MATLAB程序应用大全ppt课件

MATLAB程序设计与应用,第一篇基本概述1MATLAB小转与外观2初探MATLAB第二篇绘图功能3二维平面绘图4三维立体绘图5特殊图形6图像显示与读写7动画制作8句柄图形与GUI设计9GUIDE：GUI设计环境第三篇变量与数据结构10矩阵的处理与运算11字符与字符串12多维数组13单元数组14结构数组15稀疏矩阵,第四篇程序设计16MATLAB的运算符17M文件18程序流程控制19程序调试20文件输出及输入21程序计时22程序代码与内存的优化23应用程序接口第五篇数值运算与其它应用24线性代数25多项式的处理与分析26一般数学函数的处理与分析27内插方法28曲线拟合与回归分析29常微分方程30GUI应用举例31数据与函数的可视化,1MATLAB小转与外观,1.1MATLAB小转1.2MATLAB第五版外观1.3MATLAB第六版外观本章介绍MATLAB与MathWorks公司的背景和历史，并说明MATLAB第五版和第六版的外观。,1.1MATLAB小转,MATLAB是由MathWorks软件公司于1984年推出的数学软件。其名称是由矩阵实验室（MATrixLABoratory）合成的。由此可知最早的开发理念是提供一套完善的矩阵计算命令。但是，随着数值运算需求的发展，MATLAB已经成为各种系统仿真、科学计算可视化为一体的交互式软件系统。MATLAB虽然在1984年首次推出商业版，但其前身早在1978年就已出现。作者是任教于美国新墨西哥大学的CleveMoler教授。事实上MATLAB的许多核心计算技术来源于LINPACK和EISPACK。这是两个美国国科会计划所开发的数值计算软件。CleveMoler教授也是计划负责人之一。虽然CleveMoler教授是MATLAB的原作者，但是第一个将MATLAB商品化的人不是他，而是JackLittle,他在Stanford大学主修控制，当他接触到MATLAB时，直觉告诉他这是一个潜力很大的软件。因此，他在毕业后没有多久，既决定将MATLAB用C语言重写，并于1984年成立MathWorks软件公司，首次推出MATLAB商用版。,1.1MATLAB小转,MathWorks虽然已经是超过500人的大公司，但是至今还是私人企业，没有上市。这与JackLittle的个人理念有关，他认为MATLAB的发展方向应该与顾客的需求与软件的完整性为首要目标，而不是以获利为主。因此MATLAB一直在稳定中求进步。由于JackLittle保守的个性，也使MathWorks不涉及MATLAB和SimuLink以外的事业。MATLAB早期以矩阵运算为主(第1,2,3版)。但随着科学计算可视化需求的日增，MATLAB第4版推出句柄图形，这是一个里程碑。另一个里程碑则是MATLAB第5版，允许用户建立自己的数据类型，而不再只是局限于二维的矩阵。MATLAB语言比较好学，它的语法规则简单，更适合于专业科技人员的思维方式和书写习惯。它用解释方式工作，因此更加简洁和智能化，人机交互性能好。,1.1MATLAB小转,MATLAB是一个计算核心，围绕这个核心，有许多针对不同应用所开发的应用程序，称为工具箱（ToolBoxes）例如ControlToolBox，SignalprocessingToolBox，WaveletToolBox，OptimizationToolBox，SplineToolBox，SymbolicToolBox。工具箱实际上是用MATLAB的基本语句编写成的程序的集合，用以解决某一方面的专门问题。任何人都可以自己生成工具箱，因此，很多研究成果被直接做成MATLAB的工具箱直接发布。在互联网上有大量的免费的MATLAB工具箱可以使用。除了MATLAB以外，MathWorks还有两项主要产品SimuLink和Stateflow。SimuLink用于连续和离散时间的动态系统仿真。Stateflow用于仿真有限状态机（FiniteStateMachines）和事件驱动系统（Event-drivenSystems）。,1.2MATLAB第五版外观,进入MATLAB第五版界面后，可以看到标准的下拉式菜单（Pull-downMenu），File，Edit，Window，Help。其中File|Preference是比较重要的。使用这个界面，可以设置MATLAB的数值显示方式、文本编辑器、命令窗口的字体和背景、拷贝图形的选项等。MATLAB主界面中还有其它窗口，其中四个是直接和MATLAB的操作相关。工作空间浏览器（WorkspaceBrowser）当前目录浏览器（CurrentDirectoryBrowser）SIMULINK库浏览器（SIMULINKLibraryBrowser）在线帮助（On-lineHelp）,1.2MATLAB第五版外观,工作空间浏览器：MATLAB用来储存变量的空间，称为工作空间。工作空间浏览器用来浏览工作空间中的变量，包括其名称、数据类型、字节大小等。路径浏览器：MATLAB在执行每个命令时，会根据一个搜寻路径寻找命令的位置。路径浏览器的功能是对搜寻路径进行修改。SIMULINK库浏览器：SIMULINK是一个仿真工具，它不是MATLAB的一个部分，所有如果您没有安装SIMULINK，就不会有此图标。在线帮助：此图标打开MATLAB的在线帮助窗口，您可以一路单击所要的类别或命令，直到得到所需要的帮助信息。,1.3MATLAB第六版外观,MATLAB第六版中有更多的窗口，可以有用View菜单控制它们，这些窗口分别是View|CommandWindow命令窗口View|CommandHistory命令历史窗口View|HelpBrowser在线帮助浏览器View|WorkspaceBrowser工作空间浏览器View|LaunchPad交互界面分类目录窗口View|Profiler程序性能解析窗口,1.3MATLAB第六版外观,1.CommandWindow命令窗口是MATLAB操作最主要的窗口。在这个窗口中可以键入各种MATLAB的命令、函数、表达式，并显示除图形以外的所有结果。命令窗口的每一行前有提示符。命令窗口内显示的字符和数值采用不同的颜色。输入的命令、表达式和计算结果采用黑色字体，字符串用红色，if，for等关键词采用蓝色。MATLAB把命令窗口中输入的命令都记录在CommandHistory中，因此MATLAB的命令窗口不仅可以对输入的命令编辑和运行，而且可以对已输入的命令进行回调、编辑、重新运行。2.CommandHistory历史命令窗口出现在MATLAB界面的左下方，用来记录并显示已运行的命令、函数、表达式，并允许用户对它们进行选择、复制和重运行。用户可以方便地输入和修改长命令，选择多行命令产生M文件。,1.3MATLAB第六版外观,3.CurrentDirectoryBrowser当前目录浏览器窗口默认地出现在MATLAB界面左上方后台，用来设置当前目录，可以随时显示当前目录下的MATLAB文件的信息，包括文件名、文件类型、最后修改时间和文件说明等。并可以复制、编辑和运行M文件，以及加载MAT类型的数据文件。4.WorkspaceBrowser工作空间浏览器窗口在MATLAB界面左上方后台，用来显示MATLAB工作空间中的变量名、数据结构、类型、大小和在内存中的字节数。在该窗口中，还可以对工作空间中的变量进行观察、编辑、提取和保存。,1.3MATLAB第六版外观,5.ArrayEditor在默认情况下，数组编辑窗口不随MATLAB界面出现，只有在工作空间窗口中选择数值、字符变量，单击鼠标右键出现选单，选择Open或双击该变量时才会出现数组编辑器窗口，并且相应的变量会出现在窗口中。用户可以直接在数组编辑器窗口中修改打开的数组，甚至可以更改数据结构和显示方式。6.LaunchPad交互界面分类目录窗口不随MATLAB界面出现，可以从MATLAB菜单View中打开，在这个窗口中，以展开的树状结构显示当前安装的MATLAB交互界面，便于用户迅速查阅。7.Editor/Debugger在默认情况下，M文件编辑、调试窗口不随MATLAB启动出现。只有需要编写M文件时，才启动该窗口，可以编辑M文件，对M文件进行交互式调试。,1.3MATLAB第六版外观,8.HelpNavigator/Browser帮助导航、浏览器窗口在默认情况下不随MATLAM启动出现，当单击工具栏上的？图标，或选择View-Help时出现。主要作用是显示MATLAB的帮助信息。9.Profiler程序性能解析窗口用来对MATLAB中各命令的耗时进行分析，是MATLAB6.5新增的窗口，选择View-Profiler或在命令窗口中输入ProfileViewer命令都可激活这个窗口。,2初探MATLAB,2.1使用变量与基本运算2.5M文件2.2向量与矩阵的处理2.6搜索路径2.3常用数学函数2.7工作空间与变量2.4程序流程控制本章介绍MATLAB的基本环境和操作，如果您是MATLAB的初学者，建议您先熟悉本章各节的内容，能够帮助您很快进入状态。当然，如果您是MATLAB老手，可以直接跳到后面各章节。,2.1使用变量与基本运算,基本运算在CommandWindow下进行。基本运算符号+-*/(5*2+3.5)/5ans=2.7000%其中ans是存计算结果的默认变量x=32x=32;%表达式式后加;表示结果不在屏幕上显示x=5*sin(pi/3),y=cos(pi/2)%在一行中的多条语句用，或；隔开x=5*sin(pi/3)+cos(pi/4).+exp(2)%如果一个语句过长，可以用.将其延伸到下一行MATLAB变量名第一个字符必须是英文字母，字母间不能有空格，最多只能有31各字母或数字。变量不需要预先声明，变量以默认的double数据类型保存。,2.2向量与矩阵的处理,MATLAB的特色在于可以方便的使用向量和矩阵进行存储和运算，用到,;():1、矩阵的表示A=12;34或A=1,2;3,4B=123或B=1,2,3%行向量C=1;2;3%列向量行向量看作只有一行的矩阵，列向量看作只有一列的矩阵。,2、矩阵的处理A=123;456;789输入一个33的矩阵A=123456789对矩阵中的单个元素处理，A(1,2)=5表示将矩阵A中第1行，第2列的元素改为5。B=A(2,1:3)%取出A的第2行的元素B=456,2.2向量与矩阵的处理,A;11%在A中加入第4行ans=13467911%取出矩阵的一部分形成一个新矩阵B=A(1:2,1:2)B=1245,A(1,:)=%删除A的第1行：表示所有行A=%表示空矩阵456789A(:,13)=%删除A的第1，3列A=58A=A,B%将B合并到A中A=512845,2.3常用的数学函数,MATLAB是一个科学计算软件，所以它支持很多数学函数abs(-4)ans=4sin(pi/4)ans=0.7071exp(2)ans=7.3891log(2)ans=0.6931log10(2)ans=0.3010,MATLAB也支持复数运算，用i或j表示单位虚数z=5+6jz=5.0000+6.0000ireal(z)ans=5imag(z)ans=6angle(z)ans=0.8761conj(z)ans=5.0000-6.0000i,2.3常用的数学函数,这些基本的数学函数，也可以用于向量或矩阵，例如x=42j9sqrt(x)ans=2.00001.0000+1.0000i3.0000log(x)ans=1.38630.6931+1.5708i2.1972y=123;456;sin(y)ans=0.84150.90930.1411-0.7568-0.9589-0.2794,还有一些函数是专门对向量设计的,例如a=12309;min(a)ans=0max(a)ans=9mean(a)ans=3sum(a)ans=15sort(a)ans=01239,2.3常用的数学函数,Trigonometricsin-Sine.sinh-Hyperbolicsine.asin-Inversesine.asinh-Inversehyperbolicsine.cos-Cosine.cosh-Hyperboliccosine.acos-Inversecosine.acosh-Inversehyperboliccosine.tan-Tangent.tanh-Hyperbolictangent.atan-Inversetangent.atan2-Fourquadrantinversetangent.,atanh-Inversehyperbolictangent.sec-Secant.sech-Hyperbolicsecant.asec-Inversesecant.asech-Inversehyperbolicsecant.csc-Cosecant.csch-Hyperboliccosecant.acsc-Inversecosecant.acsch-Inversehyperboliccosecant.cot-Cotangent.coth-Hyperboliccotangent.acot-Inversecotangent.acoth-Inversehyperboliccotangent.,2.3常用的数学函数,Exponentialexp-Exponential.log-Naturallogarithm.log10-Common(base10)logarithm.log2-Base2logarithmanddissectfloatingpointnumber.pow2-Base2powerandscalefloatingpointnumber.realpow-Powerthatwillerroroutoncomplexresult.reallog-Naturallogarithmofrealnumber.realsqrt-Squarerootofnumbergreaterthanorequaltozero.sqrt-Squareroot.,Complexabs-Absolutevalue.angle-Pplex-Constructcomplexdatafromrealandimaginaryparts.conj-Complexconjugate.imag-Compleximaginarypart.real-Complexrealpart.unwrap-Unwrapphaseangle.isreal-Trueforrealarray.cplxpair-Sortnumbersintocomplexconjugatepairs.,2.3常用的数学函数,Elementarymatriceszeros-Zerosarray.ones-Onesarray.eye-Identitymatrix.repmat-Replicateandtilearray.rand-Uniformlydistributedrandomnumbers.randn-Normallydistributedrandomnumbers.linspace-Linearlyspacedvector.logspace-Logarithmicallyspacedvector.freqspace-Frequencyspacingforfrequencyresponse.meshgrid-XandYarraysfor3-Dplots.,Basicarrayinformationsize-Sizeofarray.length-Lengthofvector.ndims-Numberofdimensions.numel-Numberofelements.disp-Displaymatrixortext.isempty-Trueforemptyarray.isequal-Trueifarraysarenumericallyequal.isnumeric-Truefornumericarrays.islogical-Trueforlogicalarray.logical-Convertnumericvaluestological.,2.3常用的数学函数,MATLAB的在线帮助help用来查询已知命令(函数)的用法，例如，已知inv是用来求逆矩阵的命令，输入helpinv就可以得到有关inv命令的用法。lookfor用来寻找未知的命令，例如，输入lookforinverse，MATLAB会列出所有关键词与inverse相关的命令，找到所需要的命令后，可以用help进一步得到其用法。lookfor实际上是对所有搜索目录下的M文件进行关键词和第一行注释的对比。helpwin产生在线帮助窗口，与MATLAB窗口工具栏中的？按钮一样。helpdesk产生HTML方式的在线帮助，包含各种pdf格式的使用手册。doc产生特定函数的HTML形式的在线帮助，例如，doceig。,2.4程序流程控制,MATLAB提供了循环流程控制的语句，最简单的循环流程控制语句是for-end语句，用法是for变量=向量，表达式，end执行时，变量被依次设定为向量的每个元素的值，然后执行表达式。fork=1:4,x(k)=1/k,end另外一个常用的循环流程控制的语句是while-end语句while条件式,表达式,endx=1;whilex0,y=1,elsey=2,end如果条件成立，则执行表达式1，否则，执行表达式2。有关程序流程控制在第18章中将做更详细的介绍。,2.5M文件,要一次执行多条MATLAB语句，可以将这些语句存放在一个扩展名为M的文件中，并在MATLAB的命令窗口下输入此文件的主文件名即可。因为这些文件都以M为扩展名，所以通称为M文件。M文件是纯文本文件，可以用任何一种纯文本编辑软件进行编辑，例如：Windows附件中的“记事本”。MATLAB中也提供了M文件的编辑软件。一般来说，不要用WORD一类的文本编辑软件来写M文件，因为这类软件中有隐含的控制符，MATLAB不认识这些符号。M文件可分为脚本（Scripts）和函数（Functions）两种。脚本的执行与和将个别MATLAB语句在命令窗口中执行是一样的。可以直接使用工作空间（WorkSpace）中的已有的变量，脚本中的变量在工作空间中也可以看到。（全局变量）函数则要依靠输入变量（InputArguments）和输出变量（OutputArguments）来传递信息。函数中的变量只在本函数中可以看到。（局部变量）,2.6搜索路径,每次MATLAB遇到一个命令时（例如aa），会按照一定的搜索路径（文件夹）进行搜索，搜索的顺序是1、检查aa是否为MATLAB工作空间中的变量。若是，则取用。2、若不是，检查aa是否为永久常数，若是，则取用。3、若不是，检查aa是否为当前工作目录中的M文件，若是，则取用。4、若不是，检查aa是否为搜索路径下的M文件，若是，则取用。5、若不是，MATLAB发出错误信息。Undefinedfunctionorvariableaa.,2.6搜索路径,有两种方法可以使MATLAB启动后，加载用户定义的搜索路径。1.MATLAB默认的搜索路径在文件matlabrc.m中定义，MATLAB启动时会自动执行此文件。因此，用户可以直接修改这个文件，添加新的目录（文件夹）到这个文件的搜索路径中。2.MATLAB在执行matlabrc.m的同时，也会在默认的搜索路径中寻找startup.m文件，如果存在，则执行所包含的命令。因此，可以将MATLAB启动时所需要执行的命令，包括更改搜索路径的命令放在这个文件中。在MATLAB的执行过程中，可以用路径浏览器修改搜索路径。有两种方法可以得到MATLAB的路径浏览器窗口，一是在命令窗口中输入pathtool命令，二是在MATLAB菜单中选File-setpah选项。,2.7工作空间与变量,MATLAB运行时，将已定义的变量储存在计算机内存中，这些存储变量的内存称为工作空间（BaseWorkSpace）。当运行某一函数时，进入该函数的临时工作空间，临时工作空间与工作空间是不同的，在临时工作空间内的变量改变不影响工作空间中的变量值。当函数运行结束时，MATLAB清除临时工作空间（删除临时工作空间中所有的变量），回到MATLAB的工作空间。与工作空间有关的主要命令Who查看工作空间中的变量Whos查看工作空间中的变量的详细信息Clearx清除工作空间中的变量xClearall清除工作空间中的所有变量,2.7工作空间与变量,为了方便用户，MATLAB中定义了永久常数（PermanentConstants）,这些永久常数在查看工作空间时看不到，但使用者可以直接取用。MATLAB中的永久常数有i或j基本虚数单位eps系统的浮点精确度Inf无限大，例如1/0nan或NaN不确定数，例如0/0pi圆周率（3.14159）realmax系统所能表示的最大数realmin系统所能表示的最小数nargin函数的输入变量个数nargout函数的输出变量个数,2.7工作空间与变量,有时我们希望将本次计算的结果保留，以便下一次使用。MATLAB提供了存储和加载工作空间中变量的命令。save将工作空间中所有变量保存到matlab.mat文件中。Savefilename将工作空间中所有变量保存到filename.mat文件中。Savefilenamex,y将工作空间中变量x,y保存到filename.mat文件中。Loadfilename将filename.mat文件中所有变量加栽到工作空间中。MATLAB还提供了更多的文件输入/输出方式，详见第20章。,3二维平面绘图,3.1基本二维绘图命令3.2图形的控制3.3图轴（坐标轴）的控制3.4加入文字说明MATLAB不但擅长于与矩阵相关的各种数值运算，也有非常强大的绘图功能，特别适合于各种科学计算的可视化（ScientificVisualization）。本章将介绍MATLAB的基本二维（平面）绘图功能，其它更高级的绘图功能，将在后续各章中陆续介绍。,3.1基本二维绘图命令,MATLAB中的plot是最基本的绘图命令，plot是一个功能强大的函数。下面我们通过一些实例说明它的用法。例3.1x=0:0.2:2*pi;%在0到2之间以0.2为步长取点y=sin(x);%计算所取点的函数值plot(x,y)%进行二维平面绘图例3.2x=0:0.2:2*pi;%在0到2之间以0.2为步长取点plot(x,sin(x),x,cos(x);%进行二维平面多曲线绘图,3.1基本二维绘图命令,用plot函数可以对矩阵变量绘图。如果只给定一个矩阵y，plot(y)可以对y的每个列向量（ColumnVector）绘图。例3.3（plot函数对一个矩阵绘图）y=123;456;789;plot(y);如果x,y都是矩阵，plot(x,y)将会取y的每个列向量和对应的x的行向量绘图。例3.4（plot函数对一个向量和一个矩阵绘图）x=123;y=111;222;333;plot(x,y);例3.5（plot函数对两个矩阵绘图）x=123;456;789;y=111;222;333;plot(x,y);注意：x可以是一行，也可以是多行，多行时x的列数必须与y的行数相等。,3.2图形的控制,用plot函数绘图时可以控制图形的颜色和标记。例3.6（颜色控制）x=0:0.2:2*pi;%在0到2之间以0.2为步长取点plot(x,sin(x),r,x,cos(x),y);%进行二维平面多曲线绘图此例中，绘出两条曲线图，第一条曲线是红色，第二条曲线是黄色。例3.7（标记控制）x=0:0.2:2*pi;%在0到2之间以0.2为步长取点plot(x,sin(x),o,x,cos(x),+);%进行二维平面多曲线绘图此例中，绘出两条曲线图，第一条曲线以“o”为标记，第二条曲线以“+”为标记。,3.2图形的控制,例3.8（同时控制颜色和标记）x=0:0.2:2*pi;%在0到2之间以0.2为步长取点plot(x,sin(x),r+,x,cos(x),yo);%进行二维平面多曲线绘图此例中，绘出两条曲线图，第一条曲线是红色，以“+”为标记，第二条曲线是黄色，以“o”为标记。例3.9（曲线类型的控制）x=0:0.2:2*pi;%在0到2之间以0.2为步长取点plot(x,sin(x),r,x,cos(x),b-);%进行二维平面多曲线绘图此例中，绘出两条曲线图，第一条曲线是红色实线，第二条曲线是蓝色虚线。,3.2图形的控制,用plot函数绘图时图形的颜色选项表plot()中的参数图形的颜色RGB值B蓝色（Blue）0,0,1C青色（Cyan）0,1,1G绿色（Green）0,1,0K黑色（Black）0,0,0M紫色（Magenta）1,0,1R红色（Red）1,0,0W白色（White）1,1,1Y黄色（Yellow）1,1,0说明：可以直接用RGB值控制图形的颜色。,3.2图形的控制,曲线格式表plot()中参数曲线格式-实线(默认)-虚线:点线-.点划线在不同的MATLAB版本中支持的曲线格式可能不尽相同。高的版本支持更多的曲线格式。,曲线标记符号表plot()中参数曲线标记o圆形+加号x叉号*星号.点号在不同的MATLAB版本中支持的曲线标记可能不尽相同。高的版本支持更多的曲线标记。,3.3图轴（坐标轴）的控制,plot可以根据图形自动调整坐标的范围和坐标的标记。如果有特殊需要，用户也可以根据自己的需要指定这些参数。其基本命令和语法是axis(xmin,xmax,ymin,ymax)%指定坐标范围set(gca,ytick,01234)%指定y轴的标记holdon(off)%保持（不保持）当前图形gridon(off)%打开（关闭）网格线boxon(off)%画出（取消）图形外围的长方形subplot(n,m,p)%在一个窗口画多个图形说明：图轴的颜色和图形窗口的背景色可以用set()函数自由设置。,3.4加入文字说明,例3.10（在一个窗口画多个图形）x=0:0.2:2*pisubplot(2,2,1);plot(x,sin(x);subplot(2,2,2);plot(x,cos(x);subplot(2,2,3);plot(x,sin(2*x);subplot(2,2,4);plot(x,cos(2*x);例3.11（文字说明）x=0:0.2:2*pi;y1=sin(x);y2=cos(x);plot(x,y1,r,x,y2,g);xlabel(t=0to2*pi);ylabel(valueofsin(t)andcos(t);title(示意图);legend(sin(t),cos(t);,命令功能title图形的标题xlabelx轴的说明ylabely轴的说明zlabelz轴的说明legend多条曲线的说明text在图形中加入文字gtext用鼠标确定文字的位置,4三维立体绘图,4.1基本三维绘图命令4.2立体图形和图轴的基本技巧4.3曲面颜色的控制4.3三维图形的注释在科学计算可视化（ScientificVisualization）中，三维空间的立体绘图是非常重要的技巧。本章将介绍三维空间的各种立体绘图命令。,4.1基本三维绘图命令,Mesh、surf和plot3是三维绘图的基本命令，mesh可以画出立体网状图，surf可以画出三维曲面图。plot3可以画出三维曲线图。例4.1（立体网状图）x=linspace(-2,2,25);%在x轴-2，2之间取25个点y=linspace(-2,2,25);%在y轴-2，2之间取25个点xx,yy=meshgrid(x,y);%xx,yy是2525的矩阵zz=xx.*exp(-xx.2-yy.2);%计算函数值，zz是2525的矩阵mesh(xx,yy,zz);%画出立体网状图colormap(cool);%以冷色呈现,4.1基本三维绘图命令,例4.2（三维曲面图）x=linspace(-2,2,25);%在x轴-2，2之间取25个点y=linspace(-2,2,25);%在y轴-2，2之间取25个点xx,yy=meshgrid(x,y);%xx,yy是2525的矩阵zz=xx.*exp(-xx.2-yy.2);%计算函数值，zz是2525的矩阵surf(xx,yy,zz);%画出三维曲面图colormap(hot);%以暖色呈现,4.1基本三维绘图命令,例4.3（三维曲线图）t=linspace(0,20*pi,501);%在0到20之间取501个点plot3(t.*sin(t),t.*cos(t),t);%画tsin(t),tcos(t),t的曲线例4.4（两条三维曲线图）t=linspace(0,20*pi,501);plot3(t.*sin(t),t.*cos(t),t,t.*sin(t),t.*cos(t),-t);例4.5（根据矩阵画三维曲线图）x,y=meshgrid(-2:0.1:2);%在2222区域上取网格点z=y.*exp(-x.2-y.2);%计算函数值plot3(x,y,z);%画三维曲线图,4.1基本三维绘图命令,MATLAB中的ezsurf命令可以使用户更灵活、方便地画出立体曲面图。ezsurf(f)plotsagraphoff(x,y)usingSURFwherefisastringorasymbolicexpressionrepresentingamathematicalfunctioninvolvingtwosymbolicvariables,sayxandy.Thefunctionfisplottedoverthedefaultdomain-2*pix2*pi,-2*piy2*pi.Thecomputationalgridischosenaccordingtotheamountofvariationthatoccurs.ezsurf(f,DOMAIN)plotsfoverthespecifiedDOMAINinsteadofthedefaultDOMAIN=-2*pi,2*pi,-2*pi,2*pi.TheDOMAINcanbethe4-by-1vectorxmin,xmax,ymin,ymaxorthe2-by-1vectora,b(toplotoveraxb,ayb).,4.1基本三维绘图命令,Iffisafunctionofthevariablesuandv(ratherthanxandy),thenthedomainendpointsumin,umax,vmin,andvmaxaresortedalphabetically.Thus,ezsurf(u2-v3,0,1,3,6)plotsu2-v3over0u1,3v6.ezsurf(x,y,z)plotstheparametricsurfacex=x(s,t),y=y(s,t),andz=z(s,t)overthesquare-2*pis2*piand-2*pit2*pi.ezsurf(x,y,z,smin,smax,tmin,tmax)orezsurf(x,y,z,a,b)usesthepecifieddomain.ezsurf(.,N)plotsfoverthedefaultdomainusinganN-by-Ngrid.ThedefaultvalueforNis60.ezsurf(.,circ)plotsfoveradiskcenteredonthedomain.,4.2立体图形和图轴的基本技巧,以on/off来切换的命令命令说明hidden隐藏（on）或显示（off）被遮盖的网线zoom允许（on）或取消（off）以鼠标单击放大图形rotate3d允许（on）或取消（off）以鼠标单击旋转图轴axis显示（on）或不显示（off）图轴box显示（on）或不显示（off）图轴的外框more允许（on）或不允许（off）命令窗口的输出暂停hold在绘制新图时，保留（on）或不保留（off）旧图,4.3曲面颜色的控制,colormap可以用来作曲面不同的颜色对比，MATLAB提供的颜色对照表如下命令说明colormaphsvHSV颜色对照表（默认值）colormaphot代表“热”的颜色对照表colormapcool代表“冷”的颜色对照表colormapgray代表“灰色”的颜色对照表colormapcopper代表“铜色”的颜色对照表colormapbone代表“X光片”的颜色对照表colormappink代表“粉红”的颜色对照表colormapflag代表“旗帜”的颜色对照表用colormapeditor命令可以编辑颜色对照表。,4.3曲面颜色的控制,alpha(a)设置图形的透明度，0a1colorbar用不同的颜色表示曲面的高度brighten(colormap,c)-1Azimuth,ElevationCameraproperties-Position,Target,Upvector,Viewangle这种动画方式本质上是对象不动，观察点在移动，因此，当使用照明模型时，要得到逼真的效果，必须保持观察点与照明点的相对位置不变。,7.3以对象方式产生动画,使用jpg和TrueColor格式的图像作为对象表面的纹理时，不能使设置对象的facealpha,和alphadata属性，也没有调色板。jpg格式的图像是目前用到最多的图像。MATLAB中提供了jpg图像的处理函数。例如有一个图像文件fish.jpg，使用以下命令可以将图像压缩。S=imread(fish.jpg),imwrite(S,fish2.jpg,Quality,N),其中N的取值范围是1-100，N越大表示质量越好，但文件也越大。imwrite命令还可以做各种不同格式文件之间的转换。IMWRITE(A,FILENAME,FMT)writestheimageAtoFILENAMEFILENAMEisastringthatspecifiesthenameoftheoutputfile,andFMTisastringthespecifiestheformatofthefile.Acanbeeitheragrayscaleimage(MxN)oratruecolorimage(MxNx3)，详见MATLAB的在线帮助。MATLAB的图像处理工具箱(images)中提供了将jpg,TrueColor图像转换为索引图像的命令。S=imread(ditu.jpg),X,map=rgb2ind(S,N),S是TrueColor图像数据，n是调色板(Colormap)中颜色的数目，n越大，对颜色的复原越好。N一般取64就可以了，如果对图像质量要求较高，N可以取为265。X是索引图像的数据，map是索引图像的调色板数据。,8句柄图形与GUI设计,8.1句柄图形简介8.2以GUI进行图形对象的属性存取8.3以命令进行图形对象的属性存取8.4以M文件进行GUI设计8.5以M文件设定鼠标事件的回调命令本章介绍MATLAB的句柄图形（HandleGraphics）,及相关的图形用户界面（GUI：GraphicUserInterface）设计。使用句柄图形和图形用户界面可以随心所欲改变MATLAB的图形，并能设计出友好、直观的界面。本章的GUI设计以基本的MATLAB程序为主。,8.1句柄图形简介,句柄图形的概念很简单，就是将每个图形的每个组件都作为一个对象，每个对象都有一个独一无二的句柄（Handle）。在句柄图形的结构中，每一个图形对象都属于一个层次结构中的某一类。一个Figure下面有三类对象UIcontrols(UI控件)，UImenus(UI菜单)和Axis(坐标轴)。Axis下包含的对象有images(图像)，lines(线段)，patches(贴片)，texts(文字)，surface(曲面)，lighting(照明)。每一个对象多有自己的属性，只要得到对象的句柄，就可以通过句柄对对象的属性进行查看、设置、编辑和修改。以产生不同的呈现效果。还可以定义不同的鼠标事件（MouseEvents）的回调命令（Callbacks），利用鼠标可以实现人与计算机的交互，完成特定的工作。,8.2以GUI进行图形对象属性的存取,每一个句柄图形对象都有一系列的“属性”（Properties）和相对应的“值”（Values）可以用propedit命令改变图形对象的属性。举例来说，先产生一个简单的图形t=0.1:0.1:4*pi;y=sin(t).*exp(-5./t);plot(t,y);要对此图形编辑，可以使用propedit(gcf)，得到一个图形编辑窗口，分为对象浏览区，属性修改区，属性陈列区。或者用鼠标右键单击图形，在快捷菜单中选properties也可以打开图形编辑窗口。,8.3以命令行进行图形对象属性的存取,也可以使用命令行方式对图形属性进行修改，最常用到的命令是set和get命令。set命令用来设置某个属性的值，get命令用来得到某个属性的值t=0:0.1:4*pi;y=sin(t).*exp(-5/t);h=plot(t,y);set(h,linewidth,3);%将曲线的宽度改为3set(h,marker,o);%将曲线的标志改为o以上两个命令可以合成一条语句set(h,linewidth,3，marker,o);单独使用set(h)，可以列出h的所有选项和默认值。,8.3以命令行进行图形对象属性的存取,若要查看句柄h所代表对象的所有属性的当前值，可以使用get(h)命令。另一个常用的命令是findobj，该命令可在图形的层次结构中找出您所要的对象h=plot(rand(10,2);%画两条随机曲线h1=findobj(h,type,line)%得到曲线的句柄h1=1.005174.0016set(h1,linewidth,3);%由句柄将曲线的线宽改为3,8.4以M文件进行GUI设计,用户界面（或接口）是指：人与机器（或程序）之间交互作用的工具和方法。如键盘、鼠标、跟踪球、话筒都可成为与计算机交换信息的接口。图形用户界面（GraphicalUserInterfaces，GUI）则是由窗口、光标、按键、菜单、文字说明等对象（Objects）构成的一个用户界面。用户通过一定的方法（如鼠标或键盘）选择、激活这些图形对象，使计算机产生某种动作或变化，比如实现计算、绘图等。MATLAB为表现其基本功能而设计的演示程序demo是使用图形界面的最好范例。MATLAB的用户，在指令窗中运行demo打开那图形界面后，只要用鼠标进行选择和点击，就可浏览那丰富多彩的内容。用户界面设计原则是简单性、一致性、习常性及其它考虑因素。,8.4以M文件进行GUI设计,【例8.4-1】MATLAB的uicontrol命令是产生GUI的主要命令，以下是产生一个按钮（PushButton）的最简单的例子h=uicontrol;%产生一个按钮set(h,string,Pushme!)%在按钮上加文字说明set(h,callback,sphere);%设置按钮的回调命令执行完毕后，MATLAB会产生一个空白窗口，窗口上有一个按钮，单击这个按钮后，在窗口中画一个球体。要得到当前GUI中对象的句柄，可以使用下面一组命令gcf取得当前窗口的句柄gca取得当前图轴的句柄gco取得当前对象的句柄gcbf取得发出回调命令的窗口的句柄gcbo取得当发出回调命令的对象的句柄,8.4以M文件进行GUI设计,【例8.4-2】本例说明：如何隐藏和恢复标准菜单的显示。H_fig=figureset(H_fig,Menubar,none)set(gcf,menubar,menubar);set(gcf,menubar,figure);本例演示：如何自制一个带下拉菜单表的用户菜单figureh=uimenu(gcf,label,Color);h1=uimenu(h,label,Blue,callback,set(gcf,Color,blue);h2=uimenu(h,label,Red,callback,set(gcf,Color,red);,8.4以M文件进行GUI设计,【例8.4-3】本例说明设置简捷键或快捷键.Color菜单项及其下拉的Blue菜单各带一个简捷键，而另一项下拉菜单Red带一个快捷键。figureh=uimenu(gcf,Label,8.4以M文件进行GUI设计,【例8.4-4】本例演示：（）把用户菜单Option设置为顶层的第菜单项；（）下拉菜单被两条分隔线分为三个菜单区；（）最下菜单项又有两个子菜单组成。figureBackColor=get(gcf,Color);h=uimenu(label,Option,Position,3);h1=uimenu(h,label,gridon,callback,gridon);h2=uimenu(h,label,gridoff,callback,gridoff);h3=uimenu(h,label,boxon,callback,boxon,separator,on);h4=uimenu(h,label,boxoff,callback,boxoff);h5=uimen