matlab数据和函数的可视化教学课件PPT.pptVIP

1 第4章数据和函数的可视化二维图形的绘制三维图形的绘制 2 4 1二维图形的绘制4 1 1基本绘图命令在MATLAB中 plot是绘制二维图形的最基本函数 它针对向量或矩阵的列绘制曲线 在使用plot之前 必须首先定义好曲线上每一点的x及y坐标 plot命令有以下使用格式 1 plot x y 以x元素为横坐标 y元素为纵坐标绘制曲线 2 plot x1 y1 x2 y2 绘制多条曲线 3 例 绘制正弦波型 t 0 0 1 2 pi y sin t plot t y 4 例 绘制正弦和余弦波形 t 0 0 1 2 pi y1 sin t y2 cos t plot t y1 t y2 5 3 plot x 当x为一向量时 以x元素的值为纵坐标 x的序号为横坐标绘制曲线 1 如果x为实数向量 其元素个数为m 则plot x 等价于plot y x y 1 m 例 x 13639 plot x 6 2 如果x为实数矩阵 则把x按列方向分解为几个列向量 分别进行绘制 x 123 567 123 plot x 1 5 1 2 6 2 3 7 3 7 3 如果x为一复数向量 plot x 等价plot real x imag x a 1 2i4 3i2 6i 2 3i3 8i2 3 3i plot a 1 2 2 3 4 3 3 8 2 3 3 2 6 8 4 1 2曲线的色彩 线型和数据点形plot x y s 绘制不同色彩 线型和数据点形的图形 其中s为一个字符串 1 色彩和线型 默认设置 曲线一律用 实线线型 不同曲线将按色彩的前7种颜色循环着色 依次为蓝 绿 红 青 红紫 黄 黑等 9 2 数据点形 10 例 用不同的颜色和线型绘制曲线 x 0 0 1 2 pi y1 sin x y2 cos x plot x y1 b x y2 gh 绿色六角形 11 4 1 3设置坐标轴和文字标注1 设置坐标轴 12 2 设置分格线和坐标框 1 使用grid命令显示分格线gridon 画出分格线gridoff 不画分格线grid 是否画分格线的切换指令 2 使用box命令显示坐标框boxon 使当前坐标框呈封闭形状boxoff 使当前坐标框呈开启形状box 在以上命令间切换 13 gridonboxon gridoffboxoff 14 3 文字标注 1 添加图名title 图形标题 2 添加坐标轴名xlabel x轴标记 ylabel y轴标记 3 添加图例legend s pos legendoff 擦除当前图中的图例说明 s为图例中的文字注释 pos表示图例在图中的位置的指令符 pos有1 2 3 4 0 1共六种选项 其中1是默认 15 例 文字标注例题 x linspace 5 5 100 y1 100 sin x y2 x 4 22 x 2 6 x 10 plot x y1 x y2 title 文字标注例题 xlabel x的取值范围 ylabel y的值 legend sinx x 4 22x 2 6x 10 16 17 4 添加文字注释text X 文字注释 在坐标 X Y 坐标处添加文字注释gtext 文字注释 利用鼠标添加文字注释 例 x 0 0 1 2 pi y sin x plot x y text pi sin pi y sinx 18 19 4 1 4多窗口绘制1 同一窗口多个子图subplot m n p 将当前图形窗口分成m n个绘图区 即每行n个 共m行 区号按行优先编号 且选定第p个区为当前活动区 2 多个图形窗口figure n 产生新的图形窗口 并且该窗口为活动窗口 若需要 还可以返回该窗口的识别号码 称该号码为句柄 用户可以通过句柄激活或者关闭某图形窗口 axis xlabel ylabel title等命令也只对活动窗口有效 20 x 0 0 1 2 pi y sin sin x y cos cos x y tan tan x y ctan cot x subplot 2 2 1 plot x y sin title sin x axis 02 pi 11 subplot 2 2 2 plot x y cos title cos x axis 02 pi 11 subplot 2 2 3 plot x y tan title tan x axis 02 pi 8080 subplot 2 2 4 plot x y ctan axis 02 pi 8080 title ctan x 例 在同一窗口内用四个子图分别绘制正弦 余弦 正切 余切函数 21 22 例 用两个窗口分别绘制正弦 余弦函数 x 0 0 05 2 pi y sin sin x y cos cos x H1 figure 1 plot x y sin figure 2 plot x y cos figure H1 title y sin x 23 3 同一窗口多次重绘若在已存在图形窗口中继续添加新的内容 可以使用图形保持命令hold holdon 使当前内容保留 绘制新内容 holdoff 使当前内容不具备不被刷新的性质 hold 当前内容是否具有刷新性质的开关 例 在同一窗口内绘制正弦与余弦波形 x 0 0 05 2 pi y sin sin x y cos cos x plot x y sin b holdon plot x y cos g legend sin x cos x holdoff 24 4 1 5二维特殊图形1 极坐标图polar theta rho theta为极坐标角度 rho为极坐标半径 theta 0 0 01 2 pi rho sin theta exp theta polar theta rho k title polarplot 25 t 0 0 01 2 pi s abs sin 2 t cos 2 t polar t s r 26 2 阶梯图形stairs x y 可以绘制阶梯图形 x 2 pi 0 5 pi 2 y sin x stairs x y title stairsplot 27 3 条形图形bar x y 可以绘制条形图形 适用于少量且离散的资料 x 2 pi 0 5 pi 2 y sin x bar x y title barplot 28 4 填充图形fill x y c 绘制并填充二维多边图形 x和y为二维多边形顶点坐标向量 字符 c 规定填充颜色 t 1 16 1 8 1 2 pi x sin t y cos t fill x y r axissquare 29 5 扇形图形 pie 1 绘制扇形图形 并可以附加说明 x 1234 pie x pie x east south west north 30 2 可以直接将x元素视为百分比 画出不完全扇形图 x 0 210 140 38 pie x 31 3 可以将某个或者数个扇形向外拖出 以强调部分资料 x 1234 explode 0110 非零元素代表向外拖出的扇形 pie x explode 32 6 针头图形 stem 针头图形是用一个大头针表示某一点数据 t 0 0 2 4 pi y cos t exp t 5 stem t y fill 针头填充 33 4 2基本三维图形的绘制4 2 1三维曲线图最基本的三维图形函数为plot3 它是将二维绘图函数plot的有关功能扩展到三维空间 用来绘制三维图形 函数格式为 plot3 x1 y1 z1 c1 x2 y2 z2 c2 说明 1 以向量x y z为坐标 绘制三维图形 2 x1 y1 z1表示三维坐标向量 c1表示线型 色彩和数据点形 与二维图形相同 34 例 绘制三维图形 t 0 pi 50 10 pi plot3 sin t cos t t gridon axissquare title helix text 0 0 0 origin xlabel sin t ylabel cos t zlabel t 35 4 2 2三维网线图和曲面图1 三维图形的数据准备画函数z f x y 所代表的三维空间曲面 需要做以下的数据处理 1 确定自变量x y的取值范围和取值间隔 x x1 dx x2y y1 dy y2 2 构成x y平面上的自变量采样 格点 矩阵 格点 矩阵的原理性形成法x x1 dx x2 y y1 dy y2 X ones size y x Y y ones size x 利用MATLAB生成 格点 矩阵x x1 dx x2 y y1 dy y2 X Y meshgrid x y 3 计算自变量采样 格点 上的函数值 即Z f X Y 36 2 网线图 曲面图的基本指令格式mesh Z 以Z矩阵列 行下标为x y轴自变量 画网线图mesh X Y Z 最常用的网线图调用格式mesh X Y Z C 最完整调用格式 C指定网线图颜色surf Z 以Z矩阵列 行下标为x y轴自变量 画网面图surf X Y Z 最常用的网面图调用格式surf X Y Z C 最完整调用格式 C指定网面图颜色说明 在最完整输入格式中 4个输入矩阵都是维数相同的矩阵 X Y是自变量 格点 矩阵 Z是 格点 上的函数矩阵 C是指定 格点 用色的矩阵 缺省时 默认C Z 37 例 绘制曲线图 x 7 5 0 7 7 5 y x X Y meshgrid x y R sqrt X 2 Y 2 Z sin R R mesh X Y Z 38 例 绘制曲面图 x 7 5 0 7 7 5 y x X Y meshgrid x y R sqrt X 2 Y 2 Z sin R R