之背景颜色n先运行 colordef 指令，其后 plot 指令产生的图形才有效用指令说明colordef white图轴背景为白色，窗口背景为浅灰色colordef black图轴背景为黑色，窗口背景为暗灰色colordef none图轴背景为黑色，窗口背景为黑色(这是 MATLAB 第 4 版的预设值)MATLAB 程序设计入门篇：二维平面绘图NCU MCM NCU MCM 暑期培训暑期培训grid 和 box 指令n画出网格线或画出图轴外围的方形指令说明grid on画出网格线grid off取消网格线box on画出图轴的外围长方形box off取消图轴的外围长方形MATLAB 程序设计入门篇：二维平面绘图NCU MCM NCU MCM 暑期培训暑期培训3-4 加入说明文字n在图形或图轴加入说明文字，增进整体图形的可读性指令说明title图形的标题xlabelx 轴的说明ylabely 轴的说明zlabelz 轴的说明(适用于立体绘图)legend多条曲线的说明text在图形中加入文字gtext使用鼠标决定文字的位置MATLAB 程序设计入门篇：二维平面绘图NCU MCM NCU MCM 暑期培训暑期培训说明文字范例-1(I)n范例3-15：plotxy15.msubplot(1,1,1);x=0:0.1:2*pi;y1=sin(x);y2=exp(-x);plot(x,y1,-*,x,y2,:o);xlabel(t=0 to 2pi);ylabel(values of sin(t)and e-x)title(Function Plots of sin(t)and e-x);legend(sin(t),e-x);MATLAB 程序设计入门篇：二维平面绘图NCU MCM NCU MCM 暑期培训暑期培训说明文字范例-1(II)nlegend 指令n画出一小方块，包含每条曲线的说明n为特殊符号n产生上标、下标、希腊字母、数学符号等n遵循一般 LaTex 或 TeX数学模式MATLAB 程序设计入门篇：二维平面绘图NCU MCM NCU MCM 暑期培训暑期培训说明文字范例-2(I)ntext指令n使用语法：text(x,y,string)nx、y：文字的起始坐标位置nstring：代表此文字n范例3-16：plotxy16.mx=0:0.1:2*pi;plot(x,sin(x),x,cos(x);text(pi/4,sin(pi/4),leftarrow sin(pi/4)=0.707);text(5*pi/4,cos(5*pi/4),cos(5pi/4)=-0.707rightarrow,HorizontalAlignment,right);MATLAB 程序设计入门篇：二维平面绘图NCU MCM NCU MCM 暑期培训暑期培训说明文字范例-2(II)nHorizontalAlignment及right指示 text 指令将文字向右水平靠齐MATLAB 程序设计入门篇：二维平面绘图NCU MCM NCU MCM 暑期培训暑期培训gtext指令n使用语法gtext(string)n在图上点选一位置后，string 显示在其上。ngtext 只能用在二维平面绘图 MATLAB 程序设计入门篇：二维平面绘图NCU MCM NCU MCM 暑期培训暑期培训3-5 其它平面绘图指令n各种二维绘图指令指令说明errorbar在曲线加上误差范围fplot、ezplot较精确的函数图形polar、ezpolar极坐标图形hist直角坐标质方图(累计图)rose极坐标质方图(累计图)compass罗盘图feather羽毛图area面积图(第五章特殊图形介绍)stairs阶梯图(第五章特殊图形介绍)MATLAB 程序设计入门篇：二维平面绘图NCU MCM NCU MCM 暑期培训暑期培训其它平面绘图范例-1(I)n已知数据的误差范围，用 errorbar 表示n以 y 坐标高度 20%作为做数据的误差范围n范例3-17：plotxy17.mx=linspace(0,2*pi,30);%在 0 到 2间，等分取 30 个点y=sin(x);e=y*0.2;errorbar(x,y,e)%图形上加上误差范围 eMATLAB 程序设计入门篇：二维平面绘图NCU MCM NCU MCM 暑期培训暑期培训其它平面绘图范例-1(II)误差范围MATLAB 程序设计入门篇：二维平面绘图NCU MCM NCU MCM 暑期培训暑期培训其它平面绘图范例-2(I)nfplot 指令n对剧烈变化处进行较密集的取样n范例3-18：plotxy18.mfplot(sin(1/x),0.02 0.2);%0.02 0.2是绘图范围MATLAB 程序设计入门篇：二维平面绘图NCU MCM NCU MCM 暑期培训暑期培训其它平面绘图范例-2(II)此区作较精确的取点绘图MATLAB 程序设计入门篇：二维平面绘图NCU MCM NCU MCM 暑期培训暑期培训其它平面绘图范例-3(I)npolar 指令n产生极坐标图形n范例3-19：plotxy19.mtheta=linspace(0,2*pi);r=cos(4*theta);polar(theta,r);%进行极坐标绘图MATLAB 程序设计入门篇：二维平面绘图NCU MCM NCU MCM 暑期培训暑期培训其它平面绘图范例-3(II)MATLAB 程序设计入门篇：二维平面绘图NCU MCM NCU MCM 暑期培训暑期培训直方图及hist指令n直方图(Histogram)n对大量的数据，显示数据的分布情况和统计特性nhist指令n将数据依大小分成数块，将每块的个数画出MATLAB 程序设计入门篇：二维平面绘图NCU MCM NCU MCM 暑期培训暑期培训其它平面绘图范例-4(I)n将 10000 个由 randn 产生的正态分布之随机数分成 25 块n范例3-20：plotxy20.mx=randn(10000,1);%产生 10000 个正态分布随机数hist(x,25);%绘出直方图，显示 x 数据的分布情%况和统计特性，数字 25 代表数据依%大小分块的块数，即是指方图内长条%的个数set(findobj(gca,type,patch),edgecolor,w);%将长条%图的边缘设定成白色MATLAB 程序设计入门篇：二维平面绘图NCU MCM NCU MCM 暑期培训暑期培训其它平面绘图范例-4(II)n直方图逼近随机数的概率分布函数，且数据量越大时，逼近程度越高MATLAB 程序设计入门篇：二维平面绘图NCU MCM NCU MCM 暑期培训暑期培训其它平面绘图范例-5(I)nrose指令n角度：数据大小n距离：数据个数n以极坐标绘制表示n范例3-21：plotxy21.mx=randn(5000,1);%产生 5000 个正态分布的随机数rose(x);%x 数据大小为角度，x 数据个数为距离，%以绘制类似玫瑰花瓣的极坐标直方图 MATLAB 程序设计入门篇：二维平面绘图NCU MCM NCU MCM 暑期培训暑期培训其它平面绘图范例-5(II)MATLAB 程序设计入门篇：二维平面绘图NCU MCM NCU MCM 暑期培训暑期培训其它平面绘图范例-6(I)ncompass 指令n画出以原点为起始点的向量图n称为罗盘图n范例3-22：plotxy22.mtheta=linspace(0,2*pi,50);rho=sin(0.5*theta);x,y=pol2cart(theta,rho);%由极坐标转换至直角坐标compass(x,y);%画出以原点为向量起始点%的罗盘图MATLAB 程序设计入门篇：二维平面绘图NCU MCM NCU MCM 暑期培训暑期培训其它平面绘图范例-6(II)n范例3-23：plotxy23.mn若只有一个自变量输入zn将 z 的实部做为 x 坐标，将 z 的虚部做为 y 坐标，再进行作图ncompass(z)即等效于 compass(real(z),imag(z)n上述四列程序码可简化theta=linspace(0,2*pi,50);compass(sin(0.5*theta).*exp(j*theta);MATLAB 程序设计入门篇：二维平面绘图NCU MCM NCU MCM 暑期培训暑期培训其它平面绘图范例-7(I)n羽毛图n起始点是(k,0)，k=1n，其中 n 是向量个数n范例3-24：plotxy24.mtheta=linspace(0.2*pi,50);rho=10;x,y=pol2cart(theta,rho);%由极坐标转换至直角坐标feather(x,y);%绘制羽毛图MATLAB 程序设计入门篇：二维平面绘图NCU MCM NCU MCM 暑期培训暑期培训其它平面绘图范例-8(I)