MATLAB基础教程第4章MATLAB图形绘制

1、 MATLAB可以根据给出的数据，用绘图命令在屏幕上画出图形，通过图形对科学计算进行描述，更加直观，一目了然。丰富的绘图指令，超群的绘图函数，简洁的绘图过程，是MATLAB独有的一大特色。根据实验或工程需要，选用合适的图形表示方法也是使用者应该具有的一种能力。本章初步了解MATLAB强大的绘图语言。第四章 MATLAB图形绘制（一）plot函数 是MATLAB中最核心的二维绘图函数，它有多种调用格式4.1 绘制二维图第四章 MATLAB图形绘制（一）plot函数4.1 绘制二维图格式1：plot(X，s)X是实向量时，以该向量元素的下标为横坐标，元素值为纵坐标画连续曲线。X是实矩阵时，则按列绘

2、制曲线，总共绘制的曲线数即矩阵的列数。X是复数矩阵时，则按列分别以元素的实部为横坐标，虚部为纵坐标绘制多条曲线。s用来指定线型、色彩、数据点等。此参数缺省时，MATLAB按默认值设置处理。第四章 MATLAB图形绘制表4.1 s参数取值表（教材P.165也有此内容）4.1 绘制二维图线型（4种）符号-：-.-含义实线虚线点划线双画线色彩（8种）符号bgrcmykw含义蓝绿红青品红黄黑白点型（13种）符号.+*vd含义黑点加号星号上尖左尖右尖下尖菱形符号hopsx含义六角圆圈五角星方块叉（一）plot函数hexagon diamond pentagon square第四章 MATLAB图形绘制（

3、一）plot函数格式2：plot(X,Y,s)X、Y为同维向量时，绘制以X为横坐标，Y为纵坐标的函数图。X是向量，Y是有一维与X同维的矩阵时，以X为横坐标绘制多根不同色彩的曲线，曲线总数等于Y的另一维数。X是矩阵，Y为向量时，与上类似，绘制以Y为纵坐标的多条异色曲线。X和Y为同维矩阵时，则以X与Y对应列元素为横纵坐标绘制多条曲线，总数等于矩阵的列数4.1 绘制二维图第四章 MATLAB图形绘制4.1 绘制二维图格式3：plot(X1,Y1,s1, X2,Y2,s2,)等于在一张图中多次使用plot(x,y,s)命令例4-1 画出衰减振荡曲线 以及它的包络线 t的取值范围是0,4teyt3sin

4、33teyt=0:pi/50:4*pi;y0=exp(-t/3);y=exp(-t/3).*sin(3*t);plot(t,y,-r,t,y0,:b,t,-y0,:b);（一）plot函数第四章 MATLAB图形绘制（二）stem函数：离散数据绘制（火柴杆图）4.1 绘制二维图1. stem(X)X是实向量时，以该向量元素的下标为横坐标，元素值为纵坐标画样值。X是实矩阵时，以元素的行下标为横坐标，元素值为纵坐标，每列用一种颜色表示。X是复数矩阵时，则按列分别以元素的实部为横坐标，虚部为纵坐标绘制样值。2. stem(X,Y)以X为自变量，Y为因变量绘制样值。3. stem(X,Y,s)4. s

5、tem(X,Y,filled)用实心圆点标记样值点第四章 MATLAB图形绘制例4-2 画离散图。x=1:0.2:10;y=sin(x);stem(x,y);（二）stem函数4.1 绘制二维图第四章 MATLAB图形绘制（三）polar函数：极坐标图 格式：polar(THETA,RHO,s)围绕圆点，以角（弧度）THETA为自变量，以半径RHO为因变量画极坐标图。控制字符串s与plot指令中的用法相同。4.1 绘制二维图第四章 MATLAB图形绘制（三）polar函数：极坐标图4.1 绘制二维图第四章 MATLAB图形绘制例4-3 绘制阿基米德螺旋线提示：（1）阿基米德螺线 ，亦称“等速螺

6、线”。当一点P沿动射线OP一等速率运动的同时，这射线有以等角速度绕点O旋转，点P的轨迹称为“阿基米德螺线”。（2）阿基米德螺旋线的极坐标方程为r=a+b Theta=0:4*pi/400:4*pi;b=0.5；polar(Theta,b*Theta);4.2 基本图形控制命令第四章 MATLAB图形绘制命令命令含义含义命令命令含义含义subplot(m,n,k)子图输出分割、定位clf清除当前图axis(x1,x2,y1,y2)人工设定坐标范围hold是否具备刷新切换axis equal 各轴采用等长刻度hold on保持不被刷新grid分格线切换命令hold off可以被刷新grid on

7、画分格线title书写图名grid off不画分格线xlabel(s)横坐标名box 坐标封闭开启切换ylabel(s)纵坐标名box on坐标呈封闭状态text(xt,yt,s)在指定位置书写文本box off坐标呈开启状态gtext用鼠标在图上标注文字4.2 基本图形控制命令第四章 MATLAB图形绘制例4-4：（1）验证教材P.161例5-4-2（2）验证教材P.164例5-4-3（一）绘制直线、矩形、圆和椭圆（一）绘制直线、矩形、圆和椭圆4.3 常用图形绘制1. 绘制直线lineline(0 1,3 3)line(.3 .7, .4 .9, 1 3)line(.3 .7,.4 .9,1

8、 3,marker, p,linestyle,-)第四章 MATLAB图形绘制（一）绘制直线、矩形、圆和椭圆（一）绘制直线、矩形、圆和椭圆4.3 常用图形绘制2. 绘制矩形rectangle()rectangle(position,1,0,3,3)rectangle(position,1,0,3,3 ,linestyle,-.,edgecolor,1 0 1, linewidth,4 )rectangle(position,0,0,6,2,curvature,0.4 0.4,edgecolor,0 0 1)rectangle(position,0,0,6,2,curvature,1,edgec

9、olor,0 0 1)rectangle(position,0,0,6,2,curvature,1 1,edgecolor,0 0 1)第四章 MATLAB图形绘制（一）绘制直线、矩形、圆和椭圆（一）绘制直线、矩形、圆和椭圆4.3 常用图形绘制3. 绘制圆和椭圆rectangle(position,0,0,5,5,curvature,1,edgecolor,0 0 1)rectangle(position,0,0,8,5,curvature,1 1,edgecolor,0 0 1)第四章 MATLAB图形绘制（二）绘制直方图与其正态分布曲线（二）绘制直方图与其正态分布曲线4.3 常用图形绘制n

10、=hist(Y)n=hist(Y,nbins)例4-5：练习并理解教材P.146 例5-2-3第四章 MATLAB图形绘制（三）填充图（三）填充图4.3 常用图形绘制第四章 MATLAB图形绘制1. patch()函数例4-6：画一个平行四边形并用蓝色填充。 patch(0 2 3 1,0 0 1.5 1.5,0 0 1) axis equal（三）填充图（三）填充图4.3 常用图形绘制第四章 MATLAB图形绘制2. fill()函数例4-6：画一个正八边形并填充红色t=(1/16:1/8:1)*2*pi；x=sin(t)；y=cos(t)；fill(x,y,r)；axis square；例

11、4-7：见教材P.149 例5-2-5（一）绘制三维曲线（一）绘制三维曲线4.4 三维图形的绘制三维曲线描述的是点在三维空间的变化情况。在MATLAB中，三维曲线的绘制函数是plot3，其常用语法形式如下：plot3（X,Y,Z）plot3（X,Y,Z,LineSpec）参数说明：X,Y,Z：一维向量数据。LineSpec：线形 第四章 MATLAB图形绘制clc;clear all;close all;t=0:pi/50:10*pi;subplot(1,2,1);plot3(2*t,sin(t),t);title(第一条3D曲线);grid on;box on;subplot(1,2,2);

12、plot3(sin(t),cos(t),t,r);title(第二条3D曲线);grid on;例4-8：三维曲线绘制示例。第四章 MATLAB图形绘制（二）绘制三维曲面（二）绘制三维曲面1、平面网络 v 函数z=f(x,y)的图形对应着三维空间的曲面。v 在MATLAB中，通过将(x,y)定义的平面区域分解为mXn个网格，计算网格和网格之间的顶点处的z值，然后将相邻的顶点连接起来，从而组合出整个(x,y)区域上的曲面 。v MATLAB提供了两种显示三维曲面的方式：网眼图和表面图v 这两种显示方式都需要建立二维平面网格，MATLAB为用户提供了meshgrid函数，用于在(x,y)所定义的矩

13、阵区域上创建网格。第四章 MATLAB图形绘制4.4 三维图形的绘制（二）绘制三维曲面（二）绘制三维曲面4.4 三维图形的绘制1、平面网络 meshgrid的语法格式如下： X,Y=meshgrid(x,y)参数说明：x,y:指定横坐标和纵坐标的一维向量。X,Y:meshgrid函数的返回值，它们都是二维数组，X的每一行与向量x对应，Y的每一列与向量y对应。第四章 MATLAB图形绘制 x=1:4; y=6:10; X,Y=meshgrid(x,y)X = 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4Y = 6 6 6 6 7 7 7 7 8 8 8 8 9

14、9 9 9 10 10 10 10例4-9：创建平面网格示例。第四章 MATLAB图形绘制（二）绘制三维曲面（二）绘制三维曲面4.4 三维图形的绘制2、绘制三维网眼图 MATLAB提供了mesh函数用于三维网眼图的绘制。绘制三维网眼图一般需经过以下3个步骤：（1）用meshgrid函数生成平面网格矩阵。（2）计算平面网格矩阵数值矩阵Z，即计算(x,y)平面上所有网格点上的z值。（3）调用mesh函数绘制网眼图第四章 MATLAB图形绘制（二）绘制三维曲面（二）绘制三维曲面4.4 三维图形的绘制2、绘制三维网眼图 mesh函数的常用语法形式如下： mesh(X,Y,Z)参数说明：X，Y：网格矩阵

15、数组，一般是通过meshgrid函数生成的二维数组。Z：函数值数组，通过函数z=f(x,y)计算得到第四章 MATLAB图形绘制例4-10：绘制三维网眼图示例。clc;clear all;close all;x=-2:0.2:2;y=x;X,Y=meshgrid(x,y);Z=-3*X+2*Y;subplot(1,2,1);mesh(X,Y,Z);Z2=X.2+Y.2;subplot(1,2,2);mesh(X,Y,Z2);第四章 MATLAB图形绘制（二）绘制三维曲面（二）绘制三维曲面4.4 三维图形的绘制3、绘制三维表面图 与网眼图不同，表面图在绘制过程中对网格进行了颜色填充。这种类型的图

16、形是使用surf函数生成的，其语法格式与mesh函数相同。第四章 MATLAB图形绘制例4-11：绘制三维表面图示例。clc;clear all;close all;x=-2:0.2:2;y=x;X,Y=meshgrid(x,y);Z=-3*X+2*Y;subplot(1,2,1);surf(X,Y,Z);Z2=X.2+Y.2;subplot(1,2,2);surf(X,Y,Z2);第四章 MATLAB图形绘制（一）绘制柱状图和面积图（一）绘制柱状图和面积图4.5 特殊图形绘制MATLAB提供了bar和barh函数用于绘制柱状图。bar函数将数据显示为纵向的柱状图，而barh则是将数据显示为横

17、向的柱状条，它们的语法形式如下：bar（X,Y,style）barh（X,Y,style）参数说明：X：一维向量，指示柱状图绘制的横坐标位置。Y：需要绘制的数据，当它为矩阵时，每一行的多个元素将绘制在同一个坐标下。style：显示模式，有grouped和stack两种可选值，默认值为grouped。第四章 MATLAB图形绘制（一）绘制柱状图和面积图（一）绘制柱状图和面积图4.5 特殊图形绘制 MATLAB提供area函数用来绘制面积图。和层叠模式的柱状图类似，面积图是一种层叠的区域图形，与柱状图不同的是，它把每一个数据集合的相邻点用线段连接起来，并且每一个数据集合所在区域用不同的颜色来填充。

18、第四章 MATLAB图形绘制clc;clear all;close all;X=1;2;3;4;5;Y=5 1 2;8 3 7;9 6 8;5 5 5;4 2 3;subplot(2,2,1);bar(X,Y);title(纵向-组柱状图);subplot(2,2,2);bar(X,Y,stack);title(纵向-层叠柱状图);subplot(2,2,3);barh(X,Y,stack);title(横向-层叠柱状图);subplot(2,2,4);area(X,Y);title(面积图);例4-12：柱状图和面积图绘制示例。第四章 MATLAB图形绘制（二）绘制饼图（二）绘制饼图4.5 特殊图形绘制饼图一般用来显示各个分量在总体中的比例,MATLAB中绘制二维饼图的函数