MATLAB计算的图形绘制

1、第四讲 MATLAB的图形绘制作为一个功能强大的工具软件，作为一个功能强大的工具软件，Matlab具有具有很强的图形处理功能，提供了大量的二维、三维很强的图形处理功能，提供了大量的二维、三维图形函数。由于系统采用面向对象的技术和丰富图形函数。由于系统采用面向对象的技术和丰富的矩阵运算，所以在图形处理方面既方便又高效的矩阵运算，所以在图形处理方面既方便又高效。一、二维曲线的绘制（一） 基本图形函数（二） 图形的修饰（三） 图形的比较显示常用格式常用格式: :plot(x) %绘制以绘制以x为纵坐标的二维曲线为纵坐标的二维曲线plot(x,y) %绘制以绘制以x为横坐标为横坐标,y为纵坐标的二维曲

2、线为纵坐标的二维曲线plot(x1,y1,x2,y2,) %绘制多条曲线绘制多条曲线, 不同的矩阵不同的矩阵对之间，其维数可以不同对之间，其维数可以不同 说明：说明：x和和y可以是向量或矩阵。可以是向量或矩阵。 一、二维曲线的绘制一、二维曲线的绘制（一）（一） 基本图形函数基本图形函数 【例例1 1】：x1=1 4 3 ；plot(x1)（一）（一） 基本图形函数基本图形函数注：当注：当x是实向量时，是实向量时，以该向量的序号为以该向量的序号为横坐标，元素值为横坐标，元素值为纵坐标画出一条连纵坐标画出一条连续曲线，这实际上续曲线，这实际上是绘制折线图。是绘制折线图。一、二维曲线的绘制一、二维曲

3、线的绘制x2=3 5 7 6；12 24 15 14；3 6 9 7 ；plot(x2)（一）（一） 基本图形函数基本图形函数注：当注：当x是实矩阵时，是实矩阵时，则以其序号为横坐则以其序号为横坐标，按列绘制每列标，按列绘制每列元素值相对于其序元素值相对于其序号的曲线。号的曲线。一、二维曲线的绘制一、二维曲线的绘制x3=1 2 3; y3=1 2 3;4 3 6 ；plot(x3,y3) （一）（一） 基本图形函数基本图形函数注：注：当当x是向量，是向量，y是有一维与是有一维与x同维的同维的矩阵时，则绘制出矩阵时，则绘制出多根不同颜色的曲多根不同颜色的曲线。曲线条数等于线。曲线条数等于y矩阵的

4、另一维数，矩阵的另一维数，x被作为这些曲线共被作为这些曲线共同的横坐标。同的横坐标。一、二维曲线的绘制一、二维曲线的绘制x3=1 2 3; y3=1 2 3;4 3 6;7 8 9 ；plot(x3,y3) （一）（一） 基本图形函数基本图形函数一、二维曲线的绘制一、二维曲线的绘制x4=3 5 7 6；12 24 15 14；3 6 9 7；y4=1 3 4 2； 6 8 7 5；5 4 3 9； plot(x4,y4) （一）（一） 基本图形函数基本图形函数注：注：如果如果x和和y都是都是矩阵，则大小必须矩阵，则大小必须相同，矩阵相同，矩阵x的每列的每列和和y的每列画一条曲的每列画一条曲线。

5、线。一、二维曲线的绘制一、二维曲线的绘制x=0:pi/10:2*pi;y1=sin(x);y2=cos(x);plot(x,y1,x,y2)（一）（一） 基本图形函数基本图形函数一、二维曲线的绘制一、二维曲线的绘制plot(x,y1,r+-,x,y2,k*:) %多种颜色或线多种颜色或线型来区分不同的数据组型来区分不同的数据组（一）（一） 基本图形函数基本图形函数一、二维曲线的绘制一、二维曲线的绘制1图形标注图形标注有关图形标注函数的调用格式为：有关图形标注函数的调用格式为：title(s) %书写图名书写图名xlabel(s) %横坐标轴名横坐标轴名 ylabel(s) %纵坐标轴名纵坐标轴

6、名 text(xt,yt, s) %在图形的在图形的(xt,yt)坐标处书写文字注释坐标处书写文字注释 legend(s,pos) %在指定位置建立图例在指定位置建立图例（二）（二） 图形修饰图形修饰一、二维曲线的绘制一、二维曲线的绘制函数中的说明文字，除使用标准的函数中的说明文字，除使用标准的ASCII字符外，还可使用字符外，还可使用LaTeX格式的控格式的控制字符，这样就可以在图形上添加希腊字制字符，这样就可以在图形上添加希腊字母、数学符号及公式等内容。母、数学符号及公式等内容。例如，例如，text(0.3,0.5,sin(omegat+beta)将得到将得到标注效果标注效果sin(t+)

7、。（二）（二） 图形修饰图形修饰一、二维曲线的绘制一、二维曲线的绘制2坐标控制坐标控制axis函数的调用格式为：函数的调用格式为：axis(xmin xmax ymin ymax zmin zmax)axis函数功能丰富，常用的格式还有：函数功能丰富，常用的格式还有：axis equal：纵、横坐标轴采用等长刻度。：纵、横坐标轴采用等长刻度。axis square：产生正方形坐标系：产生正方形坐标系(缺省为矩形缺省为矩形)。axis auto：使用缺省设置。：使用缺省设置。axis off：取消坐标轴。：取消坐标轴。axis on：显示坐标轴。：显示坐标轴。（二）（二） 图形修饰图形修饰一、二

8、维曲线的绘制一、二维曲线的绘制3. 分格线分格线使用使用grid命令显示分格线。命令显示分格线。格式：格式： grid on%显示分格线显示分格线 grid off%不显示分格线不显示分格线 grid%在以上两个命令间切换在以上两个命令间切换说明：不显示分格线是说明：不显示分格线是MATLAB的默认设置。的默认设置。分格线的疏密取决于坐标刻度，如果要改变分格线分格线的疏密取决于坐标刻度，如果要改变分格线的疏密，必须先定义坐标刻度。的疏密，必须先定义坐标刻度。（二）（二） 图形修饰图形修饰一、二维曲线的绘制一、二维曲线的绘制【例2】：x=0:pi/10:2*pi;y1=sin(x);y2=cos

9、(x);plot(x,y1,x,y2)grid on（二）（二） 图形修饰图形修饰一、二维曲线的绘制一、二维曲线的绘制 xlabel(Independent Variable X) ylabel(Dependent Variable Y) title(Sine and Cosine Curve) gtext(sin(x)（二）（二） 图形修饰图形修饰gtext(s)-用鼠标把用鼠标把字符串放到图形上字符串放到图形上一、二维曲线的绘制一、二维曲线的绘制text(1.5,0.3,cos(x)axis(0 2*pi -0.8 0.8)（二）（二） 图形修饰图形修饰一、二维曲线的绘制一、二维曲线的绘制

10、legend(sin(x),cos(x),4)（二）（二） 图形修饰图形修饰一、二维曲线的绘制一、二维曲线的绘制1同一窗口多次叠绘同一窗口多次叠绘格式：格式： hold on %使当前坐标系和图形保留使当前坐标系和图形保留 hold off %使当前坐标系和图形不保留使当前坐标系和图形不保留 hold %在以上两个命令中切换在以上两个命令中切换说明：说明：在设置了在设置了“hold on”后，如果画多个图形对象，后，如果画多个图形对象，则在生成新的图形时保留当前坐标系中已存在的图形对则在生成新的图形时保留当前坐标系中已存在的图形对象，象，MATLAB会根据新图形的大小，重新改变坐标系的会根据新

11、图形的大小，重新改变坐标系的比例。比例。（三）（三） 图形的比较显示图形的比较显示一、二维曲线的绘制一、二维曲线的绘制【例例3 3】：在同一窗口画出函数在同一窗口画出函数sinx在区间在区间0 2的曲线和的曲线和cosx在区间在区间- 的曲线。的曲线。 x1=0:0.1:2*pi; plot(x1,sin(x1) （三）（三） 图形的比较显示图形的比较显示一、二维曲线的绘制一、二维曲线的绘制hold onx2=-pi:0.1:pi;plot(x2,cos(x2) （三）（三） 图形的比较显示图形的比较显示注：注：坐标系的范围由坐标系的范围由02转变为转变为-2。一、二维曲线的绘制一、二维曲线的

12、绘制2. 同一窗口多个子图同一窗口多个子图如果需要在同一个图形窗口中布置几幅独立的如果需要在同一个图形窗口中布置几幅独立的子图，可以在子图，可以在plot命令前加上命令前加上subplot命令来将一命令来将一个图形窗口划分为多个区域，每个区域一幅子图个图形窗口划分为多个区域，每个区域一幅子图。格式：格式：subplot(m,n,k)%使使(mn)幅子图中的幅子图中的第第k幅成为当前图幅成为当前图clf % 清除子图清除子图 !说明：说明：子图的序号编排原则是：左上方为第子图的序号编排原则是：左上方为第1幅，先幅，先依次排列，子图彼此之间独立。依次排列，子图彼此之间独立。（三）（三） 图形的比较

13、显示图形的比较显示一、二维曲线的绘制一、二维曲线的绘制【例例4 4】：在多个窗口中绘制图形。在多个窗口中绘制图形。x=0:0.1:2*pi;subplot(2,2,1) %将图形窗口分割将图形窗口分割为为2行行2列，第列，第1行行第第1列（左上方）列（左上方）为当前图为当前图 plot(x,sin(x) （三）（三） 图形的比较显示图形的比较显示一、二维曲线的绘制一、二维曲线的绘制subplot(2,2,2) %右上方为当前图右上方为当前图 plot(x,cos(x) （三）（三） 图形的比较显示图形的比较显示一、二维曲线的绘制一、二维曲线的绘制y3=exp(x)；subplot(2,2,3)

14、 %左下方为当前图左下方为当前图plot(x,y3) （三）（三） 图形的比较显示图形的比较显示一、二维曲线的绘制一、二维曲线的绘制subplot(224) %右下方为当前图，省略逗号右下方为当前图，省略逗号 plot(x,log(3*x) （三）（三） 图形的比较显示图形的比较显示一、二维曲线的绘制一、二维曲线的绘制3. 双纵坐标图双纵坐标图格式：格式：plotyy(x1,y1,x2,y2) %以左、右不同纵轴绘以左、右不同纵轴绘制两条曲线制两条曲线说明：说明：左左纵轴用于纵轴用于(x1,y1)(x1,y1)数据，数据，右右纵轴用纵轴用于于(x2,y2)(x2,y2)数据来绘制两条曲线。坐标

15、轴的范数据来绘制两条曲线。坐标轴的范围、刻度都自动产生。围、刻度都自动产生。 （三）（三） 图形的比较显示图形的比较显示一、二维曲线的绘制一、二维曲线的绘制【例例5 5】： x=0:pi/100:2*pi;y1=0.2*exp(-0.5*x).*cos(4*pi*x);y2=2*exp(-0.5*x).*cos(pi*x);plotyy(x,y1,x,y2)（三）（三） 图形的比较显示图形的比较显示一、二维曲线的绘制一、二维曲线的绘制一、二维曲线的绘制一、二维曲线的绘制（三）（三） 图形的比较显示图形的比较显示格式：格式： plot3(x,y,z, s) %绘制三维曲线绘制三维曲线 plot3

16、(x1,y1,z1, s1,x2,y2,z2, s2,) %绘制多绘制多条三维曲线条三维曲线说明：当说明：当x、y、z是同维向量时，则绘制以是同维向量时，则绘制以x、y、z元素为坐标的三维曲线；当元素为坐标的三维曲线；当x、y、z是同维矩阵时，是同维矩阵时，则绘制三维曲线的条数等于矩阵的列数。则绘制三维曲线的条数等于矩阵的列数。s是指定线是指定线型、色彩、数据点形的字符串。型、色彩、数据点形的字符串。 二、二、MATLABMATLAB的三维图形绘制的三维图形绘制（一）（一） 三维曲线图三维曲线图【例例6 6】：绘制方程绘制方程 在在的图像。的图像。 t=0:pi/10:2*pi; x=sin(

17、t); y=cos(t); z=t; plot3(x,y,z,m:p)tz) tcos(y) tsin(x2, 0t 二、二、MATLABMATLAB的三维图形绘制的三维图形绘制（一）（一） 三维曲线图三维曲线图 二、二、MATLABMATLAB的三维图形绘制的三维图形绘制（一）（一） 三维曲线图三维曲线图 grid on xlabel(Dependent Variable X) ylabel(Dependent Variable Y) zlabel(Independent Variable Z) title(Sine and Cosine Curve) 二、二、MATLABMATLAB的三维

18、图形绘制的三维图形绘制（一）（一） 三维曲线图三维曲线图 二、二、MATLABMATLAB的三维图形绘制的三维图形绘制（一）（一） 三维曲线图三维曲线图（二）（二） 三维网线图和曲面图三维网线图和曲面图1. meshgrid命令命令为了绘制三维立体图形，为了绘制三维立体图形，MATLAB的方法是将的方法是将x方方向划分为向划分为m份，将份，将y方向划分为方向划分为n份，份，meshgrid命令是以命令是以x、y向量为基准，来产生在向量为基准，来产生在x-y平面的各栅格点坐标值平面的各栅格点坐标值的矩阵。的矩阵。格式：格式：X,Ymeshgrid(x,y) 说明：说明：X、Y是栅格点的坐标，为矩

19、阵；是栅格点的坐标，为矩阵；x、y为向量。为向量。 二、二、MATLABMATLAB的三维图形绘制的三维图形绘制（二）（二） 三维网线图和曲面图三维网线图和曲面图2. 三维网线图三维网线图mesh函数为数据点绘制网格线函数为数据点绘制网格线,图形中的每一个已图形中的每一个已知点和其附近的点用直线连接。知点和其附近的点用直线连接。格式：格式：mesh(z) %画三维网线图画三维网线图 mesh(x,y,z,c) 说明：只有参数说明：只有参数z时，以时，以z矩阵的行下标作为矩阵的行下标作为x坐标坐标轴，把轴，把z的列下标当作的列下标当作y坐标轴；坐标轴；x、y分别为分别为x、y坐标坐标轴的自变量；

20、当有轴的自变量；当有x、y、z参数时，参数时，c是指定各点的用是指定各点的用色矩阵，当色矩阵，当c省略时默认用色矩阵是省略时默认用色矩阵是z的数据。的数据。如果如果x、y、z、c四个参数都有，则应该都是维数相同的矩阵。四个参数都有，则应该都是维数相同的矩阵。 二、二、MATLABMATLAB的三维图形绘制的三维图形绘制3. 三维曲面图三维曲面图surf函数和函数和mesh的用法类似，但它可以画出的用法类似，但它可以画出着色表面图，图形中的每一个已知点与其相邻着色表面图，图形中的每一个已知点与其相邻点以平面连接。点以平面连接。格式：格式：surf (z) %画三维曲面图画三维曲面图 surf (

21、x,y, z,c) 说说明：明：参数设置与参数设置与meshmesh命令相同，命令相同，c c可以省略。可以省略。 （二）（二） 三维网线图和曲面图三维网线图和曲面图 二、二、MATLABMATLAB的三维图形绘制的三维图形绘制【例例7 7】：分别用分别用meshmesh和和surfsurf函数绘制高函数绘制高斯矩阵的曲面。斯矩阵的曲面。z=peaks(40);mesh(z)surf(z) z=3*(1-x).2.*exp(-(x.2) - (y+1).2) . - 10*(x/5 - x.3 - y.5).*exp(-x.2-y.2) . - 1/3*exp(-(x+1).2 - y.2);

22、 （二）（二） 三维网线图和曲面图三维网线图和曲面图 二、二、MATLABMATLAB的三维图形绘制的三维图形绘制一、二维曲线的绘制（二） 三维网线图和曲面图一、二维曲线的绘制（二） 三维网线图和曲面图【例例8 8】：绘制方程绘制方程x=-7.5:0.5:7.5;y=x;X,Y=meshgrid(x,y)； R=sqrt(X.2+Y.2)+eps; Z=sin(R)./R; surf(X,Y,Z)5 . 75 . 7,5 . 75 . 7)sin(2222yxyxyxz（二）（二） 三维网线图和曲面图三维网线图和曲面图 二、二、MATLABMATLAB的三维图形绘制的三维图形绘制一、二维曲线的

23、绘制（二） 三维网线图和曲面图4. 其它立体网线图和曲面图其它立体网线图和曲面图meshc：为立体网状图加等高线；为立体网状图加等高线；Meshz：为立体网状图加为立体网状图加“围裙围裙”。（二）（二） 三维网线图和曲面图三维网线图和曲面图 二、二、MATLABMATLAB的三维图形绘制的三维图形绘制一、二维曲线的绘制（二） 三维网线图和曲面图一、二维曲线的绘制（二） 三维网线图和曲面图5改变视角改变视角格式：格式：view(az,el) %通过方位角和俯仰角改变视角通过方位角和俯仰角改变视角view(vx,vy,vz) %通过直角坐标改变视角通过直角坐标改变视角说说明：明：azaz（方位角）

24、（方位角）是观察点和坐标原点连线在是观察点和坐标原点连线在x-x-y y平面内的投影和平面内的投影和y y轴负方向的夹角；轴负方向的夹角；elel（俯仰角）（俯仰角）是是观察点与坐标原点的连线和观察点与坐标原点的连线和x-yx-y平面的夹角。平面的夹角。对于这两个角度，三维图形的默认值分别为对于这两个角度，三维图形的默认值分别为-37.5-37.5和和3030，二维图形的默认值是，二维图形的默认值是0 0和和9090。（二）（二） 三维网线图和曲面图三维网线图和曲面图 二、二、MATLABMATLAB的三维图形绘制的三维图形绘制【例例9 9】： z=peaks(40); subplot(2,2

25、,1) mesh(z) subplot(2,2,2); mesh(z) view(-37.5,-30) subplot(2,2,3); mesh(z) view(180,0) subplot(2,2,4); mesh(z) view(0,90)（二）（二） 三维网线图和曲面图三维网线图和曲面图 二、二、MATLABMATLAB的三维图形绘制的三维图形绘制一、二维曲线的绘制（二） 三维网线图和曲面图（一）条形图条形图 条形条形图图常用于常用于对统计对统计的数据的数据进进行作行作图图，特，特别别适用适用于少量且离散的数据。于少量且离散的数据。 语语法：法：bar(x,y,width,bar(x,y

26、,width,参数参数) ) % %画条形图画条形图bar3(y,z,width,bar3(y,z,width,参数参数)% %画三维条形图画三维条形图说明：说明：x x是横坐标向量，是横坐标向量，省略时默认值是省略时默认值是1:m1:m，m m为为y y的向量长度；的向量长度；y y是纵坐标，是纵坐标，可以是向量或矩阵可以是向量或矩阵, , widthwidth是竖条的宽度是竖条的宽度 ，参数参数有有grouped(grouped(分组式分组式) )和和stacked(stacked(累加式累加式) ) 。 三、其他图形函数三、其他图形函数（一）条形图条形图 【例例1010】：用条形图表示某

27、年一月份中用条形图表示某年一月份中3 3日日6 6日连续四天的温度数据，日连续四天的温度数据，y y矩阵的各列分别表示矩阵的各列分别表示平均温度、最高温度和最低温度。平均温度、最高温度和最低温度。 x=3:6; y=5.3000 13.0000 0.40005.1000 11.8000 -1.70003.7000 8.1000 0.60001.5000 7.7000 -4.5000 ; bar(x,y) bar3(x,y) bar(x,y,0.5,stack) 三、其他图形函数三、其他图形函数（一）条形图条形图 三、其他图形函数三、其他图形函数（一）条形图条形图 三、其他图形函数三、其他图形函

28、数（一）条形图条形图 三、其他图形函数三、其他图形函数（二）面积图和实心图面积图和实心图 1、面积图、面积图函数函数area用来绘制面积图用来绘制面积图,是在是在plot的基础的基础上填充曲线与横轴之间的面积，该图用于查上填充曲线与横轴之间的面积，该图用于查看某个数在该列所有数的总和中所占的比例，看某个数在该列所有数的总和中所占的比例，只能用于二维绘图。只能用于二维绘图。格式：格式：area(y) %画面积图画面积图area(x,y) 三、其他图形函数三、其他图形函数（二）面积图和实心图面积图和实心图 2. 实心图实心图函数函数fill用来绘制实心图用来绘制实心图,实心图是将数据的实心图是将数

29、据的起点和终点连成多边形，并填充颜色。起点和终点连成多边形，并填充颜色。格式：格式： fill(x,y,c) %画实心图画实心图说说明：明：c为实为实心心图图的的颜颜色，色，可以用可以用r、g、b、 c、m、y、w、k，或，或RGB三元三元组组行向量表示。行向量表示。 三、其他图形函数三、其他图形函数（二）面积图面积图和实心图和实心图【例例1111】： x=1:7; y=3,2,5;6,1,8;7,4,9;6,3,7;8,2,9;4,2,9;3,1,7; area(x,y) fill(x,y,r) 三、其他图形函数三、其他图形函数（二）面积图和实心图面积图和实心图 三、其他图形函数三、其他图形

30、函数（三）直方图直方图 格式：格式：hist(y,m) %统计每段的元素个数并画出直方图统计每段的元素个数并画出直方图hist(y,x)说明：说明：m是分段的个数，省略时则默认为是分段的个数，省略时则默认为10；x是向量，用于指定所分每个数据段的中间值；是向量，用于指定所分每个数据段的中间值；y可可以是向量或矩阵，如果是矩阵则按列分段。以是向量或矩阵，如果是矩阵则按列分段。 三、其他图形函数三、其他图形函数（三）直方图直方图 【例例1212】：y=randn(10,2)y = -0.43256481152822 -0.18670857768144 -1.66558437823810 0.725

31、79054829330 0.12533230647483 -0.58831654301419 0.28767642035855 2.18318581819710 -1.14647135068146 -0.13639588308660 三、其他图形函数三、其他图形函数（三）直方图直方图 1.19091546564300 0.11393131352081 1.18916420165210 1.06676821135919 -0.03763327659332 0.05928146052361 0.32729236140865 -0.09564840548367 0.17463914282092 -0

32、.83234946365002 x=-2:0.5:2; hist(y,x) x=-4:1:5; hist(y,x) 三、其他图形函数三、其他图形函数（三）直方图直方图 三、其他图形函数（四）饼图饼图 饼图是用于显示向量中的各元素占向量元素总和的饼图是用于显示向量中的各元素占向量元素总和的百分比。百分比。格式：格式： pie(x,explode,label) %画二维饼图画二维饼图 pie3(x,explode,label) %画三维饼图画三维饼图说明：说明：x x是向量；是向量；explodeexplode是与是与x x同长度的向量，用同长度的向量，用来决定是否从饼图中分离对应的一部分块，非零元素来决定是否从饼图中分离对应的一部分块，非零元素表示该部分需要分离；表示该部分需要分离；labellabel是用来标注饼图的字是用来标注饼图的字符串数组。符串数组。 三、其他图形函数三、其他图形函数（四）饼图饼图 【例例1212】：某班计算机考试，某班计算机考试，9090分以上分以上3232