MATLAB图形显示和GUI设计

第四章MATLAB计算可视化和GUI设计MATLAB具有非常强大的二维和三维绘制功能，特别擅长直观显示各种科学计算结果。绘制4.1 2d曲线4.1.1基本绘图命令plot1.plot(x)绘制x矢量曲线Plot命令使用MATLAB中最简单、最常用的绘图命令绘制二维曲线。语法：Plot(x)使用% x作为纵坐标绘制二维曲线Plot(x，y)绘制使用% x作为横坐标y作为纵坐标的二维曲线描述：x和y可以是向量或矩阵。使用plot(x)命令绘制直线，如图4.1所示。图4.1 (a) x1曲线(b) x2曲线X1=1 2 3X1=1 2 3Plot(x1)X2=0 1 0X2=0 1 0Plot(x2)2.plot(x，y)绘制矢量x和y的曲线如图4.2所示，绘制正弦曲线y=sin(x)和方波曲线。X1=0:0.1:2 * piy1=sin(x1)；%y1是x1的正弦函数Plot(x1，y1)；x2=0 1 2 2 3；y2=1 0 1；Plot(x2，y2)；Axis(0 4 0 2)%将轴范围设置为0-4和0-2图4.2 (a)正弦曲线(b)方波曲线3.绘制plot(x)矩阵x的曲线图4.3 (a) x1曲线(b) x2曲线绘制矩阵图，如图4.3所示。x1=1 2 3；4 5 6；plot(x1)；X2=peaks产生% 49*49的矩阵plot(x2)；程序分析：矩阵x1有三列，每个列矢量有一条曲线，因此a图有三条曲线，而不是两条曲线。b图是由peaks函数生成的4949的二次矩阵，因此生成49条曲线。4.绘制plot(x，y)混合曲线Plot(x，y)命令的参数x和y为矢量或矩阵时，存在以下情况：如果x是矢量，y是矩阵，则x的长度和矩阵y的行数或列数必须相同，并且x的长度等于y的行数，则矢量x绘制与矩阵y的每个列矢量相对应的曲线。如果x的长度等于y的列数，则矢量x和y的每个行矢量绘制曲线；如果y是正方形，则x和y的行数和列数都相同，并且矢量x和矩阵y的每个列矢量绘制曲线。如果x是矩阵，y是矢量，则y的长度必须等于x的行数或列数，绘制方法与前面的方法类似。如果x和y都是矩阵，则大小必须相同，并且在矩阵x的每个列和y的每个列中绘制曲线。绘制混合图，如图4.4所示。x1=1 2 3；y1=1 2 3；4 5 6Y1=1 2 34 5 6Plot(x1，y1)%每行一条曲线y2=1 2；3 4；5 6Y2=1 23 45 6Plot(x1，y2)%每列一条曲线Plot(y1，x1)Plot(y2，x1)x2=1 1 1；2 2 2图4.4 (a) (x1，y1)曲线(b) (x2，y1)曲线图4.4 (c) (y1，x1)曲线(d) (y2，x1)曲线X2=1 1 1图4.4 (e) (x2，y1)曲线2 2 2Plot(x2，y1)%列与列相对应的方式5.plot(z)绘制复合矢量曲线以下步骤绘制了与图4.4(e)中相同的曲线。Z1=x2 i*y1Z1=1 . 00001 . 0000 I 1 . 00002 . 0000 I 1 . 00003 . 0000 I2 . 00004 . 0000 I 2 . 00005 . 0000 I 2 . 00006 . 0000 IPlot(z1)%使用实际部分作为横坐标，虚拟部分作为纵坐标6.plot (x1，y1，x2，y2，)绘制多条曲线使用Plot命令，还可以同时绘制多条曲线，MATLAB自动使用不同的颜色绘制不同的曲线，并使用多对矩阵作为参数。如上所述，每个矩阵对(xi，yi)在不同矩阵对之间的维数可以不同。如图4.5所示，绘制三条曲线。图4.5岁曲线X=0:0.1:2 * pi绘制三条曲线：Plot (x、sin (x)、x、cos (x)、x、sin (3 * x)%4.1.2绘制曲线的一般步骤表4.1总结了绘制二维和三维图形的一般步骤。表4.1绘制2d和3d图形的一般步骤步骤内容1准备曲线数据：对于二维曲线，横坐标和坐标数据变量；对于三维曲面，矩阵参数变量及其函数值。2指定图面视窗和子图形位置：默认情况下为Figure No.1窗口或当前窗口，当前子图片；也可以打开指定的图形窗口和子图形。3设置曲线绘制方法：线型、颜色、资料点造型。4设置轴：坐标的范围、记号和坐标记号5图面注解：地物名称、坐标名称、图例、文字说明6明暗处理、明暗处理、灯光、材质处理(仅限3d图形)7视点，3度(水平、垂直、高度)因子(仅适用于三维图形)8图形的精细修饰(使用图形句柄):使用物件属性值设定；使用图形窗口工具栏进行设置。说明：步骤1和3是最基本的绘图步骤，如果使用MATLAB的默认设置，通常只需要两个基本步骤就可以默认绘制图形，而不需要完全执行其它步骤。如果图形很多，需要指定图形窗口，子图形时，通常使用步骤2。除步骤1、2和3外，其他阶段的用户可以根据需要更改前后顺序。4.1.3几种图形绘制方法1.指定图形窗口如果需要同时打开多个图形窗口，可以使用figure语句。语法：Figure(n)%将创建新的图形窗口说明：如果窗口不存在，则会创建一个新的图形窗口，并将其设置为名为 Figure No.n . 的当前图形窗口，而不关闭其他窗口。2.同一窗口的多个子图形如果需要将多个独立的子视图放置在同一图形窗口中，可以通过在plot命令之前添加subplot命令将一个图形窗口分为多个区域(每个区域一个区域)。语法：Subplot(m，n，k)%使(Mn)子图形中的k成为当前图形说明：将图形窗口拆分为Mn子图。k是当前子图的编号，可以省略“，”。子图的排序原则是，左上是第一个，右下，子图相互独立。使用subplot命令绘制四个子图，如图4.6所示。X=0:0.1:2 * piSubplot(2，2，1)%已分割为2*2子图形，左上角为目前图形Plot(x，sin(x)当前图像的右上方Subplot(2，2，2)%Plot(x，cos(x)Subplot(2，2，3)%左下角是当前图像Plot(x，sin(3*x)Subplot(224)%右下方是当前图片，省略了逗号Plot(x，cos(3*x)图4.6 4子图使用绘图命令后，要清除图形窗口以绘制其他图形，必须使用clf命令清除图形窗口。清除Clf%子图形3.多次重叠绘制同一窗口要将新图形对象添加到一个坐标系，可以使用hold命令保留原始图形对象。语法：Hold on%保留当前坐标系和图形Hold off%不会保留目前的座标系统和图面Hold%在上述两个命令之间切换说明：如果在设置了“hold on”的情况下绘制多个图形对象，则生成新图形时将保留当前坐标系中已存在的图形对象，MATLAB将根据新图形的大小重新更改坐标系的比例。如图4.7(a)所示，函数sinx在同一窗口中绘制部分0 2的曲线和cosx在部分-的曲线。X1=0:0.1:2 * piPlot(x1，sin(x1)霍尔德温x2=-pi :1: pi；Plot(x2，cos(x2)程序分析：坐标系的范围从0 2 转换为- 2 。4.双纵座标图形语法：Plotyy(x1，y1，x2，y2)%左侧和右侧沿其他垂直轴绘制两条曲线说明：左垂直轴用于(x1，y1)数据，右垂直轴用于(x2，y2)数据以绘制两条曲线。坐标轴的范围，刻度自动生成。使用plotyy函数在同一图形窗口中绘制两条曲线，如图4.7(b)所示。Plotyy(x1、sin(x1)、x2、cos(x2)使用图4.7(a)hold on在同一窗口中绘制两条曲线(b)使用plotyy在同一窗口中绘制两条曲线程序分析：plotyy函数用不同的颜色绘制两条曲线，在左右两侧使用两个纵坐标的纵坐标轴，即- 2。4.1.4曲线的线型、颜色和数据点造型Plot指令还可以设定曲线的线段类型、颜色和资料点造型等，如表格4.2所示。表4.2段、颜色和数据点形状颜色数据点之间的连接数据点形状类型符号类型符号类型符号黄色紫红色(紫色)青绿色红色绿色蓝色白色黑色Y(Yellow)M(Magenta)C(Cyan)R(Red)g(绿色)b(蓝色)w(白色)k(黑色)实线(默认设置。)虚线画虚线虚线-:-。-显示实际点显示圆形叉子十字型显示星号*框标记钻石形状标记显示底部三角形显示上方三角形显示左三角形显示右三角形五角星标记六角形标记.ox* *sdv。ph语法：Plot(x，y，s)说明：x是横坐标矩阵，y是坐标矩阵，s是类型说明字符串参数；s字符串可以是三种符号类型之一或三种符号类型的组合：线段类型、颜色和数据点形状。示例4.8将sinx和cosx曲线绘制为不同的段类型、颜色和数据点形状，如图4.8所示。X=0:0.1:2 * piPlot(x、sin(x)、r-。)%使用红色虚线绘制曲线霍尔德温Plot(x，cos(x)，b 3360 o)%用蓝色圆圈绘制曲线，然后用虚线连接图4.8在同一窗口中绘制两条曲线4.1.5设定座标轴和文字标注1.轴控件轴特性使用坐标控制命令axis进行调整，表4.3列出了常用调整命令。表4.3常用坐标控制命令命令意义命令意义Axis自动使用首选项轴equal垂直轴，水平轴使用等长刻度Axis manual保持当前坐标范围不