第四章 绘图.ppt

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1、第四章第四章 绘图绘图许春磊许春磊第四章第四章 绘图绘图4.1 二维图形二维图形4.2 三维图形三维图形4.3 slice和和movie函数函数4.4 实例实例4.5 通过鼠标对图形的操作通过鼠标对图形的操作4.6 图形句柄图形句柄4.1.1.函函数数plot1.plot1.plot的语法形式的语法形式的语法形式的语法形式4.1 二维图形二维图形plotplot有有有有7 7个输入参量，根据需要随意设置输入参量。个输入参量，根据需要随意设置输入参量。个输入参量，根据需要随意设置输入参量。个输入参量，根据需要随意设置输入参量。参量分别为：参量分别为：参量分别为：参量分别为：x x数组数组数组数组

2、y y数组数组数组数组字符串（具有线的颜色、点符号、线型）字符串（具有线的颜色、点符号、线型）字符串（具有线的颜色、点符号、线型）字符串（具有线的颜色、点符号、线型）线宽线宽线宽线宽“linewidthlinewidth”及其赋值及其赋值及其赋值及其赋值点符号大小点符号大小点符号大小点符号大小“markersizemarkersize”及其赋值及其赋值及其赋值及其赋值点符号填充颜色点符号填充颜色点符号填充颜色点符号填充颜色“markerfacecolormarkerfacecolor”及其赋值及其赋值及其赋值及其赋值点边框颜色点边框颜色点边框颜色点边框颜色“markeredgecolormar

3、keredgecolor”及其赋值及其赋值及其赋值及其赋值4.1.1.函函数数plot例如例如例如例如plot(x,y)plot(x,y)x=-2*pi:pi/20:2*pi;x=-2*pi:pi/20:2*pi;y=y=sin(xsin(x););plot(x,yplot(x,y)2.plot2.plot的的的的输入参数输入参数输入参数输入参数x=-2*pi:pi/20:2*pi;x=-2*pi:pi/20:2*pi;y=y=sin(xsin(x););plot(x,y,gplot(x,y,g)(1)(1)线的颜色线的颜色线的颜色线的颜色b blue蓝色蓝色g green绿色绿色r red红

4、色红色c cyan青色青色m magenta 紫色紫色y yellow黄色黄色 k black黑色黑色.point 点点 o circle 圆圆x x-mark+plus加号加号*star星号星号s square正方形正方形d diamond钻石钻石v triangle(down)triangle(up)triangle(right)p pentagram五角星五角星h hexagram六角星六角星x=-2*pi:pi/20:2*pi;x=-2*pi:pi/20:2*pi;y=y=sin(xsin(x););plot(x,y,oplot(x,y,o)(2)(2)数据点的设置（点符号的设置）数据

5、点的设置（点符号的设置）数据点的设置（点符号的设置）数据点的设置（点符号的设置）-实线实线-:虚线虚线-.点虚线点虚线-段虚线段虚线(none)没有线没有线x=-2*pi:pi/20:2*pi;x=-2*pi:pi/20:2*pi;y=y=sin(xsin(x););plot(x,yplot(x,y,-.),-.)(3)(3)线的表现形式线的表现形式线的表现形式线的表现形式 （线形的设置）（线形的设置）（线形的设置）（线形的设置）4.1(4)(4)点和线的其他参数点和线的其他参数点和线的其他参数点和线的其他参数LineWidth:定义线条的宽度定义线条的宽度MarkerEdgeColor:定义

6、点边框颜色的颜色定义点边框颜色的颜色MarkerFaceColor:定义点符号填充颜色定义点符号填充颜色MarkerSize:定义标记的大小定义标记的大小例题例题1 绘制正弦曲线绘制正弦曲线使用使用plot函数绘制正弦曲线，数组函数绘制正弦曲线，数组x有有30个个元素，取值范围为元素，取值范围为0,2，数组，数组y含有相含有相应的正弦值应的正弦值30个，线色为红色，线型为段个，线色为红色，线型为段点虚线，点符号为圆，线宽为点虚线，点符号为圆，线宽为2，符号大小，符号大小为为15，符号填充色为绿色，符号边框为蓝，符号填充色为绿色，符号边框为蓝色。色。例题例题1 绘制正弦曲线程序绘制正弦曲线程序%

7、Examp04001clearx=linspace(0,2*pi,30);y=sin(x);plot(x,y,ro-.,LineWidth,2,MarkerSize,15,MarkerFaceColor,g,MarkerEdgeColor,b)例题例题2 在同一窗口绘制多条曲线在同一窗口绘制多条曲线在同一窗口中绘制三条曲线，分别是正弦在同一窗口中绘制三条曲线，分别是正弦曲线、余弦曲线、正弦衰减曲线。曲线、余弦曲线、正弦衰减曲线。在另一窗口中绘制正弦衰减曲线及其边界在另一窗口中绘制正弦衰减曲线及其边界轮廓线。轮廓线。例题例题2 在同一窗口绘制多条曲线程序在同一窗口绘制多条曲线程序%Examp04

8、002-1clearx=linspace(0,6*pi,900);y1=sin(x);y2=cos(x);y3=2.*sin(x.3).*exp(-x/2);plot(x,y1,x,y2,x,y3)legend(sin(x),cos(x),damped-sine curve)EXAMP04002-2.mclearx=linspace(1,6*pi,1000);y1=2*exp(-x/5);y2=-2*exp(-x/5);y3=2.*sin(x*18).*exp(-x/5);plot(x,y1,g-,LineWidth,3);hold onplot(x,y2,g-,LineWidth,3);pl

9、ot(x,y3,r-,LineWidth,1);legend(Up outline,Down outline,Main line);hold off练习练习1绘制下面函数曲线绘制下面函数曲线参考答案参考答案clear,close allx=-3:0.01:3;y1=10./(3-4*x-2*x.2);plot(x,y1)clear,close allx=-3:0.01:3;y2=2*sin(x).*exp(-x.2);plot(x,y2)练习练习2绘制函数曲线绘制函数曲线参考答案参考答案clear,close allt=-2*pi:0.01:2*pi;x=t.2;y=5*t.3;plot(x,

10、y)练习练习3在同一窗口中画出下面两个函数的曲线在同一窗口中画出下面两个函数的曲线clear,close allx=-2*pi:0.01:2*pi;y1=0.5*x.2+sin(x);y2=4*cos(x)-0.1*sin(x).*exp(x);plot(x,y1,x,y2)4.1.2 图形参数设置图形参数设置1.坐标轴坐标轴范围设置：范围设置：a）axis(xmin xmax ymin ymax)设置坐标轴在指定的区间设置坐标轴在指定的区间b）axis auto 将当前绘图区的坐标轴范围设置为将当前绘图区的坐标轴范围设置为MATLAB自自动调整的区间动调整的区间c）axis manual 冻

11、结当前坐标轴范围，以后叠加绘图都在当冻结当前坐标轴范围，以后叠加绘图都在当前坐标轴范围内显示前坐标轴范围内显示d）axis tight 设置坐标显示范围与数据区间完全设置坐标显示范围与数据区间完全 一致一致e）axis equal 设置坐标系各坐标轴等比例显示设置坐标系各坐标轴等比例显示f）axis normal 恢复坐标系为默认设置恢复坐标系为默认设置g）axis off 关闭坐标系坐标刻度、标识符号和背景设置关闭坐标系坐标刻度、标识符号和背景设置h）axis on 打开坐标系坐标刻度、标识符号和背景设置打开坐标系坐标刻度、标识符号和背景设置2.标题标题语法格式：语法格式：title（文字文

12、字）%把把文字文字添加到添加到当前坐标系的顶部。当前坐标系的顶部。bf 黑体黑体it 斜体斜体rm 返回默认值返回默认值fontname fontname 定义字体定义字体如：如：fontname宋体宋体fontsize fontsize 定义字号定义字号如：如：fontsize 203.二维图的其他参数设置函数二维图的其他参数设置函数例题例题3 函数函数plot参数设置实例参数设置实例绘制增益正弦曲线，并设定绘制增益正弦曲线，并设定x，y和和z轴坐标轴坐标标签，添加标题，添加图例说明，在坐标标签，添加标题，添加图例说明，在坐标点（点（2，2sin(2)）处添加带有左箭头的）处添加带有左箭头的

13、“Okey”文字，同时打开网格线、坐标系文字，同时打开网格线、坐标系边框线。边框线。例题例题3 函数函数plot参数设置实例参数设置实例%EXAMP04003.mclearx=2*pi*(0:0.01:4);y=x.*sin(x);plot(x,y,LineWidth,1.5);title(Increasing Sine Curve);xlabel(alpha);ylabel(Sin(alpha);legend(sin(alpha),3);text(2,2*sin(2),leftarrow Okey!);grid onbox on例题例题4 拆分窗口函数拆分窗口函数subplot应用应用EXA

14、MP04004.mclearx=linspace(0,2*pi,60);y1=sin(x);y2=cos(x);y3=sin(x)./(cos(x)+eps);y4=sin(x);y5=cos(x)./(sin(x)+eps);y6=cos(x);subplot(2,3,2);plot(x,y2);title(cos(x)-1);axis(0,6.3,-1,1);xlabel(x);ylabel(cos(x);subplot(2,1,2);plot(x,y1);title(sin(x)-1);axis(0,6.3,-1,1);例题例题4（2）xlabel(x);ylabel(sin(x);su

15、bplot(4,3,1);plot(x,y3);title(tangent(x);axis(0,6.3,-40,40);xlabel(x);ylabel(tangent(x);subplot(4,3,4);plot(x,y4);title(sin(x)-2);axis(0,6.3,-1,1);xlabel(x);ylabel(sin(x);subplot(4,3,3);plot(x,y5);title(cotangent(x);axis(0,6.3,-40,40);xlabel(x);ylabel(cotangent(x);subplot(4,3,6);plot(x,y6);title(cos

16、(x)-2);axis(0,6.3,-1,1);xlabel(x);ylabel(cos(x);4.1.3 二维绘图的其他函数二维绘图的其他函数例题例题5 二维图实例二维图实例EXAMP04005.mclearx=(-90:10:90)*pi/180;y1=5.*x.*exp(-0.5.*x);y2=2*ones(size(x);u,v=pol2cart(x,y2);subplot(3,3,1);bar(x,y1);title(bar(x,y1);subplot(3,3,2);barh(x,y1);title(barh(x,y1);subplot(3,3,3);hist(y1);title(h

17、ist(y1);subplot(3,3,4);stairs(x,y1);例题例题5（2）title(stairs(x,y1);subplot(3,3,5);stem(x,y1);title(stem(x,y1);subplot(3,3,6);fill(x,y1,r);title(fill(x,y1);subplot(3,3,7);feather(u,v)axis equalsubplot(3,3,8);polar(x,2*sin(x);title(polar(theta,2sin(theta);subplot(3,3,9);fplot(x1*sin(x1),-pi,pi);title(fplo

18、t(x1*sin(x1);4.1.4 函数函数ezplot例题例题6 绘制绘制EXAMP04006.mclearezplot(abs(sin(x.2).*exp(3*x),0,5)4.2 三维绘图三维绘图4.2.1 函数函数plot3例题例题7 螺旋曲线螺旋曲线EXAMP04007.mcleart=linspace(0,12*pi,100);plot3(t.*sin(t),t.*cos(t),t,b-o,MarkerFaceColor,g);title(Helix)xlabel(sin(t)ylabel(cos(t)zlabel(t)grid on例题例题8 在同一窗口绘制在同一窗口绘制9条螺

19、旋曲线条螺旋曲线EXAMP04008.mcleart=linspace(0,8*pi,30);plot3(t.*sin(t),t.*cos(t),t,b-o,MarkerFaceColor,g);hold onplot3(t.*sin(t)-60,t.*cos(t),t,r-o,MarkerFaceColor,b);plot3(t.*sin(t),t.*cos(t)-60,t,b-o,MarkerFaceColor,g);plot3(t.*sin(t),t.*cos(t)+60,t,b-o,MarkerFaceColor,g);plot3(t.*sin(t)-60,t.*cos(t)+60,t

20、,r-o,MarkerFaceColor,b);plot3(t.*sin(t)-60,t.*cos(t)-60,t,r-o,MarkerFaceColor,b);plot3(t.*sin(t)+60,t.*cos(t),t,b-o,MarkerFaceColor,c);plot3(t.*sin(t)+60,t.*cos(t)-60,t,b-o,MarkerFaceColor,c);plot3(t.*sin(t)+60,t.*cos(t)+60,t,b-o,MarkerFaceColor,c);title(Helixes)xlabel(sin(t)ylabel(cos(t)zlabel(t)gr

21、id onhold off4.2.2 三维绘图的常用命令三维绘图的常用命令1.函数函数peaks2.函数函数mesh例例9 山峰网格曲面山峰网格曲面EXAMP04009.mclearz=peaks(49);mesh(z);例例10 带等高线的山峰网格曲面带等高线的山峰网格曲面EXAMP04010.mclearz=peaks(49);meshc(z);例例11 带帘幕的山峰网格曲面带帘幕的山峰网格曲面EXAMP04011.mclearz=peaks(49);meshz(z);3.函数函数surf例例12 山峰面山峰面EXAMP04012.mclearz=peaks(49);surf(z);例例1

22、3 带等高线的山峰网格曲面带等高线的山峰网格曲面EXAMP04013.mclearz=peaks(49);surfc(z);例例14 带光照的网格曲面带光照的网格曲面EXAMP04014.mclearz=peaks(49);surfl(z);4.函数函数waterfall例例15 山峰瀑布线曲面山峰瀑布线曲面EXAMP04015.mclearz=peaks(49);waterfall(z);5.函数函数contour例例16 山峰等高线山峰等高线EXAMP04016.mclearz=peaks(49);contour(z);6.函数函数quiver例例17 山峰矢量图山峰矢量图EXAMP040

23、17.mclearx,y,z=peaks(30);px,py=gradient(z,2,1.5);contour(x,y,z,15);hold onquiver(x,y,px,py);hold off;axis image4.2.3 三维图形的属性设置三维图形的属性设置1.函数函数colormapcolormap（MAP），），MAP有：有：jet,hsv,hot,cool,spring,autumn,winter,gray,bone,copper,pink,lines.2.函数函数shading例例18 绘制具有图书效果的山峰曲面绘制具有图书效果的山峰曲面EXAMP04018.mclearz

24、=peaks(100);surf(z);shading interpcolormap(hsv)colorbar3.函数函数material4.函数函数lighting例例19 具有特定光效果的椭球体具有特定光效果的椭球体EXAMP04019.mclearx,y,z=ellipsoid(0,0,0,5,3,1);surf(x,y,z);material metallighting phongaxis equalshading interp5.函数函数spinmap6.函数函数view例例20 绚丽的花瓶绚丽的花瓶EXAMP04020.mcleart=0:pi/50:2*pi;x,y,z=cyli

25、nder(2+sin(t),100);surf(x,y,z)shading interpmaterial metalaxis squareview(-20,-20,11)spinmap(10,1);7.函数函数hidden例例21 球的透视与非透视图球的透视与非透视图EXAMP04021.mclearx,y,z=sphere(20);subplot(2,2,1);mesh(x,y,z);axis equalsubplot(2,2,2);mesh(x,y,z);hidden offaxis equal7.函数函数hidden（2）subplot(2,2,3);surf(x,y,z);shadin

26、g flataxis equalsubplot(2,2,4);surf(x,y,z);shading interpcolormap jetaxis equal4.3 函数函数slice和和movie4.3.1 函数函数slice例例22 平面和非平面剖面图平面和非平面剖面图EXAMP04022.mclearx,y,z=meshgrid(-2:.2:2,-2:.25:2,-2:.16:2);v=x.*exp(-x.2-y.2-z.2);xslice=-1.2,.8,2;yslice=2;zslice=-2,0;subplot(2,1,1);slice(x,y,z,v,xslice,yslice,

27、zslice)colormap hsvshading interpsubplot(2,1,2);xsp,ysp,zsp=sphere;slice(x,y,z,v,-2,0,2,2,-2)for i=-3:.2:3hsp=surface(xsp+i,ysp,zsp);rotate(hsp,1 0 0,90)xd=get(hsp,XData);yd=get(hsp,YData);zd=get(hsp,ZData);delete(hsp)hold onhslicer=slice(x,y,z,v,xd,yd,zd);axis tight xlim(-3,3)view(-10,35)drawnowdel

28、ete(hslicer)hold off shading interpend例例23 绚丽的光学效果图绚丽的光学效果图EXAMP04023.mclearclf;X,Y,Z,V=flow;x1=min(min(min(X);x2=max(max(max(X);y1=min(min(min(Y);y2=max(max(max(Y);z1=min(min(min(Z);z2=max(max(max(Z);sx=linspace(x1+1.2,x2,5);sy=0;sz=0;slice(X,Y,Z,V,sx,sy,sz);view(-33,36);shading interp;colormap hsv

29、;alpha(color)alphamap(rampdown)alphamap(increase,.1)Colorbaraxis off4.3.2函数函数movie例例24 膨胀的球膨胀的球EXAMP04024.mclearclf;x,y,z=sphere(50);m=moviein(60);n=1;for i=linspace(1,1.5,60)surf(i*x,i*y,i*z);%Record the movie.m(:,n)=getframe;axis tight n=n+1;endmovie(m,1,40)（1）鼓动的山峰）鼓动的山峰z=peaks;surf(z);axis tight

30、set(gca,nextplot,replacechildren);for j=1:20 surf(sin(2*pi*j/20)*z,z)F(j)=getframe;endmovie(F,10)4.4 实例实例4.4.1布朗运动布朗运动EXAMP04025.mclearclf;n=100;s=0.005;x=rand(n,1)-0.5;y=rand(n,1)-0.5;h=plot(x,y,o);axis(-1 1-1 1);axis square;grid offset(h,EraseMode,Xor,MarkerSize,5,MarkerFaceColor,g);for i=linspace

31、(1,10,5000)drawnow x=x+s*randn(n,1);y=y+s*randn(n,1);set(h,XData,x,YData,y);end4.4.2 相干波相干波EXAMP04026.mclearclf;A0=0.3;w=4;v=1;a=4;x,y=meshgrid(-4*pi:pi/20:4*pi,-4*pi:pi/20:4*pi);r1=sqrt(x-a).2+y.2);r2=sqrt(x+a).2+y.2);t=0:0.1:10;for ii=1:41 z=A0./r1.*cos(w.*(t(ii)-r1./v)+A0./r2.*cos(w.*(t(ii)-r2./v

32、);surf(x,y,z);colormap winter;axis tight;shading interp;view(180,90);axis(-15,15,-15,15,-0.1,0.1);axis off m(ii)=getframe;endmovie(m,5)4.4.3透视的面透视的面例例27透视的峰面透视的峰面EXAMP04027.mclearclf;x=peaks(50);x(20:30,15:25)=NaN;surf(x)axis tightcolormap(cool);shading interp4.4.4透视图透视图例例28 透视图透视图EXAMP04028.mclearc

33、lf;x,y,z=sphere(35);x1=15*x;y1=15*y;z1=15*z;x2=20*x;y2=20*y;z2=20*z;surf(10*x,10*y,10*z);shading interpmaterial metallighthold onmesh(x1,y1,z1);colormap hsvmesh(x2,y2,z2);hold offhidden offaxis squareaxis off例例29 撕开的透视图撕开的透视图EXAMP04029.mclearclf;x,y,z=sphere(50);z1=z;z1(:,3:13)=NaN;surf(1.5*x,1.5*y,

34、1.5*z)xlabel(x);ylabel(y);zlabel(z);shading interpmaterial dulllight;hold onmesh(2*x,2*y,2*z1);mesh(3*x,3*y,3*z1);hidden offaxis equalhold offaxis off4.4.5能流图能流图例例4.30 圆形波导中的能流图圆形波导中的能流图4.5 鼠标对图形的操作鼠标对图形的操作4.6 图形句柄图形句柄4.6.1图形窗口图形窗口-figure4.6.2核心对象核心对象例例32 对一正弦曲线进行设置对一正弦曲线进行设置EXAMP04032.mclearclcf1=f

35、igure;set(f1,Color,g)x=0:pi/230:2*pi;y=sin(x);axes1=axes;set(axes1,position,0.2,0.15,0.6,0.7)line1=plot(x,y);t1=text(149*pi/230,sin(149*pi/230),My God!);hold onplot(149*pi/230,sin(149*pi/230),ro);hold offtitle1=title(Sine Curve);set(title1,Color,r);set(title1,FontWeight,bold,FontSize,20)set(axes1,Fo

36、ntWeight,bold,FontSize,15)set(axes1,XTick,0,3*pi/2)set(axes1,XColor,1,0,0)set(axes1,YColor,0,0,1)set(axes1,Color,0.5,1,1)set(t1,FontSize,12)set(line1,LineWidth,2)axis(0,pi*2,-1,1)例例33 设置画图属性设置画图属性EXAMP04033.mclearclcf1=figure;set(f1,Color,0.9,1,1)axes1=axes;set(axes1,Position,0.1,0.5,0.4,0.4)z=peaks

37、(50);surf1=surf(z);title1=title(Surface of Peaks);set(title1,Color,b)set(title1,FontWeight,bold,FontSize,15)shading interpset(axes1,Color,0.95,1,1)light1=light(Position,5,0,2,Style,infinite);material shinyx1=xlabel(x);y1=ylabel(y);z1=zlabel(z);set(x1,FontSize,12,Color,r,FontWeight,bold);set(y1,FontS

38、ize,12,Color,r,FontWeight,bold);set(z1,FontSize,12,Color,r,FontWeight,bold);set(axes1,XColor,r,YColor,r,ZColor,r);set(axes1,YTick,0,20,40,XTick,0,20,40)axes2=axes;set(axes2,Position,0.5,0.1,0.4,0.4);A=imread(C:Documents and SettingsAdministratorrb010901_3.jpg,JPEG);image2=image(A);title2=title(Water

39、 Lilies);set(title2,Color,g,FontSize,15,FontWeight,bold,BackGround,r);set(axes2,XColor,b,YColor,b);set(axes2,XTick,0,200,400,600,800,YTick,0,200,400,600);light2=light(Position,5,0,0);material shiny;axes3=axes;set(axes3,Position,0.6,0.65,0.3,0.3);x3=0 0;0 1;1 1;y3=1 1;2 2;2 1;z3=1 1;1 1;1 1;tcolor(1,

40、1,1:3)=0 1 1;tcolor(1,2,1:3)=0 0 1;patch(x3,y3,z3,tcolor)axes4=axes;set(axes4,Position,0.1,0.1,0.3,0.3);x4=0 1 1 2;1 1 2 2;0 0 1 1;y4=1 1 1 1;1 0 1 0;0 0 0 0;z4=1 1 1 1;1 0 1 0;0 0 0 0;c4=0.5000 0.8000 0.8000 0.5000;0.8000 0.5000 0.5000 0.1667;0.3330 0.3330 0.5000 0.5000;fill3(x4,y4,z4,c4)colorbar例例34 球谐函数图球谐函数图EXAMP04034.m例例35 图像图像例例36 鼓动的鼓动的L型膜型膜4.6.3 注释对象注释对象