MATLAB第三讲 - MATLAB图形绘制基本技术 - 12.3.2.3.2.ppt

MATLAB程序语言设计,2012年,yikuizhai,第三讲MATLAB图形绘制基本技术,3.1MATLAB基本二维图形绘制3.2plot命令使用3.3loglog、semilogx、semilogy、polar3.4二维曲线的标注3.5二维图形坐标轴的控制3.5其它类型的二维图形绘制3.6MATLAB三维图形绘制3.7视角变换与三视图3.8练习题,3.1MATLAB基本二维图形绘制,在MATLAB中函数曲线的绘制变得非常得简当，最基本的函数是plot函数，二维图形绘制函数可用helpgraph2d列出主要函数，见下表。,3.2plot命令的使用,MATLAB最基本的图形曲线绘制命令是plot函数，而loglog、semilogx和semilogy的用法是一样的，下面详细介绍plot的用法。plot的基本用法有,3.2plot命令的使用,例子：正弦曲线绘制,t=0:0.1:2*pi;y=sin(t);plot(t,y),3.2plot命令的使用,例子：多条曲线绘制,t=0:0.1:2*pi;y=sin(t);cos(t);plot(t,y),3.2plot命令的使用,例子：两边都有坐标轴曲线绘制,t=0:0.1:2*pi;plotyy(t,sin(t),t,0.01*cos(t),3.2plot命令的使用,其他绘图选项（即字符串s的使用）,s由下表中一列或两列或三列中属性定义组成，如s=-.g,3.2plot命令的使用,例子,t=0:0.1:2*pi;y1=sin(t);y2=cos(t);y3=sin(t).*cos(t);plot(t,y1,-,t,y2,:,t,y3,x),3.3loglog、semilogx、semilogy、polar,例子,t=0:0.1:6*pi;r=abs(cos(t/3)*100+1;loglog(t,r),3.3loglog、semilogx、semilogy、polar,例子,t=0:0.1:6*pi;r=abs(cos(t/3)*100+1;semilogx(t,r),3.3loglog、semilogx、semilogy、polar,例子,t=0:0.1:6*pi;r=abs(cos(t/3)*100+1;semilogy(t,r),3.3loglog、semilogx、semilogy、polar,例子,t=0:0.1:6*pi;r=cos(t/3)+1/9;polar(t,r),3.4二维曲线的标注,绘制完曲线后，MATLAB还允许用户使用它提供的一些图形修改函数来进一步修饰画出的图形，标注一些文字信息。二维图形曲线的标注主要用到下表所示的函数。,t=0:0.1:2*pi;y=sin(t);plot(t,y);title(SineWaveCurve:Title);xlabel(TimeAxis:Xlabel);ylabel(FunctionValue:Ylabel);,例子,3.4二维曲线的标注,text(x,y,string)在（x,y)处标注文字stringgtext(string)用鼠标指定位置标注文字,t=0:0.1:2*pi;y=sin(t);plot(t,y);text(1,0,Textannotation);gridon,3.4二维曲线的标注,legend(string1,string2,string3,)将用指定的文字标注在当前图形上作为图例说明legend(,Pos)将图例说明标在指定位置:0=Automaticbestplacement(leastconflictwithdata)1=Upperright-handcorner(default)2=Upperleft-handcorner3=Lowerleft-handcorner4=Lowerright-handcorner-1=Totherightoftheplot当图例标注已经标注好后，还可用鼠标移动到适当的位置。,3.4二维曲线的标注,x=0:.2:12;plot(x,bessel(1,x),x,bessel(2,x),x,bessel(3,x);legend(First,Second,Third);legend(First,Second,Third,-1),例子,3.4二维曲线的标注,3.5其它二维图形绘制技术,首先介绍ezplot函数，下表中f,x,y为函数或表达式,3.5其它二维图形绘制技术,例子,ezplot(x3+2*x2-3*x+5-y2),f=inline(cos(x)+2*sin(x);ezplot(f),ezplot(sin(3*t)*cos(t),sin(3*t)*sin(t),0,pi),ezplot(t*cos(t),t*sin(t),0,4*pi),ezplot(x2+y2-1,-1.25,1.25);axisequal,ezplot(cos(x),0,pi),3.5其它二维图形绘制技术,fplot函数，fplot(function,limits),fplot函数可自适应地对函数进行采样，能更好地反映出变换的规律。,subplot(211);t=0:0.2:2*pi;plot(t,cos(tan(t);subplot(212);fplot(cos(tan(x),0,2*pi,*);,3.5其它二维图形绘制技术,下面几例说明这些图形的绘制,x=rand(1,10);pie(x),下面几例说明这些图形的绘制,x=rand(1,100);hist(x,10),3.5其它二维图形绘制技术,3.6MATLAB三维图形绘制,在MATLAB中三维图形绘制命令可用helpgraph3d命令和helpspecgraph命令查看。在此我们只介绍plot3命令。plot3命令是plot命令的三维版本，它的使用格式和plot一样，主要有以下两种。plot(x,y,z)plot(x1,y1,z1,s1,x2,y2,z2,s2,),3.6MATLAB三维图形绘制,t=0:pi/50:10*pi;plot3(sin(t),cos(t),t);,MATLAB除了plot3外还提供有大量其他的三维图形绘制，可以用helpspecgraph命令，与二维对应的有以下一些。,3.6MATLAB三维图形绘制,x,y,z=sphere(n)球面x,y,z=cylinder(R,n)柱体x,y,z=ellipsoid(xc,yc,zc,xr,yr,zr,n)椭圆体,subplot(221),sphere(3),title(N=3)subplot(222),sphere(6),title(N=6)subplot(223),sphere(20),title(N=20)subplot(224),sphere(50),title(N=50),3.6MATLAB三维图形绘制,x,y,z=cylinder(R,n)柱体R为柱面各个层次上的半径,R=50subplot(221),cylinder(R,3),title(N=3)subplot(222),cylinder(R,6),title(N=6)subplot(223),cylinder(R),title(N=20)subplot(224),cylinder(R,50),title(N=50),3.6MATLAB三维图形绘制,x,y,z=ellipsoid(xc,yc,zc,xr,yr,zr,n)圆心为xc,yc,zc,半径为xr,yr,zr。,subplot(221),ellipsoid(0,0,0,1,2,3,3),title(N=3)subplot(222),ellipsoid(0,0,0,1,2,3,6),title(N=6)subplot(223),ellipsoid(0,0,0,1,2,3),title(N=20)subplot(224),ellipsoid(0,0,0,1,2,3,50),title(N=50),3.6MATLAB三维图形绘制,三维表面网格图：mesh(x,y,z,c)x,y分别构成该曲面的x和y矩阵z为高度矩阵,c为颜色矩阵一般来说，x,y可以由函数meshgrid函数来生成。三维曲面还可以由函数surf(x,y,z,c)画出，参数含义同上，区别见下例子。隐含的部分可以由hiddenon或hiddenoff来显示或隐含。还可以用colorbar函数在三维曲面边上显示一颜色条。,3.6MATLAB三维图形绘制,例子：画出下列函数的三维表面图形,x,y=meshgrid(-3:0.1:3,-2:0.1:2);z=(x.2-2*x).*exp(-x.2-y.2-x.*y);mesh(x,y,z),3.6MATLAB三维图形绘制,x,y=meshgrid(-3:0.1:3,-2:0.1:2);z=(x.2-2*x).*exp(-x.2-y.2-x.*y);surf(x,y,z),同时观察colorbar,hiddenon,hiddenoff的影响,3.6MATLAB三维图形绘制,三维表面着色shading三种选择faceted,flat和interp,光照点位置light(Position,x,y,z)，对应用surf的另一个版本surfl,色调方案colormap(MAP)，其中MAP是一个nX3的矩阵，三列对应R,G,B，预定义的色调方案有hot,cool,copper,pink,gray,bone,prism,flag,局部图形剪切：将要剪切的部分用数值NaN代替。,3.6MATLAB三维图形绘制,例子：,x,y=meshgrid(-3:0.1:3,-2:0.1:2);z=(x.2-2*x).*exp(-x.2-y.2-x.*y);surfl(x,y,z)light(pos,-321.5)；shadingflat;,3.6MATLAB三维图形绘制,例子：,x,y=meshgrid(-3:0.1:3,-2:0.1:2);z=(x.2-2*x).*exp(-x.2-y.2-x.*y);surfl(x,y,z)light(pos,-321.5)；shadingflat;colormap(hot);,3.6MATLAB三维图形绘制,等高线contour(x,y,z,n)或contour3(x,y,z,n),x,y=meshgrid(-3:0.1:3,-2:0.1:2);z=(x.2-2*x).*exp(-x.2-y.2-x.*y);surfl(x,y,z)subplot(121);contour(x,y,z,50),subplot(122),contour3(x,y,z,50);,3.6MATLAB三维图形绘制,瀑布式曲面waterfall(x,y,z),x,y=meshgrid(-3:0.1:3,-2:0.1:2);z=(x.2-2*x).*exp(-x.2-y.2-x.*y);waterfall(x,y,z),3.6MATLAB三维图形绘制,3.7视角变换与三视图,三维图形绘制中的视角定义,3.7视角变换与三视图,MATLAB提供了一个函数view来改变和的值，设置视角数据view(az,el)，view(az,el)，view(T)获得视角数据az,el=view,az,el=view(3),T=view,x,y=meshgrid(-3:0.1:3,-2:0.1:2);z=(x.2-2*x).*exp(-x.2-y.2-x.*y);subplot(121),surf(x,y,z);a,b=view;subplot(122),surf(x,y,z);view(-a,b);,3.7视角变换与三视图,根据视角的不同，MATLAB可以画出类似于机械制图中常用的三视图。,x,y=meshgrid(-3:0.1:3,-2:0.1:2);z=(x.2-2*x).*exp(-x.2-y.2-x.*y);subplot(221),surf(x,y,z),shadingflat,axis(-33-22-0.71.5);view(0,90),title(view(0,90)subplot(222),mesh(x,y,z),axis(-33-22-0.71.5);view(90,0),title(view(90,0)subplot(223),mesh(x,y,z),axis(-33-22-0.71.5);view(0,0),title(view(0,0)subplot(224),mesh(x,y,z),axis(-33-22-0.71.5);title(normalviewpoint),3.7视角变换与三视图,用surf将得到更光滑的图形。,x,y=meshgrid(-3:0.1:3,-2:0.1:2);z=(x.2-2*x).*exp(-x.2-y.2-x.*y);subplot(221),surf(x,y,z),shadinginterp,axis(-33-22-0.71.5);view(0,90),title(view(0,90)subplot(222),surf(x,y,z),shadinginterp,axis(-33-22-0.71.5);view(90,0),title(v