第5章数据可视化

1、第第5章章 数据可视化数据可视化MATLAB具有强大的图形表达功能，包括：具有强大的图形表达功能，包括： 近近30种二维图形，包括：线形图、面形图种二维图形，包括：线形图、面形图等等 20余种三维图形，包括：三维线形图、三余种三维图形，包括：三维线形图、三维表面图、三维体图、三维造型图等维表面图、三维体图、三维造型图等MATLAB中各种图形示例中各种图形示例MATLAB绘图的实现过程绘图的实现过程 由绘图函数完成相应的图形绘制工作由绘图函数完成相应的图形绘制工作 函数的参数确定绘制对象及图形属性函数的参数确定绘制对象及图形属性 输入的参数大同小异输入的参数大同小异如：如：FunctionNam

2、e(对象，属性参数）对象，属性参数）5.1 图形绘制示例图形绘制示例在区间（在区间（-17, 3）上的图形）上的图形54)9(11)3(122xxy5.1 图形绘制示例图形绘制示例% 绘制图形示例绘制图形示例x1=-17:1:3;y1=1./(x1+3).2+1)+1./(x1+9).2+4)+5;x2=-17:0.02:3;y2=1./(x2+3).2+1)+1./(x2+9).2+4)+5;% 绘制图形比较绘制图形比较subplot(2,2,1);plot(x1,y1,rp);axis(-17 3 5 6.5);title(figure 1);grid on;subplot(2,2,2);

3、plot(x2,y2,rp);axis(-17 3 5 6.5);title(figure 2);grid on;subplot(2,2,3);plot(x1,y1,x1,y1,rp);axis(-17 3 5 6.5);title(figure 3);grid on;subplot(2,2,4);plot(x2,y2,LineWidth,2);axis(-17 3 5 6.5);title(figure 4);grid on;5.2 二维图形绘制二维图形绘制plot函数函数l 如果只输入一个变量，输入的变量为如果只输入一个变量，输入的变量为Y轴值，对应的轴值，对应的X轴轴值缺省取值缺省取1,

4、2,3, plot(x, PropertyName, PropertyValue,)l 如果输入两个变量，前面的是如果输入两个变量，前面的是X轴值，后面的是轴值，后面的是Y轴值。轴值。此时，两个变量长度一样此时，两个变量长度一样plot(x, y, PropertyName, PropertyValue,)l 如果输入的变量是数组，则数组的每一列连成一条直线如果输入的变量是数组，则数组的每一列连成一条直线l 变量的输入可有多个，两个一组变量的输入可有多个，两个一组plot(x, y, x, z, PropertyName, PropertyValue,)l 对象必须输入对象必须输入5.2 二维

5、图形绘制二维图形绘制plot函数函数% example_plot.m% plot函数绘图示例函数绘图示例% 生成一维数组及其参数数组生成一维数组及其参数数组a=0:0.1:1;t=0:0.01:1;% 生成二维数组生成二维数组y=sin(3*t).*exp(-t)*a;% 不同的绘制参数比较不同的绘制参数比较% figure1: 二维数组绘制曲线二维数组绘制曲线subplot(2,2,1);plot(y);axis(0 100 0 1);xlabel(index);ylabel(y);title(figure 1);grid on;% figure2: 一维、二维数组绘制曲线一维、二维数组绘制

6、曲线subplot(2,2,2);plot(t,y);axis(0 1 0 1);xlabel(t);ylabel(y);title(figure 2);grid on;% figure3: 一维、二维数组绘制曲线一维、二维数组绘制曲线subplot(2,2,3);plot(y,t);axis(0 1 0 1);xlabel(y);ylabel(t);title(figure 3);grid on;% figure4: 一维数组绘制曲线一维数组绘制曲线subplot(2,2,4);plot(t);axis(0 100 0 1);xlabel(index);ylabel(t);title(fig

7、ure 4);grid on;5.2 二维图形绘制二维图形绘制plot函数函数5.2 二维图形绘制二维图形绘制plot函数函数1、绘图描述、绘图描述如不输入绘图描述，全部缺省，绘图描述包括：如不输入绘图描述，全部缺省，绘图描述包括： 线型线型 Line style 颜色颜色Color 标志类型标志类型Marker type 线粗线粗 Line width 标志大小标志大小Marker size 对于填充标志还有标志面和边缘的颜色对于填充标志还有标志面和边缘的颜色 Marker face and edge color 5.2 二维图形绘制二维图形绘制plot函数函数2、线型、线型线型符号线型符号

8、对应线型对应线型-实线实线-虚线虚线:点组成的线点组成的线-.点和线段组成的线点和线段组成的线5.2 二维图形绘制二维图形绘制plot函数函数3、标志类型、标志类型标志符号标志符号标志类型标志类型标志符号标志符号标志类型标志类型+加号加号角向上的三角形角向上的三角形“”*星号星号V角向下的三角形角向下的三角形o 圆圈圆圈角向右的三角形角向右的三角形x叉叉p五角星五角星s方形方形h六角星六角星d菱形菱形颜色符号颜色符号标志颜色标志颜色颜色符号颜色符号标志颜色标志颜色r红色红色c青色青色g绿色绿色k黑色黑色b蓝色蓝色w白色白色y黄色黄色m品红色品红色线型、标志类型、标志颜色可任意组合使用，写在单引

9、线型、标志类型、标志颜色可任意组合使用，写在单引号对里面号对里面5.2 二维图形绘制二维图形绘制plot函数函数4、线颜色、线颜色关键字关键字对应属性对应属性LineWidth线粗线粗MarkerEdgeColor标志边缘颜色标志边缘颜色MarkerFaceColor标志填充颜色标志填充颜色MarkerSize标志大小标志大小对于多个对象，线型、颜色、标志类型可单独控制，但对于多个对象，线型、颜色、标志类型可单独控制，但其它属性不能其它属性不能如不指定标志的颜色，其颜色缺省与线颜色相同如不指定标志的颜色，其颜色缺省与线颜色相同如不指定填充颜色，则不填充如不指定填充颜色，则不填充5.2 二维图形

10、绘制二维图形绘制plot函数函数5、其它属性、其它属性x=-pi:pi/10:pi;y=sin(x);t4=polyfit(x,y,4)y4=polyval(t4,x);plot(x,y,x,y4)plot(x,y,-rs,LineWidth,2,MarkerSize,10)plot(x,y,-rs,x,y4,LineWidth,2,MarkerSize,10)plot(x,y,-rs,x,y4,-gp,LineWidth,2, MarkerSize,10)plot(x,y,-rs,x,y4,-gp,LineWidth,2,MarkerSize, 10, MarkerEdgeColor, k,

11、 MarkerFaceColor,g)5.2 二维图形绘制二维图形绘制plot函数函数5、其它属性、其它属性5.2 二维图形绘制二维图形绘制plot函数函数5、其它属性、其它属性% plot_params.m% plot函数参数的示例函数参数的示例% 产生一维自变量向量产生一维自变量向量t=0:pi/20:3*pi;y=exp(-1/3*t).*sin(2*t+3);y1=exp(-1/3*t);% 绘制曲线绘制曲线plot(t,y,b:*);xlabel(t);ylabel(y);hold on;plot(t,y1,r-);title(linestyles and markers);lege

12、nd(y=exp(-1/3*t).*sin(2*t+3),y1=exp(-1/3*t);axis square;grid on;hold off;5.2 二维图形绘制二维图形绘制plot函数函数5、图形坐标轴设置、图形坐标轴设置包括坐标轴的取向、范围、刻度及高宽比等参数包括坐标轴的取向、范围、刻度及高宽比等参数axis(xminaxis(xmin xmax xmax ymin ymin ymax ymax)坐标轴取值范围坐标轴取值范围v=axisv=axis返回坐标范围向量返回坐标范围向量axis autoaxis auto刻度恢复到默认值刻度恢复到默认值axis manualaxis man

13、ual冻结坐标轴刻度冻结坐标轴刻度axis tightaxis tight设定坐标轴范围为绘图数据的范围设定坐标轴范围为绘图数据的范围axis ijaxis ij左右、上下的取值左右、上下的取值axis xyaxis xy左右、下上的取值左右、下上的取值axis equalaxis equal使坐标轴刻度相同使坐标轴刻度相同axis imageaxis image设置坐标轴的范围与图形相适应设置坐标轴的范围与图形相适应axis offaxis off关闭坐标轴的标签、刻度等关闭坐标轴的标签、刻度等axis onaxis on打开坐标轴的标签、刻度等打开坐标轴的标签、刻度等5.2 二维图形绘制二

14、维图形绘制plot函数函数5、图形坐标轴设置、图形坐标轴设置% plot_axis_params.m% 坐标轴参数设置示例坐标轴参数设置示例% 绘制参数化的椭圆绘制参数化的椭圆t=0:pi/50:2*pi;x=4*sin(t);y=5*cos(t);% 绘制一：绘制一：normalsubplot(2,2,1);plot(x,y);axis normal;grid on;title(figure1: normal);% 绘制二：绘制二：equalsubplot(2,2,2);plot(x,y);axis equal;grid on;title(figure2: equal);% 绘制三：绘制三：

15、image fill, box off（即边框消失）（即边框消失）subplot(2,2,3);plot(x,y);axis image fill;box off;grid on;title(figure3: image fill, box off);% 绘制四：绘制四：tight, box offsubplot(2,2,4);plot(x,y);axis tight;box off;grid on;title(figure4: tight, box off);由函数由函数xlabel,ylabel和和title完成完成l类似于格式输出类似于格式输出l由单引号表示，需要取义的关键字由由单引号表

16、示，需要取义的关键字由“”引导引导如：如：xlabel(0 leq x leq 2pi)输出输出x轴标签为：轴标签为：20 x5.2 二维图形绘制二维图形绘制plot函数函数5、图形坐标轴设置、图形坐标轴设置5.2 二维图形绘制二维图形绘制plot函数函数6、set、get函数函数get(handle, PropertyName)获得句柄图形对象的属性获得句柄图形对象的属性set(handle, PropertyName)设置句柄图形对象的属性设置句柄图形对象的属性5.2 二维图形绘制二维图形绘制plot函数函数6、set、get函数函数% plot_axis_params1.m% 根据设置参

17、数来设置示例根据设置参数来设置示例x=logspace(-2,0,500);y=(sin(1./x).3)./x;% 绘制一：绘制一：normalsubplot(2,2,1);plot(x,y);axis normal;grid on;title(figure1: normal);% 绘制二：绘制二：y-logxsubplot(2,2,2);plot(x,y);set(gca,XScale,log,YScale,linear);grid on;title(figure2: y-logx);% 绘制三：绘制三：y-revxsubplot(2,2,3);plot(x,y);set(gca,XDir

18、,reverse,YDir,normal);grid on;title(figure3: y-revx);% 绘制四：绘制四：y-logx, with grid y offsubplot(2,2,4);plot(x,y);set(gca,XScale,log,YScale,linear);set(gca,XGrid,on,YGrid,off);title(figure4: y-logx, with grid y off);5.2 二维图形绘制二维图形绘制plot函数函数6、holdhold on叠加绘图，可以重新绘制刻度叠加绘图，可以重新绘制刻度hold off清除原图，重新绘图清除原图，重新

19、绘图hold两者切换两者切换5.2 二维图形绘制二维图形绘制plot函数函数6、hold% example_hold.m% hold命令的使用命令的使用%example_figure.m%figure/close/clf命令使用命令使用x=linspace(0,2*pi,100);y=sin(2*x);z=2*cos(3*x);plot(x,y);input(Any)hold onplot(x,z,m*-);input(Any)hold offplot(x,z,m*-);input(Any)5.2 二维图形绘制二维图形绘制plot函数函数7、子图绘制、子图绘制subplot(m,n,p)建立建

20、立m mn n个，第个，第p p个个subplot(m,n,p,replace)刷新第刷新第p p个个subplot(m,n,p,align)对其对其subplot(h)句柄为句柄为h h的设为当前的设为当前subplot(posi,left,bott,wid,hei)在指定位置创建指定大小的子图在指定位置创建指定大小的子图5.2 二维图形绘制二维图形绘制plot函数函数7、子图绘制、子图绘制% example_subplot.m% subplot函数绘制示例函数绘制示例x=linspace(0,2*pi,100);y=linspace(0,3*pi,150);a=sin(x);b=2*sin

21、(x).*cos(x);c=sin(y)./(cos(y)+eps);% 绘制图形一：绘制图形一：subplot(2,2,1);plot(x,a,b*-);title(figure1: sin(x);grid on;axis(0 2*pi -1 1);% 绘制图形二：绘制图形二：subplot(2,2,2);plot(x,b,rp-);title(figure2: 2sin(x)cos(x);grid on;axis(0 2*pi -1 1);% 绘制图形三：绘制图形三：subplot(position,0.2 0.05 0.6 0.40);plot(y,c);title(figure3: s

22、in(x)/(cos(x);grid on;axis(0 3*pi -100 100);5.2 二维图形绘制二维图形绘制plot函数函数8、figure、close、clffigure新建一个图形窗口新建一个图形窗口close关闭图形窗口关闭图形窗口clf擦除图形窗口图形擦除图形窗口图形5.2 二维图形绘制二维图形绘制plot函数函数8、figure、close、clf%example_figure.m%figure/close/clf命令使用命令使用x=linspace(0,2*pi,100);y=sin(2*x);z=2*cos(3*x);plot(x,y);figure(2)plot(x

23、,z,m*-);figure(3)plot(x,z,m*-);input(Any)clf(3)input(Any)close(3);5.2 二维图形绘制二维图形绘制plotyy函数函数多轴曲线图多轴曲线图在同一个图中绘制度量不同的图形在同一个图中绘制度量不同的图形由函数由函数plotyy()完成，调用格式如下：完成，调用格式如下：plotyy(X1,Y1,X2,Y2)plotyy(X1,Y1,X2,Y2,fun1)plotyy(X1,Y1,X2,Y2,fun11,func12)5.2 二维图形绘制二维图形绘制plotyy函数函数多轴曲线图多轴曲线图% example_plotyy.m% 使用使

24、用plotyy函数绘制双坐标轴图像函数绘制双坐标轴图像x1=-2.9:0.05:2.9;y1=exp(-x1.*x1);y2=sin(3*x1);AX,H1,H2 = plotyy(x1,y1,x1,y2,bar,plot);title(figure1: plotyy in default);% 通过句柄函数改变属性通过句柄函数改变属性% 添加纵坐标轴名称添加纵坐标轴名称figure(2);AX,H1,H2 = plotyy(x1,y1,x1,y2,bar,plot);set(get(AX(1),Ylabel),String,y1=exp(-x.*x);set(get(AX(2),Ylabel

25、),String,y2=sin(3*x);% 改变线型属性改变线型属性set(H1,barwidth,0.6,edgecolor,1 0 0,facecolor,1 1 0.4745);set(H2,linewidth,1,marker,*)title(figure2: plotyy after change);5.2 二维图形绘制二维图形绘制fplot函数函数在指定的区间内绘函数的曲线图在指定的区间内绘函数的曲线图参数内容function 带有x变量的字符串或M文件的文件名limit区间向量（必需）tol指定误差容限，缺省0.002linespec 指定线型，如r- fplot(sin, 0

26、,4*pi, 0.001)fplot(function, limit, tol, linespec) 5.2 二维图形绘制二维图形绘制fplot函数函数% example_fplot.m% 通过通过fplot 函数绘制曲线函数绘制曲线% 图一：绘制图一：绘制humps函数函数subplot(2,1,1);fplot(humps,-0.5,3);title(figure1: humps);xlabel(x);ylabel(humps(x);grid on;% 图二：绘制函数图二：绘制函数sin(x)/x的曲线的曲线subplot(2,1,2);f_hdl=(x) sin(x)/(x);fplot

27、(f_hdl,-10,10);title(figure1: sin(x)/x);xlabel(x);ylabel(sin(x)/x);grid on;5.2 二维图形绘制二维图形绘制ezplot函数函数符号表达式绘图符号表达式绘图参数内容ezplot(f)在 之间绘制符号表达式曲线图ezplot(f,min max)在定义的取值区间内绘图ezplot(f,min max,fig)在指定的图形中绘图2,25.2 二维图形绘制二维图形绘制ezplot函数函数% example_ezplot.m% 图一：图一：ezplot绘图（符号函数）绘图（符号函数）subplot(2,1,1);syms t;y

28、=exp(-2*t/3)*sin(1+2*t);ezplot(y,pi,3*pi);grid on;title(figure1: ezplot);xlabel(x);ylabel(exp(-2*t/3)*sin(1+2*t);% 图三：图三：ezpolar绘图绘图% figure(2);ezpolar(1+cos(t);grid on;title(figure ezpolar);% 图二：图二：ezplot绘图绘图subplot(2,1,2);syms x;f_hdl=sin(x)/(x);ezplot(f_hdl,-15,15);title(figure2: ezplot);xlabel(x

29、);ylabel(sin(x)/x);grid on;% 图三：图三：ezpolar绘图绘图figure(2);ezpolar(1+cos(t);grid on;title(figure ezpolar);5.3 三维图形绘制三维图形绘制plot3(x,y,z,LineSpec,PropertyName,PropertyValue,.)% example_plot3.m% 使用函数使用函数plot3绘制三维曲线绘制三维曲线t=0:pi/50:10*pi;plot3(sin(t),cos(t),t,r*-)xlabel(sin(t)ylabel(cos(t)zlabel(t)title(figu

30、re1: helix)grid onaxis square% 绘制多条曲线绘制多条曲线figure(2);x=linspace(0,3*pi,200);z1=sin(x);z2=sin(2*x);z3=sin(3*x);y1=zeros(size(x);y2=ones(size(x);y3=y2*2;plot3(x,y1,z1,r*,x,y2,z2,bp,x,y3,z3,mx);grid on;xlabel(x-axis)ylabel(y-axis)zlabel(z-axis)title(figure2: sin(x),sin(2x),sin(3x);grid on;axis square;1

31、、三维曲线图、三维曲线图plot3函数函数5.3 三维图形绘制三维图形绘制mesh(Zmesh(Z) )以以Z Z的列和行的下标为的列和行的下标为X X、Y Y绘制网格图绘制网格图mesh(X,Y,Zmesh(X,Y,Z) )X X、Y Y为自变量，为自变量，Z Z为其函数绘制为其函数绘制mesh(X,Y,Z,Cmesh(X,Y,Z,C) )指定颜色指定颜色2、网格图、网格图mesh函数函数5.3 三维图形绘制三维图形绘制%mesh测试函数测试函数example_mesh.mx,y,z=peaks(90);mesh(x,y,z)xlabel(X-Axis),ylabel(Y-Axis),zla

32、bel(Z-Axis)title(mesh of peaks)2、网格图、网格图mesh函数函数dem=load(dem.txt); mesh(dem)title(mesh of dem)5.3 三维图形绘制三维图形绘制%mesh测试函数测试函数example_mesh.mx,y,z=peaks(60);subplot(2,2,1);mesh(x,y,z)xlabel(X-Axis),ylabel(Y-Axis),zlabel(Z-Axis)title(mesh of peaks)subplot(2,2,2);meshz(x,y,z)title(meshz of peaks)subplot(2

33、,2,3);meshc(x,y,z)title(meshc of peaks)2、网格图、网格图meshz与与meshc函数函数5.3 三维图形绘制三维图形绘制% example_surf.m% surf函数绘制表面图函数绘制表面图x,y,z=peaks(30);% 图图1：一般的：一般的surf函数绘制函数绘制subplot(2,2,1);surf(x,y,z);title(figure1: surf of peaks);% 图图2：平面阴影：平面阴影subplot(2,2,2);surf(x,y,z);shading flat;title(figure2: surf with shadin

34、g flat);% 图图3：插值阴影：插值阴影subplot(2,2,3);surf(x,y,z);shading interp;title(figure3: surf with shading interp);% 图图4：遮挡绘制：遮挡绘制x1=x(1,:);y1=y(:,1);i=find(y1.8 & y1-.6 & x1.5);z(i,j)=NaN;subplot(2,2,4);surf(x,y,z);title(figure4: surf with hole);3、曲面图、曲面图surf函数函数5.3 三维图形绘制三维图形绘制3、曲面图、曲面图surfc、surfl、

35、surfnorm函数函数surfc：同时绘制等高线：同时绘制等高线surfl：增加光照条件：增加光照条件surfnorm：同时绘制法向量：同时绘制法向量5.3 三维图形绘制三维图形绘制% example_surfs.m% 其他其他surf函数绘制表面图函数绘制表面图x,y,z=peaks(30);% 图图1：一般的：一般的surf函数绘制函数绘制subplot(2,2,1);surf(x,y,z);title(figure1: surf);% 图图2：surfc函数函数subplot(2,2,2);surfc(x,y,z);title(figure2: surfc);% 图图3：surfl函数

36、函数subplot(2,2,3);surfl(x,y,z);shading interp;title(figure3: surfl);% 图图4：surfnormsubplot(2,2,4);surfnorm(x,y,z);title(figure4: surfnorm);3、曲面图、曲面图surfc、surfl、surfnorm函数函数5.3 三维图形绘制三维图形绘制4、等值线图、等值线图contour函数函数语法：语法：l contour(Z)，Z作为高度，绘制等高线，作为高度，绘制等高线，Z矩阵必须大于矩阵必须大于2*2l contour(Z,n)，绘制，绘制n条等值线条等值线l con

37、tour(Z,v)，根据，根据z指定的高度绘制等值线指定的高度绘制等值线l contour(X,Y,Z)， contour(X,Y,Z,n)， contour(X,Y,Z,v)由由X,Y指定范围绘制等高线，其他的同前三种指定范围绘制等高线，其他的同前三种l contour(.,LineSpec)，指定线型和颜色，指定线型和颜色l C,h = contour(.)，返回等值线矩阵，返回等值线矩阵C和图形对象句柄向和图形对象句柄向量量5.3 三维图形绘制三维图形绘制4、等值线图、等值线图contour函数函数% example_contour.m% contour函数绘制函数绘制Z=peaks;C

38、,h=contour(interp2(Z,4);text_handle=clabel(C,h);set(text_handle,BackgroundColor,1 1 .6,Edgecolor,.7 .7 .7)title(contour of peaks);5.3 三维图形绘制三维图形绘制4、等值线图、等值线图contourf函数函数% example_contour.m% contour函数绘制函数绘制Z=load(dem.txt);C,h=contourf(Z);text_handle=clabel(C,h);%set(text_handle,BackgroundColor,1 1 .6

39、,Edgecolor,.7 .7 .7)axis equaltitle(contour of dem);5.4 特殊图形绘制特殊图形绘制1、区域绘图、区域绘图area函数函数调用格式：调用格式：h=area(x,y,ymin,PropertyName,PropertyValue) 如：如：h=area(x,y,-2,linewidth,5,edgecolor,b,facecolor,r)参数参数含义含义yminY方向上的下限，缺省为方向上的下限，缺省为0linewidth线粗线粗edgecolor 边缘线颜色边缘线颜色facecolor填充颜色填充颜色h为返回的图形对象句柄为返回的图形对象句柄

40、5.4 特殊图形绘制特殊图形绘制1、区域绘图、区域绘图area函数函数% example_area.m% 区域填充函数区域填充函数area绘图示例绘图示例y=magic(4)area(y,linewidth,2);grid on;colormap hot;title(area function);5.4 特殊图形绘制特殊图形绘制2、饼图、饼图pie函数函数调用格式：调用格式：h=pie(x,explode, labels) 参数参数含义含义x饼图元素饼图元素explode突出向量突出向量labels标识标识5.4 特殊图形绘制特殊图形绘制% 饼图绘制示例饼图绘制示例% 向量参数设定向量参数设定x=1 3 0.5 2.5 2;explode=0 1 0 0 0;% figure1: piesubplot(1,2,1);2、饼图、饼图pie函数函数pie(x,explode,a,b,c,d,e);title(figure a: pie);% figure2: pi