第二章之matlab绘图ppt课件VIP

fmj5/19/20205/19/202021.05.2020,精选,1,2.5MATLAB绘图,问题:如何画出ysin(x)在0,2*pi上的图像？,fmj5/19/20205/19/202021.05.2020,精选,2,手工作图,找点：x=0,pi/4,pi/2,2*pi/3,pi,计算函数值：y=sin(0),sin(pi/4),sin(pi/2),描点：在坐标系中画出这些离散点,用直线或曲线连接这些点，得到函数的大致图形,2.5MATLAB绘图,fmj5/19/20205/19/202021.05.2020,精选,3,Matlab作图,2.5MATLAB绘图,给出离散点列：x=0:pi/10:2*pi,计算函数值：y=sin(x),画图：用matlab二维绘图命令plot作出函数图形plot(x,y),fmj5/19/20205/19/202021.05.2020,精选,4,2.5.1Matlab二维作图,plot(x,y),基本形式,x,y都是向量，则以x中元素为横坐标，y中元素为纵坐标作平面曲线。此时x,y必须具有相同长度。,x=0:0.1:4*pi;y=cos(x);plot(x,y);,例：y=cos(x)在0,4*pi上的图像,fmj5/19/20205/19/202021.05.2020,精选,5,2.5.1Matlab二维作图,plot(y):绘制向量y中元素的线性图,fmj5/19/20205/19/202021.05.2020,精选,6,点和线的基本属性,图形的属性,plot(x,y,string),其中string是用单引号括起来的字符串，用来指定图形的属性（点、线的形状和颜色）,属性可以全部指定，也可以只指定其中某几个排列顺序任意,fmj5/19/20205/19/202021.05.2020,精选,7,图形的基本属性,helpplot,fmj5/19/20205/19/202021.05.2020,精选,8,图形的其他属性,标题,title(text),例：,title(text,Property1,value1,Property2,value2,.),Property:linewidth,markersize,fontsize,fontweight,fontname,可以指定文本的属性,fmj5/19/20205/19/202021.05.2020,精选,9,图形的其他属性,坐标轴标注,xlabel(text)或ylabel(text),例：,fmj5/19/20205/19/202021.05.2020,精选,10,图形的其他属性,在指定地方添加文本,text(x,y,string1,string2,.),text(pi/2,cos(pi/2),leftarrowy=cos(x);,xlable,ylabel,text命令也可以指定文本的属性,直观方法：可以直接在图象上进行编辑,fmj5/19/20205/19/202021.05.2020,精选,11,其他相关命令,显示网格,gridon或gridoff,fmj5/19/20205/19/202021.05.2020,精选,12,其他相关命令,清除当前图形窗的内容,clf或clg,fmj5/19/20205/19/202021.05.2020,精选,13,其他相关命令,划分绘图区域,subplot(m,n,p),怎样在一个绘图区域内绘制多个函数的图像?,将一个绘图窗口分割成m*n个子区域，并按行从左至右依次编号。p表示第p个绘图子区域。,fmj5/19/20205/19/202021.05.2020,精选,14,同时绘制多个函数图像,plot(x1,y1,s1,x2,y2,s2,.,xn,yn,sn),属性选项可以省略,等价于：,holdonplot(x1,y1,s1)plot(x2,y2,s2).plot(xn,yn,sn),fmj5/19/20205/19/202021.05.2020,精选,15,图形的其他属性,线条的粗细，字体大小，坐标轴属性等,linewidth：指定线条的粗细,注：1)属性与属性的值是成对出现的2)更多属性参见plot的联机帮助,title(y=sin(x),fontsize,18),fontsize：指定字体的大小,fmj5/19/20205/19/202021.05.2020,精选,16,点线,2.5.2二维作图机制,例：y=sin(x),0x=0:0.5:2*pi;y=sin(x);plot(x,y,.),先画点，后连线,一、画点,fmj5/19/20205/19/202021.05.2020,精选,17,点线,二维作图举例,x=0:0.5:2*pi;y=sin(x);plot(x,y,r.-),先画点，后连线,例：y=sin(x),0x=0:0.1:2*pi;y=sin(x);plot(x,y,.-),x=0:0.1:2*pi;y=sin(x);plot(x,y),fmj5/19/20205/19/202021.05.2020,精选,19,其它二维绘图命令,线性直角坐标系绘图命令stem（绘脉冲图）strairs（绘阶梯图）bar（绘条形图）errorbar（绘误差条形图）hist（绘直方图）stem、strairs、bar、errorbar和hist的用法与plot相仿。但没有多输入变量形式。Fill（t,y,颜色标注符）在曲线和坐标轴之间的封闭区填充指定的颜色。,fmj5/19/20205/19/202021.05.2020,精选,20,例：振荡衰减曲线t=0:0.2:2*pi;y=exp(-0.1*t).*sin(t);subplot(2,2,1),stem(t,y)title(stem(t,y),pasetitle(stem(t,y),pausesubplot(2,2,2),stairs(t,y)title(stair(t,y),pause,subplot(2,2,3),bar(t,y)title(bar(t,y),pause,subplot(2,2,4),fill(t,y,r)title(fill(t,y),pause,fmj5/19/20205/19/202021.05.2020,精选,21,其它二维绘图命令,对数直角坐标系绘图命令loglog绘出以log10-log10为坐标刻度的对数图semilogx使用半对数刻度绘图，x轴为log10刻度，y轴为线性刻度semilogy使用半对数刻度绘图，y轴为log10刻度，x轴为线性刻度极坐标系绘图命令polar（theta,rho）以角度theta为一个坐标，单位为弧度，另一个坐标是矢径rho。在其后使用grid命令，可以绘出网状极坐标线。polar没有多输入变量形式。loglog、semilogx、semilogy及polar的用法与plot相仿。,fmj5/19/20205/19/202021.05.2020,精选,22,例：绘制z=exp(-1+i)*t)的复数图形,t=0:0.2:2*pi;z=exp(-0.1+i)*t);subplot(2,2,1)plot(z),pausetitle(复数绘图plot(z)subplot(2,2,2)plot(t,z),pausetitle(复数绘图plot(t,z)subplot(2,2,3)polar(angle(z),abs(z)title(polar(angle(z),abs(z)subplot(2,2,4)semilogx(t,z)title(semilogx(t,z),plot(z)相当于plot(real(z),imag(z);plot(t,z)绘出实部随t的变化规律。,fmj5/19/20205/19/202021.05.2020,精选,23,2.5.3空间三维作图,三维曲线：plot3,设三维曲线的参数方程为：x=x(t),y=y(t),z=z(t),则其图形可由下面的命令绘出：,plot3的用法与plot类似,t=0:0.1:10*pi;x=2*t;y=sin(t);z=cos(t);plot3(x,y,z);,plot3(x,y,z,s),三维曲线只能用参数方程绘制,例：三维螺旋线,fmj5/19/20205/19/202021.05.2020,精选,24,空间三维作图,空间曲面,fmj5/19/20205/19/202021.05.2020,精选,25,空间三维作图,空间曲面,mesh(Z)：绘出矩阵Z的三维消隐图。,mesh(x,y,Z)x,y是向量，length(x)=n，length(y)=m，m,n=size(Z),mesh(X,Y,Z)绘制由矩阵X,Y,Z所确定的曲面网格图,fmj5/19/20205/19/202021.05.2020,精选,26,空间三维作图,带等高线的空间曲面,meshc调用方式与mesh相同，在mesh基础上增加等高线,fmj5/19/20205/19/202021.05.2020,精选,27,空间三维作图,网格生成函数：meshgrid,x,y为给定的向量，X,Y是网格划分后得到的网格矩阵,绘制由函数z=z(x,y)确定的曲面时，首先需产生一个网格矩阵，然后计算函数在各网格点上的值。,若x=y,则可简写为X,Y=meshgrid(x),X,Y=meshgrid(x,y),fmj5/19/20205/19/202021.05.2020,精选,28,空间三维作图,x=-8:0.5:8;y=-8:0.5:8;X,Y=meshgrid(x,y);r=sqrt(X.2+Y.2)+eps;Z=sin(r)./r;mesh(X,Y,Z),例：绘制由函数确定的曲面,绘图区域取为-8,8-8,8,fmj5/19/20205/19/202021.05.2020,精选,29,例：三维螺线,Matlab空间曲线绘图举例,x=t,y=sin(t),z=cos(t),0t=0:0.5:20;x=t;y=sin(t);z=cos(t);plot3(x,y,z,.-),t=0:0.5:20;x=t;y=sin(t);z=cos(t);plot3(x,y,z,.),fmj5/19/20205/19/202021.05.2020,精选,31,空间曲线作图举例,t=0:0.1:20;x=t;y=sin(t);z=cos(t);plot3(x,y,z),t=0:0.1:20;x=t;y=sin(t);z=cos(t);plot3(x,y,z,.-),fmj5/19/20205/19/202021.05.2020,精选,32,线:分别沿x方向和y方向连接这些点即可得到,空间曲面作图,先画点(x,y,z)，后连线，构成曲面网格图,fmj5/19/20205/19/202021.05.2020,精选,33,例：“墨西哥帽子”,空间曲面作图举例,(axa,-ax=-8:0.5:8;y=-8:0.5:8;X,Y=meshgrid(x,y);r=sqrt(X.2+Y.2)+eps;Z=sin(r)./r;mesh(X,Y,Z),1)x与y可以取不同的步长2)注意这里采用的数组运算,最后一个命令能否改为mesh(Z)？,X,Y=meshgrid(-8:0.5:8);,fmj5/19/20205/19/202021.05.2020,精选,35,例：绘制等高线meshc,空间曲面作图举例,X,Y=meshgrid(-8:0.5:8);r=sqrt(X.2+Y.2)+eps;Z=sin(r)./r;meshc(X,Y,Z),fmj5/19/20205/19/202021.05.2020,精选,36,例：绘制边界面屏蔽meshz,空间曲面作图举例,X,Y=meshgrid(-8:0.5:8);r=sqrt(X.2+Y.2)+eps;Z=sin(r)./r;meshz(X,Y,Z),fmj5/19/20205/19/202021.05.2020,精选,37,其它空间三维作图命令,空间曲面其它作图函数,sphere(n)专用于绘制单位球面,mesh绘制网格图，surf绘制着色的三维表面图,surf(X,Y,Z)绘制由矩阵X,Y,Z所确定的曲面图，参数含义同mesh,sphere只能画单位球面！,绘制球面x2+y2+z2=16,fmj5/19/20205/19/202021.05.2020,精选,38,surf作图举例,X,Y=meshgrid(-8:0.5:8);r=sqrt(X.2+Y.2)+eps;Z=sin(r)./r;surf(X,Y,Z),fmj5/19/20205/19/202021.05.2020,精选,39,mesh与surf的比较,fmj5/19/20205/19/202021.05.2020,精选,40,如果没有给出n的值，则系统默认为n=20,sphere作图,fmj5/19/20205/19/202021.05.2020,精选,41,其它调用方式：（用以控制图形的横纵比）,axisauto自动模式，使得图形的坐标满足图中的一切元素axisequal各坐标轴采用等长刻度axissquare使绘图区域为正方形axison/off恢复/取消对坐标轴的一切设置axismanual以当前的坐标限制图形的绘制（多图时）更多参见axis的联机帮助,2.5.4坐标轴控制,fmj5/19/20205/19/202021.05.2020,精选,42,例：z=0:0.1:2*pi;x=sin(z);y=cos(z);subplot(1,2,1),plot(x,y),subplot(1,2,2),plot(x,y),axis(equal),axis(equal)命令的作用,v=axisv=-0.99990.9996-1.82581.8267,v=axis，返回值为当前图形边界的4元行向量，即：v=xmin,xmax,ymin,ymax若当前图形是三维的，返回值将是三维坐标边界的6元行向量。,fmj5/19/20205/19/202021.05.2020,精选,43,2.5.5Matlab符号作图(隐函数表达式）,二维曲线绘图：ezplot,fmj5/19/20205/19/202021.05.2020,精选,44,Matlab符号作图,空间曲线绘图：ezplot3,fmj5/19/20205/19/202021.05.2020,精选,45,Matlab符号作图,空间曲面绘图：ezmesh、ezsurf,ezmesh(z(x,y),a,b,c,d),ezmesh(z(x,y),a,b),ezmesh(x(s,t),y(s,t),z(s,t),a,b,c,d),ezmesh(x(s,t),y(s,t),z(s,t),a,b),fmj5/19/20205/19/202021.05.2020,精选,46,2.5.6特殊图形和动画,MATLAB动画命令moviein、getframe、movie例：axisequal,M=moviein(16)forj=1:16plot(fft(eye(j+16)M(:,j)=getframe;endmovie(M,30),fmj5/19/20205/19/202021.05.2020,精选,47,2.5.7彩色、光照和图像,为了更好的显示图形，特别是空间图形，matlab使用了彩色和光照颜色提供了三维图形的第四维坐标，扩展了图形的表达能力光照进一步改善了视觉效果例：x,y=meshgrid(-2:.2:2);z=x.*exp(-x.2-y.2);surf(x,y,z),colorbar,colorbar:添加色彩标尺，如果当前坐标轴没有任何标尺，则于图形右侧生成垂直标尺。,fmj5/19/20205/19/202021.05.2020,精选,48,把末行改成：surf(x,y,z,gradient(z),colorbar,彩色轴将表示曲面的梯度，也就是产生第四维变元。,fmj5/19/20205/19/202021.05.2020,精选,49,r,g,b都是01之间的一个数,s为字符串，表示所采用的色系，常用的值有,图像的着色方案,fmj5/19/20205/19/202021.05.2020,精选,50,例：a=peaks(20);surf(a),colormap(cool),fmj5/19/20205/19/202021.05.2020,精选,51,2.5.8低层图形屏幕控制功能,前述均为高层绘图命令绘图结果显示使用默认方式使用低层绘图屏幕控制功能可改变默认值，满足特殊绘图要求（参考教材第45、46页内容）,fmj5/19/20205/19/202021.05.2020,精选,52,句柄图形（HandleGraphics）是一种面象对象的绘图系统。提供创建计算机图形所必需的各种软件。直接创建线、文字、网线、面，也可以用于生成图形用户界面。已讲解的绘图函数(plot/mesh)(high-level)通过调用各种句柄图形指令(low-level)实现各种绘图功能。,句柄图形概述,fmj5/19/20205/19/202021.05.2020,精选,53,句柄图形对象(Handlegraphicsobject)用于数据可视和界面制作的基本绘图要素图形对象(共计13类)使用方式核心图形对象：高层绘图函数及复合绘图调用实现特定的绘图功能复合图形对象：将核心图形对象装配组合起来，实现更为方便的界面。包括图/组/标注对象。,句柄图形概述,fmj5/19/20205/19/202021.05.2020,精选,54,Matlab图形与对象句柄Matlab图形都由若干不同对象构成，根对象(根屏幕)和图形窗是必须的。句柄(Handle):存取对象唯一规范识别符不同对象的句柄不可能重复和混淆根对象(屏幕)的句柄总是数字0图形窗(FigureWindows)的句柄总是正整数用来标识图形窗的序号其余对象的句柄则是双精度浮点数,句柄图形概述,fmj5/19/20205/19/202021.05.2020,精选,55,MATLAB图形界面中各对象关系,根对象root,图形窗口对象figure,右键菜单对象uicontextmenu,菜单对象uimenu,控件对象uicontrol,坐标轴对象axes,线对象line,文字对象text,表面图对象surface,图像对象image,光源对象light,句柄图形功能和关系Matlab图形=图形对象以递阶结构组成,fmj5/19/20205/19/202021.05.2020,精选,56,对象的属性(Properties)-定义和刻画对象的外貌和性状-由两部分组成：属性名和属性值二元对(Property-Name,Property-Value)属性名和属性值总是成对出现的属性名是描述的英文词组字符串第一个字母大写/单词间没有空格例如LineStyle，ColorMap等通过编辑修改属性值可以改变图形,fmj5/19/20205/19/202021.05.2020,精选,57,属性诠释引用属性名时MATLAB允许不分字母大小写属性名不必写全linesLineStyle不需要对每个属性加以定义缺省属性值为Factory-defined图形对象都由同名的指令创建根对象除外,fmj5/19/20205/19/202021.05.2020,精选,58,基本图形对象指令(函数)创建图形窗口对象,基本格式h=figure(n)%n为窗口编号，创建轴对象,基本格式h=axes(position,left,bottom,width,height)%定义坐标框的位置和尺寸创建线/面元素,基本格式h=line/surface(x,y,z)%绘制x,y,z对应的曲线,图形对象指令,fmj5/19/20205/19/202021.05.2020,精选,59,图形对象指令(续)创建矩形对象,基本格式h=rectangle(position,x,y,w,h,curvature,xc,yc)%绘制指定位置姿态的矩形创建文本对象,基本格式h=text(x,y,string)%在指定位置显示字符串内容,图形对象指令,fmj5/19/20205/19/202021.05.2020,精选,60,图形对象指令使用实例x,y=meshgrid(-2:0.4:2);Z=x.*exp(-x.2-y.2);fh=figure(Position,350275400300,Color,w);ah=axes(Color,0.80.80.8,XTick,-2-112,YTick,-2-112);,fmj5/19/20205/19/202021.05.2020,精选,61,sh=surface(XData,x,YData,y,ZData,Z,FaceColor,get(ah,Color)+0.1,EdgeColor,k,Marker,o,MarkerFaceColor,.51.85);,fmj5/19/20205/19/202021.05.2020,精选,62,fmj5/19/20205/19/202021.05.2020,精选,63,对象句柄的获取基本方法从图形创建指令获得句柄追溯法获取图柄当前对象句柄的获取根据对象特性获取句柄根据对象标签获取句柄,fmj5/19/20205/19/202021.05.2020,精选,64,图形创建方式H_GC=GraphicCommand()%GraphicCommand图形创建函数%H_GC所创建图形句柄例如:h=figure;%返回图形窗口句柄x,y,z=peaks;c,h=contour(x,y,z);,c轮廓线数据矩阵,对象句柄的获取,fmj5/19/20205/19/202021.05.2020,精选,65,追溯方式H_pa=get(H_known,Parent)或者H_ch=get(H_known,Children)%H_known已知对象句柄%Parent/Children父/子关系设定%H_pa/H_ch获取父/子对象句柄,对象句柄的获取,fmj5/19/20205/19/202021.05.2020,精选,66,实例:x,y,z=peaks;c,h=contour(x,y,z);child_handles=get(h,Children);get(child_handles,Type)%查询类型ans=patchpatch,fmj5/19/20205/19/202021.05.2020,精选,67,fmj5/19/20205/19/202021.05.2020,精选,68,对象句柄的获取当前对象提取方式h=gcf%返回当前图形窗口的句柄h=gca%返回当前轴的句柄h=gco%返回鼠标选定的图形对象句柄,fmj5/19/20205/19/202021.05.2020,精选,69,对象句柄的获取,依据属性搜索方式H=findobj(H_ori,PN,PV)%H_ori指定拟搜索的对象%(PN,PV)匹配的属性实例text_handle=findobj(gca,String,leftarrowsin(t)=.707);,fmj5/19/20205/19/202021.05.2020,精选,70,对象句柄的获取,标签方式通过属性对对象进行标注通过标注可获取该对象的句柄设置标签标注的两个方法：创建时赋名，如subplot(3,2,4);plot(x,y,Tag,A4);,标注为A4,fmj5/19/20205/19/202021.05.2020,精选,71,用set赋名，如：subplot(3,2,4);h=plot(x,y);set(h,Tag,A4);结合属性搜索的实例hax=fidobj(0,Tag,A4),fmj5/19/20205/19/202021.05.2020,精选,72,对象属性的获取与设定基本方法从图形创建指令设定属性get/set专用指令（对象属性的缺省设置和查询）,fmj5/19/20205/19/202021.05.2020,精选,73,对象属性的获取与设定,创建对象方式GraphicCom