第三章数据的可视化精选文档.ppt
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1、第三章数据的可视化第三章数据的可视化本讲稿第一页,共三十三页主要内容主要内容3.1数据可视化基础数据可视化基础3.2二维图形二维图形3.3三维图形三维图形3.4常用函数的绘图常用函数的绘图3.5数据可视化的其他方面数据可视化的其他方面本讲稿第二页,共三十三页3.1 数据可视化基础数据可视化基础一、一、图形窗口图形窗口 MATLAB自动将图形画在图形窗口上,图形窗口相对于命令窗自动将图形画在图形窗口上,图形窗口相对于命令窗口是独立的窗口。图形窗口的属性由系统和口是独立的窗口。图形窗口的属性由系统和MATLAB共同控制。当共同控制。当没有图形窗口时,绘图命令将新建一个图形窗口;当已经存在一个没有图
2、形窗口时,绘图命令将新建一个图形窗口;当已经存在一个或多个图形窗口时,一般指定最后一个图形窗口作为当前图形命令或多个图形窗口时,一般指定最后一个图形窗口作为当前图形命令的输出窗口。的输出窗口。有关图形窗口的函数介绍:有关图形窗口的函数介绍:figure用默认的属性创建新的图形窗口,并将新创建的窗口用默认的属性创建新的图形窗口,并将新创建的窗口作为当前绘图窗口。作为当前绘图窗口。本讲稿第三页,共三十三页3.1 数据可视化基础数据可视化基础figure(PropertyName,PropertyValue,.)用指定的属性创建图形窗口,并将新创建的窗口作为当前绘图窗口。用指定的属性创建图形窗口,并
3、将新创建的窗口作为当前绘图窗口。其中其中PropertyName为属性名,为属性名,PropertyValue为为PropertyName属属性的值。性的值。figure(h)如果整数如果整数h不是某个已经存在的图形窗口的句柄,则创建新的图形窗不是某个已经存在的图形窗口的句柄,则创建新的图形窗口,并将口,并将h指定为新窗口的图形句柄;如果指定为新窗口的图形句柄;如果h是已经存在的图形窗口的是已经存在的图形窗口的句柄,则将图形句柄为句柄,则将图形句柄为h的图形窗口设置为当前图形窗口,的图形窗口设置为当前图形窗口,并在屏幕的最前端显示。并在屏幕的最前端显示。本讲稿第四页,共三十三页3.1 数据可视
4、化基础数据可视化基础h=figure(.)创建图形窗口,并返回其图形句柄。创建图形窗口,并返回其图形句柄。subplot(m,n,p)将当前图形窗口分为将当前图形窗口分为m行行n列个子窗口,并指定第列个子窗口,并指定第p个子窗口为当前的个子窗口为当前的绘图子窗口。子窗口序号绘图子窗口。子窗口序号p是按照行优先的次序排列的,这点和矩阵是按照行优先的次序排列的,这点和矩阵是不同的。如果不存在当前绘图窗口,则先创建一个新的绘图窗口,是不同的。如果不存在当前绘图窗口,则先创建一个新的绘图窗口,然后再划分子窗口。然后再划分子窗口。clf清除当前绘图窗口内的图形。清除当前绘图窗口内的图形。例例3.1.1本
5、讲稿第五页,共三十三页3.1 数据可视化基础数据可视化基础二、离散数据的准备二、离散数据的准备 Matlab是根据离散的数据来绘制图形的,因此调用绘图命令前要为绘是根据离散的数据来绘制图形的,因此调用绘图命令前要为绘图命令准备离散的绘图数据。图命令准备离散的绘图数据。1.离散函数离散函数如果函数为离散函数,则只需要在自变量区间内取遍所有离散如果函数为离散函数,则只需要在自变量区间内取遍所有离散点的值,从而获得离散的函数值即可。点的值,从而获得离散的函数值即可。例:对于函数例:对于函数 ,在在n=1,2,10区间我们可以用下面语句准备数据:区间我们可以用下面语句准备数据:n=1:10;%离散的自
6、变量离散的自变量n的值的值y=1./n+n+n.2;%离散的函数值离散的函数值本讲稿第六页,共三十三页3.1 数据可视化基础数据可视化基础2、连续函数、连续函数绘制连续函数的曲线,需要对连续函数的自变量取值区间进行离散采绘制连续函数的曲线,需要对连续函数的自变量取值区间进行离散采样。采样间隔越近,数据信息就越全面,绘制出的图形就越接近于连样。采样间隔越近,数据信息就越全面,绘制出的图形就越接近于连续函数。在连续函数的自变量区间取足够多的离散值,代入连续函数续函数。在连续函数的自变量区间取足够多的离散值,代入连续函数中,从而获取离散的函数值。中,从而获取离散的函数值。例:对于函数例:对于函数 在
7、在区间区间 内我们可以按下面语句准备数据内我们可以按下面语句准备数据x=linspace(0,2*pi,100);%在在 之间均匀取之间均匀取100个自变量值个自变量值y=sin(x)+cos(x);本讲稿第七页,共三十三页3.1 数据可视化基础数据可视化基础三、三、数据可视化的基本步骤数据可视化的基本步骤准备绘图需要的数据;准备绘图需要的数据;指定绘图的窗口或者区域;指定绘图的窗口或者区域;选择线型、颜色、数据点形状等绘图属性;选择线型、颜色、数据点形状等绘图属性;调用基本绘图命令;调用基本绘图命令;坐标轴控制,包括显示范围、刻度线、比例、网格线;坐标轴控制,包括显示范围、刻度线、比例、网格
8、线;标注控制,包括坐标轴名称、标题、相应文本等。标注控制,包括坐标轴名称、标题、相应文本等。其他更精确的控制,如颜色、视角、剪切和镂空等。其他更精确的控制,如颜色、视角、剪切和镂空等。本讲稿第八页,共三十三页3.2 二维图形二维图形 Matlab提供了许多绘制二维图形的函数,它们的函数名称不同,但是函数的参数定义提供了许多绘制二维图形的函数,它们的函数名称不同,但是函数的参数定义和和plot函数完全相同,本节将只介绍函数完全相同,本节将只介绍plot函数。函数。绘制二维图形的命令表绘制二维图形的命令表函数函数轴的刻度方式轴的刻度方式loglogloglog纵横轴均采用对数坐标纵横轴均采用对数坐
9、标semilogxsemilogx纵轴采用线性坐标,横轴采用对数坐标纵轴采用线性坐标,横轴采用对数坐标semilogysemilogy纵轴采用对数坐标,横轴采用线性坐标纵轴采用对数坐标,横轴采用线性坐标plotyyplotyy在图的左右两侧分别建立纵坐标轴在图的左右两侧分别建立纵坐标轴本讲稿第九页,共三十三页3.2 二维图形二维图形一、一、基本二维绘图函数基本二维绘图函数plot 功能:功能:plot是最基本的二维图形命令,它是以是最基本的二维图形命令,它是以MATLAB的内部函数形的内部函数形式出现的。式出现的。MATLAB的其他二维函数中的绝大多数是以的其他二维函数中的绝大多数是以plot
10、为基础构为基础构造的绘图命令。造的绘图命令。格式:格式:plot(y),),ploy(x,y),),plot(x1,y1,x2,y2,)【说明】【说明】(1)plot(y)若若y为实向量,则以为实向量,则以y的元素为纵坐标,以相应元素下标为横坐标,绘的元素为纵坐标,以相应元素下标为横坐标,绘制连线图。制连线图。若若y为实矩阵,则按列绘制每列元素值相对其下标的为实矩阵,则按列绘制每列元素值相对其下标的连线图,图中的曲线数等于矩阵的列数。连线图,图中的曲线数等于矩阵的列数。若若y为复矩阵,则分别以每列元素的实部和虚部为纵为复矩阵,则分别以每列元素的实部和虚部为纵横坐标绘制多条连线图。横坐标绘制多条
11、连线图。本讲稿第十页,共三十三页3.2 二维图形二维图形(2)ploy(x,y)当当y和和x为同维向量,则以为同维向量,则以x为横坐标、为横坐标、y为纵坐标绘制连线图。为纵坐标绘制连线图。若若x为向量,为向量,y是有一维和是有一维和x同维的矩阵,则绘制多条不同颜色的连线图,同维的矩阵,则绘制多条不同颜色的连线图,曲线的个数等于矩阵的另一维,曲线的个数等于矩阵的另一维,x作为这些曲线的共同横坐标。作为这些曲线的共同横坐标。若若x为矩阵,为矩阵,y为向量,情况与上面相同,只是都是以为向量,情况与上面相同,只是都是以y为共同的纵坐标。为共同的纵坐标。若若x和和y为同维实数矩阵,则以为同维实数矩阵,则
12、以x、y对应列元素为横纵坐标分别绘制曲线,对应列元素为横纵坐标分别绘制曲线,曲线条数等于矩阵的列数。曲线条数等于矩阵的列数。若若x和和y为复数矩阵时,为复数矩阵时,MATLAB将忽略虚数部分。将忽略虚数部分。本讲稿第十一页,共三十三页3.2 二维图形二维图形(3)plot(x1,y1,x2,y2,)每对每对x、y必须符合必须符合plot(x,y)中的要求,不同对之间没有影响,命)中的要求,不同对之间没有影响,命令将对每一对令将对每一对x,y绘制曲线。绘制曲线。【注意】【注意】以上的三种格式中,输入参数以上的三种格式中,输入参数x,y都可以是表达式,但表达都可以是表达式,但表达式的结果应符合上述
13、格式要求。式的结果应符合上述格式要求。例例3.2.1 本讲稿第十二页,共三十三页3.2 二维图形二维图形二、二、plot函数的绘图属性控制函数的绘图属性控制 在调用函数在调用函数plot时,可以指定线型、颜色和数据点的图标,其调时,可以指定线型、颜色和数据点的图标,其调 用格式为:用格式为:plot(x,y,color_linestyle_marker)说明说明:参数:参数color_linestyle_marker 为一个字符串,由颜色、线为一个字符串,由颜色、线型、数据点的图标组成。型、数据点的图标组成。颜色字符定义表颜色字符定义表字符定义字符定义颜颜 色色字符定义字符定义颜色颜色y yy
14、ellowyellow(黄)(黄)m mmagentamagenta(洋(洋红红)c ccyancyan(青)(青)r rredred(红红)g ggreengreen(绿绿)b bblueblue(蓝蓝)w wwhitewhite(白)(白)k kblackblack(黑)(黑)本讲稿第十三页,共三十三页3.2 二维图形二维图形字符定字符定义义线线型型字符定字符定义义线线型型-实线实线(默(默认认)-虚虚线线:点划点划线线-.-.点点连线连线nonenone无无线线数据点标记字符定义表数据点标记字符定义表字符定义字符定义数据点标记数据点标记字符定义字符定义数据点标记数据点标记字符定义字符定义
15、数据点标记数据点标记+加号加号square square 小正方形小正方形.小黑点小黑点v v勾号勾号diamonddiamond菱形菱形pentagram pentagram 五角星五角星 大于号大于号nonenone无标记无标记x x叉号叉号o o小圆圈小圆圈线型字符定义表线型字符定义表 例例3.2.2本讲稿第十四页,共三十三页3.2 二维图形二维图形三、绘图窗口的属性控制三、绘图窗口的属性控制绘图窗口的属性可以由绘图窗口的属性可以由Matlab和和Windows共同控制,通常情况下是共同控制,通常情况下是用默认的绘图属性建立绘图窗口的,用户可以通过用默认的绘图属性建立绘图窗口的,用户可以
16、通过Matlab提供的命令和提供的命令和函数来修改绘图窗口的属性。函数来修改绘图窗口的属性。1.坐标控制坐标控制可以控制坐标轴的各种属性,包括坐标轴的方向、范围、高宽比等。可以控制坐标轴的各种属性,包括坐标轴的方向、范围、高宽比等。下面的指令是常用的坐标轴控制指令。下面的指令是常用的坐标轴控制指令。axis auto使用默认的坐标轴属性使用默认的坐标轴属性axis on 显示坐标轴背景显示坐标轴背景axis off取消坐标轴背景取消坐标轴背景本讲稿第十五页,共三十三页3.2 二维图形二维图形axis(xmin,xmax,ymin,ymax)设定设定x和和y轴的坐标值范围轴的坐标值范围axis
17、equal横轴和纵轴的单位刻度相同横轴和纵轴的单位刻度相同axis square横纵和纵轴的长度相同横纵和纵轴的长度相同axis tight 把数据范围直接设置为坐标值范围把数据范围直接设置为坐标值范围axis image采用相同的单位刻度,且坐标框紧贴数据范围采用相同的单位刻度,且坐标框紧贴数据范围2.刻度设置刻度设置 缺省情况下,缺省情况下,Matlab自动在坐标范围内生成均匀的刻度,用户可以使自动在坐标范围内生成均匀的刻度,用户可以使用用set命令改变刻度值,其使用方法如下:命令改变刻度值,其使用方法如下:set(gca,Xtick,xs,Ytick,ys)其中其中xs和和ys分别是横轴
18、和纵轴的刻度行向量。分别是横轴和纵轴的刻度行向量。本讲稿第十六页,共三十三页3.2 二维图形二维图形3.栅格控制栅格控制栅格是根据显示刻度绘制的虚线分格线,可以控制是否显示栅格。栅格是根据显示刻度绘制的虚线分格线,可以控制是否显示栅格。grid on 显示栅格显示栅格grid of隐藏栅格隐藏栅格grid切换栅格的显示和隐藏切换栅格的显示和隐藏4.追加控制追加控制绘图窗口绘制图形时,可以指定绘图是是否采用追加(层叠)方式。绘图窗口绘制图形时,可以指定绘图是是否采用追加(层叠)方式。追加方式是指每次的绘图指令都不会擦去图形窗口的原有图形,只是追加方式是指每次的绘图指令都不会擦去图形窗口的原有图形
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