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MATLAB 程序设计入门篇 二维平面绘图 2007,7 CUMCM 暑期培训 MATLAB 程序设计入门篇：二维平面绘图NCU MCM 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.m x = 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 暑期培训 Plot基本绘图-1 nlinspace(0, 2*pi) 产生从 0 到 2 且长度为 100 ( 预设值)的向量 x ny 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 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.m x = 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 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 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.m x = 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 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 暑期培训 Plot基本绘图-4 (I) n只给定一个矩阵 y n对矩阵 y 的每一个列向量(Column Vector) 作图 n范例3-4：plot04.m y = 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 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 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.m x = peaks; y = x;% 求矩阵 x 的转置矩阵 x plot(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 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 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 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.m x = 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 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 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 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.m x = 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 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 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.m x = 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, y2 MATLAB 程序设计入门篇：二维平面绘图NCU MCM 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 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 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.m x = 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 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 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 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 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 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 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 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.m x = 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 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 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.m x = 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 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 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.m x = 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 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 暑期培训 Subplot nsubplot n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 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.m x = 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 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 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.m t = 0:0.1:2*pi; x = 3*cos(t); y = sin(t); subplot(2, 2, 1); plot(x, y); axis normal subplot(2, 2, 2); plot(x, y); axis square subplot(2, 2, 3); plot(x, y); axis equal subplot(2, 2, 4); plot(x, y); axis equal tight MATLAB 程序设计入门篇：二维平面绘图NCU MCM 暑期培训 图轴控制范例-5 (II) axis normal axis equal axis square axis square tight MATLAB 程序设计入门篇：二维平面绘图NCU MCM 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 1 axis 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 暑期培训 改变图轴背景颜色的指令 ncolordef n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 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 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 暑期培训 说明文字范例-1 (I) n范例3-15：plotxy15.m subplot(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 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 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.m x = 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 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 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 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 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.m x = 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 e MATLAB 程序设计入门篇：二维平面绘图NCU MCM 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 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.m fplot(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 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 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.m theta = 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 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 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 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.m x = 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 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