MATLAB4-MATLAB数据可视化课件

第4章MATLAB数据可视化4.1概述4.2基本二维绘图4.3基本三维绘图4.4图形修饰（重点）4.5特殊图形函数4.6图形句柄4.7

保存和输出图形1第4章MATLAB数据可视化4.1概述14.1概述二维曲线的数学表示：y=f(x)三维曲线的数学表示：参数方程形式：x=f(t);y=g(t);z=h(t);三维曲面的数学表示：z=f(x,y)24.1概述二维曲线的数学表示：y=f(x)三维曲线4.2基本二维绘图1、散乱点绘制scatterscatter(xdata,ydata)例：x=[13542];y=[26541];scatter(x,y);34.2基本二维绘图1、散乱点绘制scatter32、连续曲线绘制plotplot(ydata)plot(xdata,ydata)plot(xdata1,ydata1,xdata2,ydata2…)plot(matrix)例：绘制一条曲线y=[1234321];plot(y) %以y向量各元素的下标作X轴42、连续曲线绘制plot4x=[13467810];y=[1234321];plot(x,y)%以x向量作为X轴，y向量作为Y轴绘图5x=[13467810];5例：绘制多条曲线(方法1)x=0:pi/1000:2*pi;y=sin(2*x+pi/4);plot(x,y,x,y+1,x,y+2);6例：绘制多条曲线(方法1)6例：绘制多条曲线(方法2)>>A=pascal(5)A=111111234513610151410203515153570plot(A)%直接绘制矩阵数据，每一列代表一条曲线7例：绘制多条曲线(方法2)73、离散图绘制stemstem(ydata)stem(xdata,ydata)例：y=[236847];%以y向量的下标作X轴stem(y);83、离散图绘制stem8x=2:7;y=[236847];stem(x,y); %以x向量作X轴，y向量作Y轴绘图9x=2:7;94.3基本三维绘图1、三维散乱点绘制scatter3scatter3(xdata,ydata,zdata)例：x=[13542];y=[26541];z=[10243];scatter3(x,y,z);104.3基本三维绘图1、三维散乱点绘制scatter3102、连续三维曲线plot3plot3(xdata,ydata,zdata)plot3(xdata1,ydata1,zdata1,xdata2,ydata2,zdata2…)例：绘制连续三维曲线z=0:.1:40;x=cos(z);y=sin(z);plot3(x,y,z)112、连续三维曲线plot311plot3(x,y,z,x,y,z+1)12plot3(x,y,z,x,y,z+1)123、离散三维曲线stem3stem3(xdata,ydata,zdata)例：x=[13542];y=[26541];z=[10243];stem3(x,y,z);133、离散三维曲线stem3134、三维曲面绘制二维数据网格的产生meshgrid

[X,Y]=meshgrid(x,y)将x向量按行复制length(y)份形成X将y向量按列复制length(x)份形成Y例：x=[1356];y=[14789];[X,Y]=meshgrid(x,y)X=13561356135613561356Y=11114444777788889999144、三维曲面绘制X=14三维曲面绘制mesh，meshc，meshz，surf，surfcmesh(xdata,ydata,zdata)…例:

>>[X,Y]=meshgrid(-3:.125:3);>>Z=peaks(X,Y);%peaks多峰函数，生成绘图数据矩阵>>mesh(X,Y,Z)%绘制三维网格图15三维曲面绘制mesh，meshc，meshz，surf，s>>meshc(X,Y,Z) %绘制出等高线16>>meshc(X,Y,Z) %绘制出等高线16>>meshz(X,Y,Z) %绘制出底座(窗帘)17>>meshz(X,Y,Z) %绘制出底座(窗帘)17>>surf(X,Y,Z)

%绘制三维曲面图，各线条之间的补面用颜色填充18>>surf(X,Y,Z)%绘制三维曲面图，各>>surfc(X,Y,Z) %绘制出等高线19>>surfc(X,Y,Z) %绘制出等高线194.4图形修饰1、曲线颜色,线型,时标的设置plot(xdata,ydata,'color_linestyle_marker')plot(xdata1,ydata1,'clm1',xdata2,ydata2,'clm2'…)三种字符可以任意顺序组合204.4图形修饰1、曲线颜色,线型,时标的设置三种字符可以例：x=0:pi/10:2*pi;y1=sin(x);y2=cos(x);plot(x,y1,'r*--',x,y2,'gd-.');21例：21如果未指定线型，则只画出离散点plot(x,y1,'r*',x,y2,'gd');22如果未指定线型，则只画出离散点plot(x,y1,'r*',2、曲线的标注title('string')：添加标题xlabel('string')：添加X轴标签ylabel('string')：添加Y轴标签text(x,y,'string')：添加文本注释gtext('string')：交互式添加文本注释legend('string1','string2',…)：添加图例232、曲线的标注23例：x=0:pi/10:2*pi;y1=sin(x);y2=cos(x);plot(x,y1,'r*-.',x,y2,'gd--');title('正弦和余弦函数曲线');xlabel('X轴数据');ylabel('Y轴数据');text(pi,0.5,'MATLAB绘图');legend('正弦','余弦');24例：24>>gtext('交互式注解')25>>gtext('交互式注解')25最终效果图：26最终效果图：263、坐标网格线gridongridoff例：x=0:pi/10:2*pi;y=sin(x);plot(x,y);gridon;273、坐标网格线274、图形保持holdonholdoff例：x=0:pi/10:2*pi;y1=sin(x);plot(x,y1);holdon;y2=cos(x);plot(x,y2);这也是一种在同一窗口绘制多条曲线的方法284、图形保持这也是一种在同一窗口绘制多条曲线的方法285、子图subplot(m,n,p)：将绘图区域分成m行n列，当前子图为第p个区域(从上到下、从左到右)。x=0.1:pi/10:2*pi;y1=sin(x);y2=cos(x);y3=exp(x);y4=log(x);subplot(2,2,1);plot(x,y1);subplot(2,2,2);plot(x,y2);subplot(2,2,3);plot(x,y3);subplot(2,2,4);plot(x,y4);295、子图x=0.1:pi/10:2*pi;29不规则子图分割x=0.1:pi/10:2*pi;y1=sin(x);y2=cos(x);y3=exp(x);subplot(221);plot(x,y1);subplot(2,2,2);plot(x,y2);subplot(2,1,2);plot(x,y3);30不规则子图分割30方法二：subplot(2,2,1)plot(rand(1,10));subplot(2,2,2)plot(rand(1,10));subplot(2,2,[34]);plot(rand(1,10));31方法二：316、坐标轴控制axis([xmin,xmax,ymin,ymax])x=0.1:pi/100:2*pi;y=sin(x);plot(x,y);axis([0pi0.51])326、坐标轴控制axis([xmin,xmax,ymin,y7、三维图形的高级修饰设置调色板、投影方式、光照、材质、视角例：clear;clc;Z=peaks(20);surf(Z);xlabel('x');ylabel('y');zlabel('z');337、三维图形的高级修饰例：33%****设置调色板*******%%colormaphot;%hot黑、红、黄、白浓淡色%colormaphsv;%hsv两端为红的饱和值色colormapspring;%spring青、黄浓淡色%****设置着色方式****%%shadinginterp;%在网格片内采用颜色插值处理，得出的表面图显得最光滑%shadingflat;%将每个网格片用同一个颜色进行着色，且网格线也用相应的颜色，从而使得图形表面显得更加光滑shadingfaceted%将每个网格片用其高度对应的颜色进行着色，但网格线仍保留着，其颜色是黑色。缺省着色方式。34%****设置调色板*******%34%****设置光照********%%light('position',[0,0,30]);light('position',[10,10,-10]);

%******设置材质*******%materialDULL;%使对象较暗淡%materialMETAL%使对象带金属光泽%materialSHINY%使对象较明亮%******设置视角*********%view(-37.5,30);%默认%view(0,90);%俯视(缺省视点定义为方位角、仰角)

35%****设置光照********%354.5特殊图形函数1、特殊坐标系plotyy：用左右两个Y轴绘制两条曲线

loglog：两个坐标轴都是用对数坐标semilogx：X轴用对数坐标，Y轴用线性坐标semilogy：Y轴用对数坐标，X轴用线性坐标364.5特殊图形函数1、特殊坐标系36例：clear;clc;data=1:1000;subplot(221);loglog(data);gridon;title('loglog');subplot(222);semilogy(data);gridon;title('semilogy');subplot(223);semilogx(data);gridon;title('semilogx');subplot(224);plotyy(data,data,data,data.^2);gridon;title('plotyy');37例：3738382、特殊绘图函数条状图bar(x,y)： 二维条状图barh(x,y)： 二维水平条状图bar3(x,y)： 三维条状图bar3h(x,y)： 三维水平条状图bar(A): 将m行n列矩阵A绘制成m组，每组n个bar......392、特殊绘图函数39例：clear;clc;a=[1248952];subplot(221);bar(a);title('bar');subplot(222);barh(a);title('barh');subplot(223);bar3(a);title('bar3');subplot(224);bar3h(a);title('bar3h');40例：40例：clear;clc;A=[10235;58103;9761;3572;4753];subplot(221);bar(A);title('bar');subplot(222);barh(A);title('barh');subplot(223);bar3(A);title('bar3');subplot(224);bar3h(A);title('bar3h');41例：41饼图显示向量中各元素所占的百分比pie(x)：二维饼图pie3(x)：三维饼图例：x=[0.180.220.350.10.15];y=[0.180.220.350.1];subplot(221)pie(x);title('完整饼图2D');subplot(222)pie3(x);title('完整饼图3D');subplot(223)pie(y);title('缺角饼图2D');subplot(224)pie3(y);title('缺角饼图3D');42饼图42直方图（统计直方图）hist(a)：对a中各元素统计其数值位于某区间内的元素个数，默认为10个区间例：a=randn(1,100000);b=rand(1,100000);subplot(121);hist(a);subplot(122);hist(b);43直方图（统计直方图）434.6图形句柄1、MATLAB中图形对象的种类根对象root：计算机显示屏图形窗口对象figure用户控件对象uicontrol：包括按钮、列表框、 滚动条..用户菜单对象uimenu坐标轴对象axes图像对象image灯光对象light线条对象line面片对象patch矩形对象rectangle曲面对象surface文本对象text444.6图形句柄1、MATLAB中图形对象的种类444545在MATLAB中，每一个图形对象都有一个独一无二的标示，称为图形对象的句柄(Handle)。每个图形对象都有其属性。使用句柄来创建图形对象是各个绘图函数（如plot，mesh…）的底层操作，绘图的实质是创建一个个具有不同属性的图形对象的过程。几个常用的获取句柄的函数gcf：获取当前figure句柄gca：获取当前axis句柄gco：获取当前对象句柄46在MATLAB中，每一个图形对象都有一个2、绘图的过程：创建图形对象，设置图形对象属性创建对象：返回句柄=对象创建函数名(‘属性名’，属性值)设置属性值set(句柄，属性名1，属性值1，属性名2，属性值2，…)查询属性值V=get(句柄，属性名)若调用get函数时省略属性名，则返回句柄所有的属性值。472、绘图的过程：创建图形对象，设置图形对象属性473、对象常用的公共属性：Children属性、Parent属性、Tag属性、Type属性、UserData属性、Visible属性、ButtonDownFcn属性、CreateFcn属性、DeleteFcn属性。Figure对象的常用属性：MenuBar属性、Name属性、NumberTitle属性、Resize属性、Position属性、Units属性、Color属性、Pointer属性、KeyPressFcn(键盘键按下响应)、WindowButtonDownFcn(鼠标键按下响应)、WindowButtonMotionFcn(鼠标移动响应)、WindowButtonUpFcn(鼠标键释放响应)。483、对象常用的公共属性：48axes对象的常用属性：Box属性、GridLineStyle属性、Position属性、Units属性、Title属性等。line对象的常用属性：Color属性、LineStyle属性、LineWidth属性、Marker属性、MarkerSize属性等。text对象的常用属性：Color属性、String属性、Interpreter属性、FontSize属性、Rotation属性。surface对象的常用属性：EdgeColor属性、FaceColor属性、LineStyle属性、LineWidth属性、Marker属性、MarkerSize属性等。49axes对象的常用属性：Box属性、GridLineS例：clear;clc;h=line; %创建line对象set(h,'xdata',1:10,'ydata',rand(1,10)); %设置属性set(h,'linestyle','-'); %设置属性set(h,'linewidth',2); %设置属性set(h,'marker','*'); %设置属性set(h,'markersize',8); %设置属性50例：50例：利用图形句柄制作动画clear;clc;x=-5:0.1:5;y=sin(x);h1=plot(x,y); %创建图形对象set(h1,'linewidth',5);set(h1,'color','r');holdon;set(gcf,'DoubleBuffer','on');%消除震动index=[1:length(x),length(x):-1:1];fori=index;h2=scatter(x(i),y(i));set(h2,'linewidth',10);pause(0.02);set(h2,'visible','off');end51例：利用图形句柄制作动画51动画效果：一个沿正弦曲线运动的小球52动画效果：一个沿正弦曲线运动的小球52经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量StudyConstantly,AndYouWillKnowEverything.TheMoreYouKnow,TheMorePowerfulYouWillBe写在最后经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量写ThankYou在别人的演说中思考，在自己的故事里成长ThinkingInOtherPeople‘SSpeeches，GrowingUpInYourOwnStory讲师：XXXXXXXX年XX月XX日ThankYou第4章MATLAB数据可视化4.1概述4.2基本二维绘图4.3基本三维绘图4.4图形修饰（重点）4.5特殊图形函数4.6图形句柄4.7

保存和输出图形55第4章MATLAB数据可视化4.1概述14.1概述二维曲线的数学表示：y=f(x)三维曲线的数学表示：参数方程形式：x=f(t);y=g(t);z=h(t);三维曲面的数学表示：z=f(x,y)564.1概述二维曲线的数学表示：y=f(x)三维曲线4.2基本二维绘图1、散乱点绘制scatterscatter(xdata,ydata)例：x=[13542];y=[26541];scatter(x,y);574.2基本二维绘图1、散乱点绘制scatter32、连续曲线绘制plotplot(ydata)plot(xdata,ydata)plot(xdata1,ydata1,xdata2,ydata2…)plot(matrix)例：绘制一条曲线y=[1234321];plot(y) %以y向量各元素的下标作X轴582、连续曲线绘制plot4x=[13467810];y=[1234321];plot(x,y)%以x向量作为X轴，y向量作为Y轴绘图59x=[13467810];5例：绘制多条曲线(方法1)x=0:pi/1000:2*pi;y=sin(2*x+pi/4);plot(x,y,x,y+1,x,y+2);60例：绘制多条曲线(方法1)6例：绘制多条曲线(方法2)>>A=pascal(5)A=111111234513610151410203515153570plot(A)%直接绘制矩阵数据，每一列代表一条曲线61例：绘制多条曲线(方法2)73、离散图绘制stemstem(ydata)stem(xdata,ydata)例：y=[236847];%以y向量的下标作X轴stem(y);623、离散图绘制stem8x=2:7;y=[236847];stem(x,y); %以x向量作X轴，y向量作Y轴绘图63x=2:7;94.3基本三维绘图1、三维散乱点绘制scatter3scatter3(xdata,ydata,zdata)例：x=[13542];y=[26541];z=[10243];scatter3(x,y,z);644.3基本三维绘图1、三维散乱点绘制scatter3102、连续三维曲线plot3plot3(xdata,ydata,zdata)plot3(xdata1,ydata1,zdata1,xdata2,ydata2,zdata2…)例：绘制连续三维曲线z=0:.1:40;x=cos(z);y=sin(z);plot3(x,y,z)652、连续三维曲线plot311plot3(x,y,z,x,y,z+1)66plot3(x,y,z,x,y,z+1)123、离散三维曲线stem3stem3(xdata,ydata,zdata)例：x=[13542];y=[26541];z=[10243];stem3(x,y,z);673、离散三维曲线stem3134、三维曲面绘制二维数据网格的产生meshgrid

[X,Y]=meshgrid(x,y)将x向量按行复制length(y)份形成X将y向量按列复制length(x)份形成Y例：x=[1356];y=[14789];[X,Y]=meshgrid(x,y)X=13561356135613561356Y=11114444777788889999684、三维曲面绘制X=14三维曲面绘制mesh，meshc，meshz，surf，surfcmesh(xdata,ydata,zdata)…例:

>>[X,Y]=meshgrid(-3:.125:3);>>Z=peaks(X,Y);%peaks多峰函数，生成绘图数据矩阵>>mesh(X,Y,Z)%绘制三维网格图69三维曲面绘制mesh，meshc，meshz，surf，s>>meshc(X,Y,Z) %绘制出等高线70>>meshc(X,Y,Z) %绘制出等高线16>>meshz(X,Y,Z) %绘制出底座(窗帘)71>>meshz(X,Y,Z) %绘制出底座(窗帘)17>>surf(X,Y,Z)

%绘制三维曲面图，各线条之间的补面用颜色填充72>>surf(X,Y,Z)%绘制三维曲面图，各>>surfc(X,Y,Z) %绘制出等高线73>>surfc(X,Y,Z) %绘制出等高线194.4图形修饰1、曲线颜色,线型,时标的设置plot(xdata,ydata,'color_linestyle_marker')plot(xdata1,ydata1,'clm1',xdata2,ydata2,'clm2'…)三种字符可以任意顺序组合744.4图形修饰1、曲线颜色,线型,时标的设置三种字符可以例：x=0:pi/10:2*pi;y1=sin(x);y2=cos(x);plot(x,y1,'r*--',x,y2,'gd-.');75例：21如果未指定线型，则只画出离散点plot(x,y1,'r*',x,y2,'gd');76如果未指定线型，则只画出离散点plot(x,y1,'r*',2、曲线的标注title('string')：添加标题xlabel('string')：添加X轴标签ylabel('string')：添加Y轴标签text(x,y,'string')：添加文本注释gtext('string')：交互式添加文本注释legend('string1','string2',…)：添加图例772、曲线的标注23例：x=0:pi/10:2*pi;y1=sin(x);y2=cos(x);plot(x,y1,'r*-.',x,y2,'gd--');title('正弦和余弦函数曲线');xlabel('X轴数据');ylabel('Y轴数据');text(pi,0.5,'MATLAB绘图');legend('正弦','余弦');78例：24>>gtext('交互式注解')79>>gtext('交互式注解')25最终效果图：80最终效果图：263、坐标网格线gridongridoff例：x=0:pi/10:2*pi;y=sin(x);plot(x,y);gridon;813、坐标网格线274、图形保持holdonholdoff例：x=0:pi/10:2*pi;y1=sin(x);plot(x,y1);holdon;y2=cos(x);plot(x,y2);这也是一种在同一窗口绘制多条曲线的方法824、图形保持这也是一种在同一窗口绘制多条曲线的方法285、子图subplot(m,n,p)：将绘图区域分成m行n列，当前子图为第p个区域(从上到下、从左到右)。x=0.1:pi/10:2*pi;y1=sin(x);y2=cos(x);y3=exp(x);y4=log(x);subplot(2,2,1);plot(x,y1);subplot(2,2,2);plot(x,y2);subplot(2,2,3);plot(x,y3);subplot(2,2,4);plot(x,y4);835、子图x=0.1:pi/10:2*pi;29不规则子图分割x=0.1:pi/10:2*pi;y1=sin(x);y2=cos(x);y3=exp(x);subplot(221);plot(x,y1);subplot(2,2,2);plot(x,y2);subplot(2,1,2);plot(x,y3);84不规则子图分割30方法二：subplot(2,2,1)plot(rand(1,10));subplot(2,2,2)plot(rand(1,10));subplot(2,2,[34]);plot(rand(1,10));85方法二：316、坐标轴控制axis([xmin,xmax,ymin,ymax])x=0.1:pi/100:2*pi;y=sin(x);plot(x,y);axis([0pi0.51])866、坐标轴控制axis([xmin,xmax,ymin,y7、三维图形的高级修饰设置调色板、投影方式、光照、材质、视角例：clear;clc;Z=peaks(20);surf(Z);xlabel('x');ylabel('y');zlabel('z');877、三维图形的高级修饰例：33%****设置调色板*******%%colormaphot;%hot黑、红、黄、白浓淡色%colormaphsv;%hsv两端为红的饱和值色colormapspring;%spring青、黄浓淡色%****设置着色方式****%%shadinginterp;%在网格片内采用颜色插值处理，得出的表面图显得最光滑%shadingflat;%将每个网格片用同一个颜色进行着色，且网格线也用相应的颜色，从而使得图形表面显得更加光滑shadingfaceted%将每个网格片用其高度对应的颜色进行着色，但网格线仍保留着，其颜色是黑色。缺省着色方式。88%****设置调色板*******%34%****设置光照********%%light('position',[0,0,30]);light('position',[10,10,-10]);

%******设置材质*******%materialDULL;%使对象较暗淡%materialMETAL%使对象带金属光泽%materialSHINY%使对象较明亮%******设置视角*********%view(-37.5,30);%默认%view(0,90);%俯视(缺省视点定义为方位角、仰角)

89%****设置光照********%354.5特殊图形函数1、特殊坐标系plotyy：用左右两个Y轴绘制两条曲线

loglog：两个坐标轴都是用对数坐标semilogx：X轴用对数坐标，Y轴用线性坐标semilogy：Y轴用对数坐标，X轴用线性坐标904.5特殊图形函数1、特殊坐标系36例：clear;clc;data=1:1000;subplot(221);loglog(data);gridon;title('loglog');subplot(222);semilogy(data);gridon;title('semilogy');subplot(223);semilogx(data);gridon;title('semilogx');subplot(224);plotyy(data,data,data,data.^2);gridon;title('plotyy');91例：3792382、特殊绘图函数条状图bar(x,y)： 二维条状图barh(x,y)： 二维水平条状图bar3(x,y)： 三维条状图bar3h(x,y)： 三维水平条状图bar(A): 将m行n列矩阵A绘制成m组，每组n个bar......932、特殊绘图函数39例：clear;clc;a=[1248952];subplot(221);bar(a);title('bar');subplot(222);barh(a);title('barh');subplot(223);bar3(a);title('bar3');subplot(224);bar3h(a);title('bar3h');94例：40例：clear;clc;A=[10235;58103;9761;3572;4753];subplot(221);bar(A);title('bar');subplot(222);barh(A);title('barh');subplot(223);bar3(A);title('bar3');subplot(224);bar3h(A);title('bar3h');95例：41饼图显示向量中各元素所占的百分比pie(x)：二维饼图pie3(x)：三维饼图例：x=[0.180.220.350.10.15];y=[0.180.220.350.1];subplot(221)pie(x);title('完整饼图2D');subplot(222)pie3(x);title('完整饼图3D');subplot(223)pie(y);title('缺角饼图2D');subplot(224)pie3(y);title('缺角饼图3D');96饼图42直方图（统计直方图）hist(a)：对a中各元素统计其数值位于某区间内的元素个数，默认为10个区间例：a=randn(1,100000);b=rand(1,100000);subplot(121);hist(a);subplot(122);hist(b);97直方图（统计直方图）434.6图形句柄1、MATLAB中图形对象的种类根对象root：计算机显示屏图形窗口对象figure用户控件对象uicontrol：包括按钮、列表框、 滚动条..用户菜单对象uimenu坐标轴对象axes图像对象image灯光对象light线条对象line面片对象patch矩形对象rectangle曲面对象surface文本对象text984.6图形句柄1、MATLAB中图形对象的种类449945在MATLAB中，每一个图形对象都有一个独一无二的标示，称为图形对象的句柄(Handle)。每个图形对象都有其属性。使用句柄来创建图形对象是各个绘图函数（如plot，mesh…）的底层操作，绘图的实质是创建一个个具有不同属性的图形对象的过程。几个常用的获取句柄的函数gcf：获取当前figure句柄gca：获取当前axis句柄gco：获取