基础篇4-数据可视化

第5章数据可视化哈尔滨工业大学2010年春季学期《计算机辅助设计》《Matlab/simulink教程及其在飞行器动态仿真中的应用》航天学院航天工程系高长生：综合楼414corturb@126.com3/29/20241graph2d/graphics第5章数据可视化5.1

二维绘图graph2d5.1.1

生成类5.1.2

管理类5.1.3

图形注释及特性类/scribe5.2

三维绘图graph3d5.3

图形句柄/graphics5.4

特殊图形specgraph5.5

案例☆本节课主要任务

3/29/20242helpgraph2d需要熟练掌握的命令ElementaryX-Ygraphs.plot-Linearplot.semilogx-Semi-logscaleplot.semilogy-Semi-logscaleplot.Axiscontrol.axis-Controlaxisscalingandappearance.grid-Gridlines.hold-Holdcurrentgraph.subplot-Createaxesintiledpositions.Graphannotation.title-Graphtitle.

xlabel-X-axislabel.

ylabel-Y-axislabel.text-Textannotation.

gtext-Placetextwithmouse.5.1 二维绘图graph2dgraph2d/graphics3/29/20243%建立M文件，调试下面程序%plot绘图命令的使用clc%清屏命令clear%清除工作空间中所有变量%定义时间变量t=[0,pi/20;9*pi];y1=sin(t);

y2=cos(t)；%绘制y1，y2图形plot(t,y1,t,y2)；确定x和/或

y数据,确定颜色，线型和符号(如果未指定属性，采用默认值)语法：绘制单条曲线：绘制多条曲线：plot(x1,y1,'color_linestyle_marker')plot(x1,y1,'clm1',x2,y2,'clm2',...)x1,y1是向量,点集的横坐标和纵坐标y黄色.点-连线m洋红o圈:短虚线c蓝绿色xx-符号-.长短线r红色+加号--长虚线5.1 二维绘图graph2d生成类3/29/20244例在[0,2*pi]用红线画sin(x),用绿圈画cos(x).%创建向量Xx=linspace(0,2*pi,30);y=sin(x);z=cos(x);%用一个plot命令绘图plot(x,y,'r',x,z,'o')解设置动画5.1 二维绘图graph2dgraph2d/graphics生成类3/29/20245%操作，设置断点，逐行操作，培养调试程序的能力clc;clear%定义时间范围t=[0:pi/20:9*pi];plot(t,sin(t),'r:*')%允许在同一坐标系下绘制不同的图形holdonplot(t,cos(t))plot(t,-cos(t),'k')%在所画出的图形坐标中添加栅格gridon%覆盖旧图holdoffplot(t,-sin(t))gridon：在所画出的图形坐标中加入栅格gridoff：除去图形坐标中的栅格5.1 二维绘图graph2dgraph2d/graphics生成类3/29/20246t=0:2*pi;

y=sin(t);y1=sin(t+0.25);y2=sin(t+0.5);

y3=cos(t);y4=cos(t+0.25);y5=cos(t+0.5);

%用一个plot命令实现以下图形

plot(t,[y,y1',y2',y3',y4',y5'])5.1 二维绘图graph2d生成类3/29/20247semilogx：绘制以x轴为对数坐标（以10为底），y轴为线性坐标的半对数坐标图形。semilogy：绘制以y轴为对数坐标（以10为底），x轴为线性坐标的半对数坐标图形。例%创建脚本文件，运行以下代码，功能：半对数坐标图形与线性坐标图形比较clear;clcx=0:0.1:1;y=10.^x;%创建2行1列图形窗口，并在第一窗口中实现以下命令subplot(211)semilogy(x,y);title('semilogarithmicscalesgragh')gridonsubplot(212);plot(x,y)title('linearscalesgraph')gridon5.1 二维绘图graph2dgraph2d/graphics生成类3/29/20248%图形分割命令的使用clear;clct=[0:pi/20:5*pi];

figure(1)；subplot(321);

plot(t,sin(t))axis([016-1.51.5])xlabel('t(deg)');ylabel('magnitude')gridon管理类matlab\scribelegend-Graphlegend.matlab\graphicsFigurewindowcreationandcontrol.figure-Createfigurewindow.Axiscreationandcontrol.subplot -Createaxesintiledpositions.axes -Createaxesinarbitrarypositions.

subplot（mnk）：分割图形显示窗口m:上下分割个数n:左右分割个数k:子图编号先举例再跳出知识点5.1 二维绘图graph2d3/29/20249subplot(#rows,#cols,index)>>subplot(2,2,1);>>plot(1:10)>>subplot(2,2,2)>>x=0:.1:2*pi;>>plot(x,sin(x))>>subplot(2,2,3)>>x=0:.1:2*pi;>>plot(x,exp(-x),’r’)>>subplot(2,2,4)>>plot(peaks)5.1 二维绘图graph2d管理类3/29/202410TITLE标题TEXT或GTEXTXLABELX轴标签YLABELY轴标签LEGEND图例图形注释及特性类给出图形后，教师操作，以使大家获得良好的感性认识5.1 二维绘图graph2d3/29/202411颜色与线型：plot(t,y,'r-',t,y1,'g:',t,y2,'b*')

字母颜色标点线型

y黄色·点线

m粉红○圈线

c亮蓝××线

r大红＋＋字线

g绿色－实线

b蓝色星形线

w白色：虚线

k黑色－·(--)点划线5.1 二维绘图graph2dgraph2d/graphics图形注释及特性类3/29/202412设定轴的范围axis（[xmin

xmax

ymin

ymax]）%绘制单位圆clear;clc%定义时间范围t=[0:0.01:2*pi];x=sin(t);y=cos(t);plot(x,y)%限定x轴和y轴的显示范围axis([-1.51.5-1.51.5])gridonaxis(‘equal’)%将x坐标轴和y坐标轴的单位刻度大小调整为一样。axisequal？和上一行代码是否能完成同一功能将标题、坐标轴标记、网格线及文字注释加注到图形上，这些函数为：

title——给图形加标题

xlable——给x轴加标注

ylable——给y轴加标注

text——在图形指定位置加标注

gtext——将标注加到图形任意位置

gridon(off)——打开、关闭坐标网格线

legend——添加图例

axis——控制坐标轴的刻度5.1 二维绘图graph2d3/29/202413clear;clct=[0:pi/20:5*pi];plot(t,sin(t),'r:*')axis([05*pi-1.51.5])

%给x轴和y轴命名xlabel('t(deg)')

ylabel('magnitude')%给图形加标题title('sinewavefromzeroto5\pi')%在指定位置创建说明性文字text(pi/2,sin(pi/2),'\leftarrowThesin(t)att=2')%输入特定的字符%\leftarrow%\rightarrow%\bullet(点号)holdon；plot(t,cos(t))%区分图形上不同的曲线legend('sin(t)','cos(t)')%用鼠标在特定位置输入文字gtext('文字标示命令举例')holdoff5.1 二维绘图graph2d3/29/202414练习操作——不讲t=0:0.1:10y1=sin(t);y2=cos(t);plot(t,y1,'r',t,y2,'b--');x=[1.7*pi;1.6*pi];y=[-0.3;0.8];s=['sin(t)';'cos(t)'];text(x,y,s);title('正弦和余弦曲线');legend('正弦','余弦')xlabel('时间t'),ylabel('正弦、余弦')gridaxissquare5.1 二维绘图graph2dgraph2d/graphics图形注释及特性类3/29/202415特殊图形标注(TeX)clc;clear;t=linspace(1,100,10);plot(t,sin(t),t,cos(t),'r-.','LineWidth',2)%标注两曲线分别表示legend('\alpha_x','\beta^2');Ψ\Psi

ω\omegaΩ\Omega±\pm上标a^b×\times下标a_b÷\div≥\geq

≤\leqα\alphaΑβ\betaΒγ\gammaΓ\Gammaδ\deltaΔ\Deltaε\epsilonΕζ\zetaΖη\etaΗθ\thetaΘ\Thetaι\iotaΙκ\kappaΚλ\lambdaΛ\Lambdaμ\muΜν\nuΝξ\xiΞ\Xiο\oΟπ\piΠ\Piρ\rhoΡσ\sigmaΣ\Sigmaτ\tauΤυ\upsilonΥ\Upsilonφ\phiΦ\Phiχ\chiΧψ\psi

5.1 二维绘图graph2dgraph2d/graphics图形注释及特性类3/29/202416需要熟练掌握的命令

Elementary3-Dplots.plot3-Plotlinesandpointsin3-Dspace.

mesh-3-Dmeshsurface.surf-3-Dcoloredsurface.5.2 三维绘图graph3dgraph2d/graphics3/29/202417PLOT3(x,y,z,s)

空间曲线

1、一条曲线

例在区间[0，10*pi]画出参数曲线x=sin(t),y=cos(t),z=t.解t=0:pi/50:10*pi;plot3(sin(t),cos(t),t)rotate3d%旋转n维向量，分别表示曲线上点集的横坐标、纵坐标、函数值指定颜色、线形等1、空间曲线2、空间曲面5.2 三维绘图graph3dgraph2d/graphics3/29/202418

PLOT3(x,y,z)2、多条曲线例画多条曲线观察函数Z=(X+Y).^2.（这里meshgrid(x,y)的作用是产生一个以向量x为行、向量y为列的矩阵）其中x，y，z是都是m*n矩阵，其对应的每一列表示一条曲线.解x=-3:0.1:3;y=1:0.1:5;[X,Y]=meshgrid(x,y);？？

Z=(X+Y).^2;plot3(X,Y,Z)返回5.2 三维绘图graph3dgraph2d/graphics3/29/202419空间曲面例画函数Z=(X+Y).^2的图形.解x=-3:0.1:3;y=1:0.1:5;[X,Y]=meshgrid(x,y);Z=(X+Y).^2;surf(X,Y,Z)shadingflat%将当前图形变得平滑(1)surf(x,y,z)画出数据点（x，y，z）表示的曲面数据矩阵。分别表示数据点的横坐标、纵坐标、函数值5.2 三维绘图graph3dgraph2d/graphics3/29/202420（2）Mesh(x,y,z)解

x=-3:0.1:3;y=1:0.1:5;[X,Y]=meshgrid(x,y);Z=(X+Y).^2;mesh(X,Y,Z)例

画出曲面Z=(X+Y).^2在不同视角的网格图.画网格曲面数据矩阵。分别表示数据点的横坐标、纵坐标、函数值5.2 三维绘图graph3dgraph2d/graphics3/29/202421父对象子对象图形对象的基本要素以根屏幕为先导图形对象之间的关系为父代与子代的关系窗口1窗口n窗口2

界面控制界面菜单轴线面字块像根屏幕5.3 图形句柄/graphicsgraph2d/graphics3/29/202422Root(screen)FigureAxesUicontrolUimenuUicontextmenuImageLightLineRectangleSurfaceText%root=大学，figure=哈工大,axes=航天工程系,axes是我系大小、任务、名字确定我系在哈工大地图中相对位置属性’position’[left,bottom,width,height]handle_axes=axes(‘position’,[0.1,0.1,0.5,0.5]);%父对象figure自动生成%Line=航天工程系绝对位置大小：line(x,y)xcen=10;ycen=8%以xcen、ycen为中心，确定轴的活动范围h_line=line(xcen,ycen);%text=中心任务是教学:h_text=text(x,y,‘text');h_text=text(xcen,ycen,'教学');%title=以隶书形式给航天工程系命名:title('text','Property1',PropertyValue1,...)h_tit=title('航天工程系','fontname','隶书')%装修哈工大，使之颜色洁白：set(gcf,'Property1',PropertyValue1,...)set(gcf,'color','whit');%装修航天工程系，使之为红色set(gcf,‘Property1’,PropertyValue1,...)？？？set(gca,'color','re');%将航天工程系的中心任务——”教学”用隶书书写set(h_text,'fontn','隶书');5.3 图形句柄/graphics3/29/202423Figurewindowcreationandcontrol.——figure-Createfigurewindow.——gcf-Gethandletocurrentfigure.——clf-Clearcurrentfigure.——close-Closefigure.Axiscreationandcontrol.——subplot-Createaxesintiledpositions.——axes-Createaxesinarbitrarypositions.——gca-Gethandletocurrentaxis.——cla-Clearcurrentaxis.——axis-Controlaxisscalingandappearance.——box-Axisbox.——hold-Holdcurrentgraphishold-Returnholdstate.HandleGraphicsobjects.

——figure-Createfigurewindow.——axes-Createaxesinarbitrarypositions.——line-Createline.text-Createtext.HandleGraphicsoperations.——set-Setobjectproperties.——get-Getobjectproperties.5.3 图形句柄/graphicsgraph2d/graphics3/29/202424图形对象属性的获得与设置get:获得句柄图形对象的属性值例：get(gcf,‘Color’)——获得图形窗口颜色属性值/？Get(gcf)什么意思

set:改变图形对象的属性值gcf：当前窗口对象的句柄gca：当前轴对象的句柄例：set(gcf,'color','r'),set(gcf,'color','