03-二维平面绘图99169ppt课件

1、MATLAB 程式設計入門篇二維平面繪圖張智星.tw/jang清大資工系 多媒體檢索實驗室MATLAB 程式設計入門篇：二維平面繪圖3-1 基本的繪圖指令nPlot : 最基本的繪圖指令n對 x 座標及相對應的 y 座標進行作圖n範例3-1：plotxy01.mx = linspace(0, 2*pi);% 在 0 到 2 間，等分取 100 個點 y = sin(x);% 計算 x 的正弦函數值 plot(x, y);% 進行二維平面描點作圖MATLAB 程式設計入門篇：二維平面繪圖Plot基本繪圖-1nlinspace(0, 2*p

2、i) 產生從 0 到 2且長度為 100 (預設值)的向量 x ny 是對應的 y 座標n只給定一個向量n該向量則對其索引值(Index)作圖nplot(y)和plot(1:length(y), y)會得到相同的結果 01234567-1-0.8-0.6-0.4-0.60.81MATLAB 程式設計入門篇：二維平面繪圖Plot基本繪圖-2 (I)n一次畫出多條曲線 n將 x 及 y 座標依次送入plot 指令n範例3-2：plotxy02.mx = linspace(0, 2*pi); % 在 0 到 2 間，等分取 100 個點plot(x, sin(x), x, cos

3、(x), x, sin(x)+cos(x); % 進行多條曲線描點作圖MATLAB 程式設計入門篇：二維平面繪圖01234567-1.5-1-0.500.511.5Plot基本繪圖-2 (II)Plot(x,sin(x), x, cos(x), x, sin(x)+cos(x); 畫出多條曲線時，會自動輪換曲線顏色 MATLAB 程式設計入門篇：二維平面繪圖Plot基本繪圖-3 (I)n若要以不同的線標(Marker)來作圖n範例3-3：plotxy03.mx = linspace(0, 2*pi);% 在 0 到 2 間，等分取 100 個點 plot(x, sin(x), o, x, co

4、s(x), x, x, sin(x)+cos(x), *);MATLAB 程式設計入門篇：二維平面繪圖Plot基本繪圖-3 (II)01234567-1.5-1-0.500.511.5MATLAB 程式設計入門篇：二維平面繪圖Plot基本繪圖-4 (I)n只給定一個矩陣 yn對矩陣 y 的每一個行向量(Column Vector)作圖n範例3-4：plot04.my = peaks;% 產生一個 4949 的矩陣 plot(y);% 對矩陣 y 的每一個行向量作圖MATLAB 程式設計入門篇：二維平面繪圖Plot基本繪圖-4 (II)n npeaks 指令產生一個4949的矩陣，代表二維函數的

5、值nplot(y) 直接畫出 49 條直線n類似於從側面觀看 peaks 函數05101520253035404550-8-6-4-20246810MATLAB 程式設計入門篇：二維平面繪圖Plot基本繪圖-5 (I)nx 和 y 都是矩陣nplot(x, y) 會取用 y 的每一個行向量和對應的 x 行向量作圖n範例3-5：plotxy05.mx = peaks; y = x;% 求矩陣 x 的轉置矩陣 x plot(x, y);% 取用矩陣 y 的每一行向量，與對應矩陣 x % 的每一個行向量作圖MATLAB 程式設計入門篇：二維平面繪圖Plot基本繪圖-5 (II)-8-6-4-2024

6、6810-8-6-4-20246810MATLAB 程式設計入門篇：二維平面繪圖提示n一般情況下，MATLAB 將矩陣視為行向量的集合n對只能處理向量的函數(Ex : max、min、 mean)n給定一個矩陣，函數會對矩陣的行向量一一進行處理或運算MATLAB 程式設計入門篇：二維平面繪圖Plot基本繪圖-6 (I)n z 是一個複數向量或矩陣nplot(z) 將 z 的實部(即 real(z)和虛部(即 imag(z)當成 x 座標和 y 座標來作圖，n其效果等於 plot(real(z), imag(z)n範例3-6：plotxy06.mx = randn(30);% 產生 3030 的

7、亂數(正規分佈)矩陣z = eig(x);% 計算 x 的固有值(或稱特徵值)plot(z, o)grid on% 畫出格線MATLAB 程式設計入門篇：二維平面繪圖Plot基本繪圖-6 (II)n nx 是一個 3030 的亂數矩陣nz 則是 x 的固有值(Eigenvalue，或特徵值)nz 是複數向量，且每一個複數都和其共軛複數同時出現，因此畫出的圖是上下對稱-8-6-4-20246-5-4-3-2-1012345MATLAB 程式設計入門篇：二維平面繪圖基本二維繪圖指令指令說明Plotx 軸和 y 軸均為線性刻度(Linear Scale) loglogx 軸和 y 軸均為對數刻度(L

8、ogarithmic Scale)semilogxx 軸為對數刻度，y 軸為線性刻度 semilogyx 軸為線性刻度，y 軸為對數刻度 plotyy畫出兩個刻度不同的y軸 MATLAB 程式設計入門篇：二維平面繪圖Plot基本繪圖-7 (I)nSemilogx指令n使 x 軸為對數刻度，對正弦函數作圖n範例plotxy07.mx = linspace(0, 8*pi);% 在 0 到 8 間，等分取 100 個點semilogx(x, sin(x); % 使 x 軸為對數刻度，並對其正弦函數作圖MATLAB 程式設計入門篇：二維平面繪圖Plot基本繪圖-7 (II)10-1100101102

9、-1-0.8-0.6-0.4-0.60.81X軸為對數刻度MATLAB 程式設計入門篇：二維平面繪圖Plot基本繪圖-8 (I)nplotyy 指令n畫出兩個刻度不同的 y 軸n範例3-8：plotxy08.mx = linspace(0, 2*pi);% 在 0 到 2 間，等分取 100 個點 y1 = sin(x); y2 = exp(-x); plotyy(x, y1, x, y2); % 畫出兩個刻度不同的 y 軸，分別是 y1, y2MATLAB 程式設計入門篇：二維平面繪圖Plot基本繪圖-8 (II)n ny1 的刻度是在左手邊ny2 的刻度是在右手邊n兩邊

10、的刻度不同01234567-1010123456700.51Y1的刻度Y2的刻度MATLAB 程式設計入門篇：二維平面繪圖3-2 圖形的控制nplot 指令，可以接受一個控制字串輸入n用以控制曲線的顏色、格式及線標n使用語法nplot(x, y, CLM)nC：曲線的顏色(Colors) nL：曲線的格式(Line Styles) nM：曲線所用的線標(Markers) MATLAB 程式設計入門篇：二維平面繪圖圖形控制範例-1 (I)n用黑色點線畫出正弦波n每一資料點畫上一個小菱形n範例3-9：plotxy09.mx = 0:0.5:4*pi;% x 向量的起始與結束元素為 0 及 4， %

11、 0.5為各元素相差值y = sin(x); plot(x, y,k:diamond)% 其中k代表黑色，：代表點% 線，而diamond 則指定菱形為曲% 線的線標MATLAB 程式設計入門篇：二維平面繪圖圖形控制範例-1 (II)02468101214-1-0.8-0.6-0.4-0.60.81MATLAB 程式設計入門篇：二維平面繪圖plot 指令的曲線顏色 Plot指令的曲線顏色字串曲線顏色RGB值b藍色(Blue)(0,0,1)c青藍色(Cyan)(0,1,1)g綠色(Green)(0,1,0)k黑色(Black)(0,0,0)m紫黑色(Magenta)(1,0,

12、1)r紅色(Red)(1,0,0)w白色(1,1,1)y黃色(Yellow)(1,1,0)MATLAB 程式設計入門篇：二維平面繪圖plot 指令的曲線格式 plot 指令的曲線格式字串 曲線格式 -實線(預設值) -虛線 ： 點線 -. 點虛線 MATLAB 程式設計入門篇：二維平面繪圖plot 指令的曲線線標 (I) plot 指令的曲線線標字串 曲線符號符號 O圓形+加號X叉號*星號.點號朝上三角形V朝下三角形MATLAB 程式設計入門篇：二維平面繪圖plot 指令的曲線線標 (II) plot 指令的曲線線標字串 曲線符號符號 朝右三角形朝左三角形square方形diamond菱形pe

13、ntagram五角星形hexagram六角星形None無符號(預設值)MATLAB 程式設計入門篇：二維平面繪圖3-3 圖軸的控制nplot 指令會根據座標點自動決定圖軸範圍n也可以使用 axis 指令指定圖軸範圍n使用語法：naxis(xmin, xmax, ymin, ymax)nxmin , xmax：指定 x 軸的最小和最大值nymin , ymax：指定 y 軸的最小和最大值MATLAB 程式設計入門篇：二維平面繪圖圖軸控制範例-1 (I)n畫出正弦波在 y 軸介於 0 和 1 的部份n範例3-10：plotxy10.mx = 0:0.1:4*pi;% 起始與結束元素為 0 及 4，

14、0.1 為各% 元素相差值y = sin(x);plot(x, y);axis(-inf, inf, 0, 1);% 畫出正弦波 y 軸介於 0 和 1 的部份MATLAB 程式設計入門篇：二維平面繪圖圖軸控制範例-1 (II)ninf指令：n以資料點(上例： x 軸的資料點)的最小和最大值取代之024681011MATLAB 程式設計入門篇：二維平面繪圖圖軸控制範例-2 (I)n指定圖軸上的格線點(Ticks)n範例3-11：plotxy11.mx = 0:0.1:4*pi;plot(x, sin(x)+sin(3*x)set(gca

15、, ytick, -1 -0.3 0.1 1);% 在 y 軸加上格線點grid on% 加上格線MATLAB 程式設計入門篇：二維平面繪圖圖軸控制範例-2 (II)ngrid on：加上格線ngca：nget current axis的簡稱n傳回目前使用中的圖軸 ngca屬Handle Graphics的指令，第七章會有更詳細的說明 02468101214-1-0.30.11使用者加入的格線點和文字MATLAB 程式設計入門篇：二維平面繪圖圖軸控制範例-3 (I)n將格線點的數字改為文字n範例3-12：plotxy12.mx = 0:0.1:4*pi;plot(x, sin(x)+sin(3

16、*x)set(gca, ytick, -1 -0.3 0.1 1);% 改變格線點set(gca, yticklabel, 極小,臨界值,崩潰值,極大);% 改變格線點的文字grid on% 加上格線MATLAB 程式設計入門篇：二維平面繪圖圖軸控制範例-3 (II) MATLAB 程式設計入門篇：二維平面繪圖Subplotn subplotn在一個視窗產生多個圖形(圖軸)n一般形式為 subplot (m, n, p)n將視窗分為 m n 個區域 n下一個 plot 指令繪圖於第 p 個區域n p 的算法為由左至右，一列一列MATLAB 程式設計入門篇：二維平面繪圖圖軸控制範例-4 (I)n

17、同時畫出四個圖於一個視窗中n範例3-13：plotxy13.mx = 0:0.1:4*pi; subplot(2, 2, 1); plot(x, sin(x);% 此為左上角圖形subplot(2, 2, 2); plot(x, cos(x);% 此為右上角圖形subplot(2, 2, 3); plot(x, sin(x).*exp(-x/5);% 此為左下角圖形subplot(2, 2, 4); plot(x, x.2);% 此為右下角圖形MATLAB 程式設計入門篇：二維平面繪圖圖軸控制範例-4 (II) 051015-1-0.500.51051015-1-0.500.51051015-

18、0.500.51051015050100150200Subplot(2,2,1)Subplot(2,2,3)Subplot(2,2,2)Subplot(2,2,4)MATLAB 程式設計入門篇：二維平面繪圖圖軸控制範例-5 (I)n長寬比(Aspect Ratio)n一般圖軸長寬比是視窗的長寬比n可在 axis 指令後加不同的字串來修改n範例3-14：plotxy14.mt = 0:0.1:2*pi;x = 3*cos(t);y = sin(t);subplot(2, 2, 1); plot(x, y); axis normalsubplot(2, 2, 2); plot(x, y); axi

19、s squaresubplot(2, 2, 3); plot(x, y); axis equalsubplot(2, 2, 4); plot(x, y); axis equal tightMATLAB 程式設計入門篇：二維平面繪圖圖軸控制範例-5 (II) -4-2024-1-0.500.51-505-1-0.500.51-2-10123-2-1012-2-10123-0.500.5axis normalaxis equalaxis squareaxis square tightMATLAB 程式設計入門篇：二維平面繪圖改變圖軸長寬比的指令n改變目前圖軸長寬比的指令n需在 plot 指令之後呼

20、叫才能發揮效用指令說明axis normal使用預設長寬比(等於圖形長寬比)axis square長寬比例為 1axis equal長寬比例不變，但兩軸刻度一致axis equal tight兩軸刻度比例一致，且圖軸貼緊圖形 axis image兩軸刻度比例一致(適用於影像顯示)MATLAB 程式設計入門篇：二維平面繪圖改變圖軸背景顏色的指令ncolordefn改變圖軸與視窗之背景顏色n先呼叫 colordef 指令，其後 plot 指令產生的圖形才有效用指令說明colordef white 圖軸背景為白色，視窗背景為淺灰色colordef black 圖軸背景為黑色，視窗背景為暗灰色colo

21、rdef none圖軸背景為黑色，視窗背景為黑色(這是 MATLAB 第 4 版的預設值)MATLAB 程式設計入門篇：二維平面繪圖grid 和 box 指令n畫出格線或畫出圖軸外圍的方形指令說明grid on 畫出格線 grid off 取消格線 box on 畫出圖軸的外圍長方形 box off 取消圖軸的外圍長方形 MATLAB 程式設計入門篇：二維平面繪圖3-4 加入說明文字n在圖形或圖軸加入說明文字，增進整體圖形的可讀性指令說明title圖形的標題 xlabelx 軸的說明 ylabely 軸的說明 zlabelz 軸的說明(適用於立體繪圖) legend多條曲線的說明 text在圖

22、形中加入文字 gtext使用滑鼠決定文字的位置 MATLAB 程式設計入門篇：二維平面繪圖說明文字範例-1 (I)n範例3-15：plotxy15.msubplot(1,1,1); x = 0:0.1:2*pi; y1 = sin(x); y2 = exp(-x); plot(x, y1, -*, x, y2, :o); xlabel(t = 0 to 2pi); ylabel(values of sin(t) and e-x) title(Function Plots of sin(t) and e-x); legend(sin(t),e-x);MATLAB 程式設計入門篇：二維平面繪圖說明

23、文字範例-1 (II)nlegend 指令n畫出一小方塊，包含每條曲線的說明n為特殊符號n產生上標、下標、希臘字母、數學符號等n遵循一般 LaTex 或 TeX數學模式01234567-1-0.8-0.6-0.4-0.60.81t = 0 to 2values of sin(t) and e-xFunction Plots of sin(t) and e-xsin(t)e-xMATLAB 程式設計入門篇：二維平面繪圖說明文字範例-2 (I)ntext指令n使用語法： ntext(x, y, string) nx、y ：文字的起始座標位置nstring ：代表此文字n範例3-

24、16：plotxy16.mx = 0:0.1:2*pi;plot(x, sin(x), x, cos(x);text(pi/4, sin(pi/4),leftarrow sin(pi/4) = 0.707);text(5*pi/4, cos(5*pi/4),cos(5pi/4) = -0.707rightarrow, HorizontalAlignment, right);MATLAB 程式設計入門篇：二維平面繪圖說明文字範例-2 (II) nHorizontalAlignment及right指示 text 指令將文字向右水平靠齊NoImageMATLAB 程式設計入門篇：二維平面繪圖gtex

25、t指令n使用語法ngtext(string) n在圖上點選一位置後，string 顯示在其上。ngtext 只能用在二維平面繪圖 MATLAB 程式設計入門篇：二維平面繪圖3-5 其他平面繪圖指令n各種二維繪圖指令指令說明errorbar在曲線加上誤差範圍fplot、ezplot較精確的函數圖形polar、ezpolar極座標圖形hist直角座標質方圖(累計圖)rose極座標質方圖(累計圖)compass羅盤圖 feather羽毛圖 area面積圖(第五章特殊圖形介紹) stairs階梯圖(第五章特殊圖形介紹) MATLAB 程式設計入門篇：二維平面繪圖其他平面繪圖範例-1 (I)n已知資料的

26、誤差範圍，用 errorbar 表示n以 y 座標高度 20% 作為做資料的誤差範圍n範例3-17：plotxy17.mx = linspace(0,2*pi,30);% 在 0 到 2 間，等分取 30 個點y = sin(x);e = y*0.2;errorbar(x,y,e)% 圖形上加上誤差範圍 eMATLAB 程式設計入門篇：二維平面繪圖其他平面繪圖範例-1 (II) -101234567-1.5-1-0.500.511.5誤差範圍MATLAB 程式設計入門篇：二維平面繪圖其他平面繪圖範例-2 (I)nfplot 指令n對劇烈變化處進行較密集的取樣n範例3-18：plotxy18.m

27、fplot(sin(1/x), 0.02 0.2);% 0.02 0.2是繪圖範圍MATLAB 程式設計入門篇：二維平面繪圖其他平面繪圖範例-2 (II) 0.020.040.060.0-1-0.8-0.6-0.4-0.60.81此區作較精確的取點繪圖MATLAB 程式設計入門篇：二維平面繪圖其他平面繪圖範例-3 (I)npolar 指令n產生極座標圖形n範例3-19：plotxy19.mtheta = linspace(0, 2*pi); r = cos(4*theta); polar(theta, r);% 進行極座標繪圖M

28、ATLAB 程式設計入門篇：二維平面繪圖其他平面繪圖範例-3 (II) 0.2 0.4 0.6 0.8 13021060240902701203001503301800MATLAB 程式設計入門篇：二維平面繪圖直方圖及hist指令n直方圖(Histogram)n對大量的資料，顯示資料的分佈情況和統計特性nhist指令n將資料依大小分成數堆，將每堆的個數畫出MATLAB 程式設計入門篇：二維平面繪圖其他平面繪圖範例-4 (I)n將 10000 個由 randn 產生的正規分佈之亂數分成 25 堆n範例3-20：plotxy20.mx = randn(10000, 1);% 產生 10000 個正規分佈亂數 hist(x, 25);% 繪出直方圖，顯示 x 資料的分佈情%況和統計特性，數字 25 代表資料依%大小分堆的堆數，即是指方圖內長條%的個數 set(findobj(gca, type, patch), edgecolor, w);% 將長條%圖的邊緣設定成白色MATLAB 程式設計入門篇：二維平面繪圖其他平面繪圖範例-4 (II)n質方圖逼近亂數的機率分佈函數，且資料量越大時，逼近程度越高 -4-3-2-1012340200400600800100012001400MATLAB 程式設計入門篇：二維平面繪圖其他平面繪圖