matlab基础应用03二维平面绘.ppt

MATLAB程序设计入门篇二维平面绘图 2007 7 CUMCM暑期培训 3 1基本的绘图指令 Plot 最基本的绘图指令对x坐标及相对应的y坐标进行作图范例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 Plot基本绘图 1 linspace 0 2 pi 产生从0到2 且长度为100 预设值 的向量xy是对应的y坐标只给定一个向量该向量则对其索引值 Index 作图plot y 和plot 1 length y y 会得到相同的结果 Plot基本绘图 2 I 一次画出多条曲线将x及y坐标依次送入plot指令范例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 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 Plot基本绘图 3 I 若要以不同的线标 Marker 来作图范例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 Plot基本绘图 3 II Plot基本绘图 4 I 只给定一个矩阵y对矩阵y的每一个列向量 ColumnVector 作图范例3 4 plot04 m y peaks 产生一个49 49的矩阵plot y 对矩阵y的每一个行向量作图 Plot基本绘图 4 II peaks指令产生一个49 49的矩阵 代表二维函数的值plot y 直接画出49条直线类似于从侧面观看peaks函数 Plot基本绘图 5 I x和y都是矩阵plot x y 会取用y的每一个列向量和对应的x列向量作图范例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 Plot基本绘图 5 II 提示 一般情况下 MATLAB将矩阵视为列向量的集合对只能处理向量的函数 Ex max min mean 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 Plot基本绘图 6 I z是一个复数向量或矩阵plot 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 其效果等于plot real z imag z 范例3 6 plotxy06 m x randn 30 产生30 30的随机数 正态分布 矩阵z eig x 计算x的特征值plot z o gridon 画出网格线 Plot基本绘图 6 II x是一个30 30的随机数矩阵z则是x的特征值 Eigenvalue z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 基本二维绘图指令 Plot基本绘图 7 I Semilogx指令使x轴为对数刻度 对正弦函数作图范例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 Plot基本绘图 7 II X轴为对数刻度 Plot基本绘图 8 I plotyy指令画出两个刻度不同的y轴范例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 Plot基本绘图 8 II y1的刻度是在左手边y2的刻度是在右手边两边的刻度不同 Y1的刻度 Y2的刻度 3 2图形的控制 plot指令 可以接受一个控制字符串输入用以控制曲线的颜色 格式及线标使用语法plot x y CLM C 曲线的颜色 Colors L 曲线的格式 LineStyles M 曲线所用的线标 Markers 图形控制范例 1 I 用黑色点线画出正弦波每一数据点画上一个小菱形范例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 图形控制范例 1 II plot指令的曲线颜色 plot指令的曲线格式 plot指令的曲线线标 I plot指令的曲线线标 II 3 3图轴的控制 plot指令会根据坐标点自动决定图轴范围也可以使用axis指令指定图轴范围使用语法 axis xmin xmax ymin ymax xmin xmax 指定x轴的最小和最大值ymin ymax 指定y轴的最小和最大值 图轴控制范例 1 I 画出正弦波在y轴介于0和1的部份范例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 图轴控制范例 1 II inf指令 以数据点 上例 x轴的数据点 的最小和最大值取代之 图轴控制范例 2 I 指定图轴上的网格线点 Ticks 范例3 11 plotxy11 m x 0 0 1 4 pi plot x sin x sin 3 x set gca ytick 1 0 30 11 在y轴加上网格线点gridon 加上网格线 图轴控制范例 2 II gridon 加上网格线gca getcurrentaxis的简称传回目前使用中的图轴gca属HandleGraphics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 图轴控制范例 3 I 将网格线点的数字改为文字范例3 12 plotxy12 m x 0 0 1 4 pi plot x sin x sin 3 x set gca ytick 1 0 30 11 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gridon 加上网格线 图轴控制范例 3 II Subplot subplot在一个窗口产生多个图形 图轴 一般形式为subplot m n p 将窗口分为m n个区域下一个plot指令绘图于第p个区域p的算法为由左至右 一列一列 图轴控制范例 4 I 同时画出四个图于一个窗口中范例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 图轴控制范例 4 II Subplot 2 2 1 Subplot 2 2 3 Subplot 2 2 2 Subplot 2 2 4 图轴控制范例 5 I 长宽比 AspectRatio 一般图轴长宽比是窗口的长宽比可在axis指令后加不同的字符串来修改范例3 14 plotxy14 m t 0 0 1 2 pi x 3 cos t y sin t subplot 2 2 1 plot x y axisnormalsubplot 2 2 2 plot x y axissquaresubplot 2 2 3 plot x y axisequalsubplot 2 2 4 plot x y axisequaltight 图轴控制范例 5 II axisnormal axisequal axissquare axissquaretight 改变图轴长宽比的指令 改变目前图轴长宽比的指令需在plot指令之后运行才能发挥效用 改变图轴背景颜色的指令 colordef改变图轴与窗口之背景颜色先运行colordef指令 其后plot指令产生的图形才有效用 grid和box指令 画出网格线或画出图轴外围的方形 3 4加入说明文字 在图形或图轴加入说明文字 增进整体图形的可读性 说明文字范例 1 I 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 0to2 pi ylabel valuesofsin t ande x title FunctionPlotsofsin t ande x legend sin t e x 说明文字范例 1 II legend指令画出一小方块 包含每条曲线的说明 为特殊符号产生上标 下标 希腊字母 数学符号等遵循一般LaTex或TeX数学模式 说明文字范例 2 I text指令使用语法 text x y string x y 文字的起始坐标位置string 代表此文字范例3 16 plotxy16 m x 0 0 1 2 pi plot x sin x x cos x text pi 4 sin pi 4 leftarrowsin pi 4 0 707 text 5 pi 4 cos 5 pi 4 cos 5 pi 4 0 707 rightarrow HorizontalAlignment right 说明文字范例 2 II HorizontalAlignment 及 right 指示text指令将文字向右水平靠齐 gtext指令 使用语法gtext string 在图上点选一位置后 string显示在其上 gtext只能用在二维平面绘图 3 5其它平面绘图指令 各种二维绘图指令 其它平面绘图范例 1 I 已知数据的误差范围 用errorbar表示以y坐标高度20 作为做数据的误差范围范例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 其它平面绘图范例 1 II 误差范围 其它平面绘图范例 2 I fplot指令对剧烈变化处进行较密集的取样范例3 18 plotxy18 m fplot sin 1 x 0 020 2 0 020 2 是绘图范围 其它平面绘图范例 2 II 此区作较精确的取点绘图 其它平面绘图范例 3 I polar指令产生极坐标图形范例3 19 plotxy19 m theta linspace 0 2 pi r cos 4 theta polar theta r 进行极坐标绘图 其它平面绘图范例 3 II 直方图及hist指令 直方图 Histogram 对大量的数据 显示数据的分布情况和统计特性hist指令将数据依大小分成数块 将每块的个数画出 其它平面绘图范例 4 I 将10000个由randn产生的正态分布之随机数分成25块范例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 其它平面绘图范例 4 II 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 其它平面绘图范例 5 I rose指令角度 数据大小距离 数据个数以极坐标绘制表示范例3 21 plotxy21 m x 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 其它平面绘图范例 5 II 其它平面绘图范例 6 I compass指令画出以原点为起始点的向量图称为 罗盘图 范例3 22 plotxy22 m theta 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 其它平面绘图范例 6 II 范例3 23 plotxy23 m 若只有一个自变量输入z将z的实部做为x坐标