二维和三维图形.ppt

1、2.3 二维及三维图形,2.3.1 二维图形,在Matlab中，可以用“绘图文件”命令在屏幕上生成图形，以验证科学与工程数据。Matlab作图是通过描点、连线来实现的，故在画一个曲线图形之前，必须先取得该图形上的一系列的点的坐标（即横坐标和纵坐标），然后将该点集的坐标传给Matlab函数画图.,help graph2d可以得到所用画二维图形的命令。,一、plot,plot命令产生X-Y方向绘图。,1.plot (Y),1若Y是向量,Y 0, 0.48, 0.84, 1, 0.91, 0.6, 0.14 ; plot ( Y ),2.若Y是矩阵,Y 0 0.25 0.84 1.5;0.25 1

2、0.54 0.67 ; plot ( Y ),按列绘图.,y=3+5i 6+2i 1+9i; plot(y),3.若Y是复数,（1）如果x和y是向量，则分别表示点集的横坐标和纵坐标, plot(x,y)画出x各列与y各列的关系曲线； （2）如果x和y是阶数相同的矩阵，则画出x各列与y各列的关系曲线； （3）如果x是向量,y是矩阵,plot(x,y)将分别采用不同的线型画出y的行或列随向量x而变化的一系列曲线； （4）如果x是矩阵，y是向量，曲线族是y随x变化外。,2.plot(X,Y),将在XY图上画出Y元素随X元素变化的图形。,(1) 在0 x2区间内，绘制曲线 y=2e-0.5xcos(4

3、x) 程序如下： x=0:pi/100:2*pi; y=2*exp(-0.5*x).*cos(4*pi*x); plot(x,y),(3) t=0: 0.1: 10 y= sin ( t ); 2. * cos( t ) plot ( t, y ) grid,(2) X=2 4 6;3 6 9 y=1 2 3; 5 4 2 Plot(x,y),3.plot ( x1, y1, x2, y2, , xn, yn),x1, y1, x2, y2, , xn, yn等代表一些行向量对或列向量对。,t=0: 0.1: 10 y= sin ( t ); 2. * cos( t ) plot ( t, y

4、 ) grid,t=0: 0.1: 10 plot ( t， sin ( t )，t，2. * cos( t ) ),plotyy(x1,y1,x2,y2),在MATLAB中，如果需要绘制出具有不同纵坐标标度的两个图形，可以使用plotyy绘图函数。,其中x1,y1对应一条曲线，x2,y2对应另一条曲线。横坐标的标度相同，纵坐标有两个，左纵坐标用于x1,y1数据对，右纵坐标用于x2,y2数据对。,t=0: 0.1: 10 ; Y1=sin(t); Y2=3+cos(t) plotyy ( t, y1,t,y2 ),t=0: 0.1: 10 ; Y1=sin(t); Y2=3+cos(t) pl

5、ot ( t, y1,t,y2 ),下表给出其他的不同类型的“绘图文件”命令：,plot命令产生X-Y方向绘图。一旦掌握了plot命令，对数坐标、极坐标下的绘图只要用loglog、semilogx、semilogy、polar命令代替plot即可。,loglog 双对数坐标 semilogx X轴对数坐标 semilogy Y轴对数坐标 polar 极坐标 polar(theta,rho)，theta相角，rho半径 bar(x) 棒图 hist分布图 pie 饼图,处理图形,1、线型,设置： 线型用LineStyle 线宽用LineWidth,2、标记,设置：标记用Maker,标记的大小用M

6、akerSize,3、颜色,设置： 颜色用Color,当选项省略时，MATLAB规定，线型一律用实线，颜色将根据曲线的先后顺序依次。,t=0: 0.1: 10 ; Y1=sin(t); Y2=2*cos(t) plot ( t, Y1,+m,t,Y2 -.hc),（1）grid on/off: 加/删除格栅在当前图上 （2）xlabel(x轴说明) （3）ylabel(y轴说明) （4）zlabel(z轴说明) （5）title(图形名称) （6）text(x,y,图形说明) gtext(图形说明)：在鼠标指定的位置 （7）legend(图例1,图例2,) （8）hold on/off命令控制

7、是保持原有图形还是刷新原有图形，不带参数的hold命令在两种状态之间进行切换。,2、图形标注与坐标控制,例:将y=sin(x)、y=cos(x)分别用点和线画出在同一屏幕上。,x=0:pi/100:2*pi; y1=sin(x); Plot(x,y1) Hold on y2=cos(x); Plot(x,y2),例 在0 x2区间内，绘制曲线y1=sinx和y2=cosx,并给图形添加图形标注。 程序如下： x=0:pi/100:2*pi; y1=sin(x); y2=cos(x); plot(x,y1,x,y2) title(x from 0 to 2pi); %加图形标题 xlabel(V

8、ariable X); %加X轴说明 ylabel(Variable Y); %加Y轴说明 text(0.8,0.6,曲线y1=sinx); %在指定位置添加图形说明 text(2.5,0.2,曲线y2=cosx); legend(y1, y2) %加图例,3、分割窗口,h=subplot(m,n,t),例 :将屏幕分割为四块，并分别画出y=sin(x)，z=cos(x)，a=sin(x)*cos(x),b=sin(x)/cos(x)。,x=linspace(0,2*pi,100); y=sin(x); z=cos(x); a=sin(x).*cos(x);b=sin(x)./cos(x) s

9、ubplot(2,2,1);plot(x,y) subplot(2,2,2);plot(x,z) subplot(2,2,3);plot(x,a) subplot(2,2,4);plot(x,b),4、坐标控制,axis(xmin xmax ymin ymax zmin zmax) axis函数功能丰富，常用的格式还有： axis equal：纵、横坐标轴采用等长刻度。 axis square：产生正方形坐标系(缺省为矩形)。 axis auto：使用缺省设置。 axis off：取消坐标轴。 axis on：显示坐标轴。,5、M文件：文本文件和函数文件,包含有Matlab语句的磁盘文件可以分

10、为文本文件和函数文件两种，它们的名字都是以“.m”为后缀的文件，统称为M 文件。,1 文本文件(脚本文件),t=0: 0.1: 10 y= sin ( t ); 2. * cos( t ) plot ( t, y ) grid,打开方式： Filenew M-file,运行方式（在文本文件中） Debugrun,如同在MATLAB中键入命令一般，这种文件称为脚本文件，使用脚本文件，可以把命令保存在磁盘上，便于以后的访问；同时对使用大的数组也带来的方便；,2 函数文件,如果M文件的第一行包含单词“function”，那么这个文件就是函数文件。函数文件与文本文件不同，它的变量将不出现在工作空间里。

11、,function y=myfile(t) t=0:0.1:10 y=sin(t);2.*cos(t) plot(t,y) grid,说明: 进入MATLAB的Editor/Debugger窗口来编辑程序 在编辑环境中，文字的不同颜色显示表明文字的不同属性。 绿色：注解；黑色：程序主体；红色：属性值的设定；蓝色：控制流程。,fplot字符串函数图,注意：fname必须是M文件的函数名或是独立变量为x的字符串.,先建M文件myfun1.m： function Y=myfun1(x) Y=exp(2*x)+sin(3*x.2),再输入命令： fplot(myfun1,-1,2),fplot(fna

12、me,lims,tol,选项) 其中fname为函数名，以字符串形式出现，lims为x,y的取值范围，tol为相对允许误差，其系统默认值为2e-3。选项定义与plot函数相同。,绘图的步骤：,在数值统计分析或离散数据处理中常用的绘图指令:,x=1:10; y=rand(size(x); bar(x,y);,如果已知资料的误差量，就可用errorbar来表示。,x = linspace(0,2*pi,30); y = sin(x); e = std(y)*ones(size(x); errorbar(x,y,e),2.3.2 三维图形,1.三维点线图,plot3(x1,y1,z1,选项1,x2,

13、y2,z2,选项2,xn,yn,zn,选项n),其中每一组x,y,z组成一组曲线的坐标参数，选项的定义和plot函数相同。当x,y,z是同维向量时，则x,y,z 对应元素构成一条三维曲线。当x,y,z是同维矩阵时，则以x,y,z对应列元素绘制三维曲线，曲线条数等于矩阵列数。,t=0:pi/100:20*pi; x=sin(t); y=cos(t); z=t.*sin(t).*cos(t); plot3(x,y,z); title(Line in 3-D Space); xlabel(X);ylabel(Y);zlabel(Z); grid on;,2.三维网线图,1产生三维数据 在MATLAB

14、中，利用meshgrid函数产生平面区域内的网格坐标矩阵。其格式为： x=a:d1:b; y=c:d2:d; X,Y=meshgrid(x,y); 语句执行后，矩阵X的每一行都是向量x，行数等于向量y的元素的个数，矩阵Y的每一列都是向量y，列数等于向量x的元素的个数。,2绘制三维曲面的函数 mesh函数的调用格式为： mesh(x,y,z)画出立体网状图,surf(x,y,z)画出立体曲面图,3.三维曲面图,绘制三维曲面图z=sin(x+sin(y)-x/10。 程序如下： x,y=meshgrid(0:0.25:4*pi); z=sin(x+sin(y)-x/10; mesh(x,y,z);

15、 axis(0 4*pi 0 4*pi -2.5 1);,x,y=meshgrid(0:0.25:4*pi); z=sin(x+sin(y)-x/10; surf(x,y,z); axis(0 4*pi 0 4*pi -2.5 1);,meshc 网格加等值线 meshz 含参考平面 surfc surfl(有亮度),x,y=meshgrid(0:0.25:4*pi); z=sin(x+sin(y)-x/10; meshc(x,y,z); axis(0 4*pi 0 4*pi -2.5 1);,x,y=meshgrid(0:0.25:4*pi); z=sin(x+sin(y)-x/10; me

16、shz(x,y,z); axis(0 4*pi 0 4*pi -2.5 1);,为了方便测试立体绘图，MATLAB提供了一个peaks函数，可产生一个凹凸有致的曲面，包含了三个局部极大点及三个局部极小点，常用于三维曲面的演示。,要画出此函数的最快方法即是直接键入peaks：,标准三维曲面 sphere函数的调用格式为： x,y,z=sphere(n) cylinder函数的调用格式为： x,y,z= cylinder(R,n),t=0:pi/20:2*pi; x,y,z= cylinder(2+sin(t),30); subplot(2,2,1); surf(x,y,z); subplot(2

17、,2,2); x,y,z=sphere; surf(x,y,z); subplot(2,1,2); x,y,z=peaks(30); surf(x,y,z);,2.3.3 句柄图形,一、句柄 在Matlab系统中，所有的图形都是句柄图形. 每一个图形都有一个数字来标识，叫做句柄。句柄是图形对象的唯一标识符，不同对象的句柄不可能重复和混淆。有了句柄,用户可以在任何时候访问并修改这些图形.,根可包含一个或多个图形窗口，每一个图形窗口可包含一组或多组坐标轴。所有其它的对象都是坐标轴的子对象，并且在这些坐标轴上显示。所有创建对象的函数当父对象或对象不存在时，都会创建它们。,计算机屏幕作为根对象自动建立，其句柄值为0。,图形窗口的句柄为一整数，并显示在该窗口的标题栏， 其它图形对象的句柄为浮点数，,MATLAB可以用来获得图形、坐标轴和其它对象的句柄。,gcf 获得当前图形窗口的句柄 gca 获得当前坐标轴的句柄 gco 返回当前对象的句柄,第二次上机作业,1.复习本次的课件，