唐昌建(MATLAB编程基础及应用) 第五章

1、第五章 数据可视化 第一节 符号函数的函数图1. 平面恩图位置函数 subplot(nmj)2. 二维直角坐标符号函数绘图 （1）ezplot(f,x1,x2)f:含单变量的符号函数x1,x2 ：自变量的取值范围，默认为-2pi,2pi。（2） ezplot(u(x,y),x1,x2,y1,y2)俩自变量隐函数u(x,y)=0（3） ezplot(x,y,t1,t2)x=f(t)y=g(t) 是参数方程（exno25)(e25)f=sym(x2+1)subplot(221)ezplot(f,-2,2)subplot(222)ezplot(y-x2-1,-2,2,0,10)x=sym(cos(t

2、)y=sym(sin(t)subplot(223)ezplot(x,y)3. 三维直角坐标符号函数绘图ezplot(x,y,z,t1,t2)x=f(t)y=g(t)z-h(t)默认范围-2pi,2pi(exno26t)(e26t)x=sym(cos(t)y=sym(sin(t)z=sym(t2)ezplot3(x,y,z,0,8*pi)4. 二维平面极坐标符号函数绘图ezpolar(r,x1,x2)函数r 是幅值，自变量是极角，x1,x2是极角的取值范围 练习 5-1 在极坐标下绘出下面的函数图r=4sin(3）（exno27t）(e27t)r=sym(4*sin(3*t)ezpolar(r,

3、0,2*pi)第二节1. 二维数据的形式a) 两个元素同维n的行向量b) 一个二维（nm）矩阵。2. 二维数据的图形a) 两个元素同维n的行下高能量，各对应的元素在平面上确定n个点连成一条曲线b) 二维矩阵（nm）的每一列元素可构成n个点的曲线。曲线的横坐标为行数（1,2。），纵坐标为该列对性的元素。此矩阵可表示为m挑曲线（列操作)c) 两个同维的（nm）二维矩阵（x，y）可表示为m条曲线。每天曲线的横、纵坐标分别为x和y对应的列向量各元素。（列操作）3. 建立二维数据图形的函数a) 设x1和y1，x2和y2。为多组行向量，则plot（x1，y1，x2，y2。）绘出多条曲线。x1，x2。是横坐

4、标行向量，y1，y2。是纵坐标行向量b) 设为二维（nm）矩阵，则plot（x）绘出m条曲线，矩阵的行数为横坐标，各列的元素为纵坐标。c) 设x和y分别为二维（nm）矩阵，则plot（x，y）绘出m条曲线。每条曲线的横、纵坐标分别为x和y对应的列向量坐标。（列操作）（exno28t）d) 与plot对应的绘图函数还有以下一些，他们的条用格式相同，坐标刻度不同。i. plot双轴线性刻度ii. loglog双轴线对数刻度iii. semilogxx轴对数刻度，y轴线性刻度。iv. semilogyy轴对数刻度，x轴线性刻度。v. plotyy双y轴，适合两组数据相差较大的数据组。（exno29t

5、）（e28t）x=0:0.1:8;y1=sin(x);y2=cos(x);subplot(221)plot(x,y1)subplot(222)plot(x,y1,x,y2)w=2 3;3 1;4 6subplot(223)plot(w)q=4 6;3 5;1 2subplot(224)plot(w,q)（e29t）x=0:0.1:10;y1=sin(x);y2=exp(x);y3=exp(x).*sin(x)subplot(221)plot(x,y2)subplot(222)loglog(x,y2)subplot(223)plotyy(x,y1,x,y2)subplot(224)semilog

6、y(x,y2)4. 二维数据图形的绘图控制a) 控制曲线的颜色colors、线型line styles、标志markers。基本格式：plot(x,y,clm)1） 颜色b蓝，c青（cyan），g绿，k黑，m紫（magenta），r红，w白，y黄。2） 线型-实线- 虚线：点线-.点划线3） 标志右三角*型号+.ovsquarediamondpentagram五角星hexagram六角形none 无例如plot(x,t,R-square)代表以红色的虚线、数据点上用方型符号的曲线b) 控制曲线的坐标轴axis normalgrid on(off)网格axis square长宽比例为1box o

7、n(off) 外围矩形axisequal长宽比为不变，两刻度一致。axis equal tight长宽比为不变，图紧贴轴axis(x1,x2,y1,y2)控制坐标轴的范围。axisoff 取消坐标轴 （exno31）（e31）x=0:0.1:8.0;y1=sin(x);y2=cos(x);subplot(221)plot(x,y1,r-square,x,y2,b-.* )box ongrid onsubplot(222)plot(x,y1,k:pentagram,x,y2,b-.*)axis equal tightbox offgrid offsubplot(223)plot(y1,y2,k)

8、axis equalaxis offsubplot(224)plot(y1,y2,b)axis onc）曲线图中加入文字标注1） title给曲线图加标题2） xlabel给曲线图轴加标题3） ylabel。4） zlabel。5） legend对当前图加图注6） text对指定位置加字符串7） gtext在鼠标的位置加字符串（exno32）注：上述函数的引用中，有引导的英文可表示不同的意义。如alpha表示希腊字符等。（e32）x=0:0.1:8.0;plot(x,sin(x),x,cos(x)title(标题)xlabel(alpha)ylabel(h2)legend(1,2)text(p

9、i/4,sin(pi/4),leftarrow sin(pi/4)=0.707)gtext(string)第3节 3D数据图3D与2D绘图的语句结构基本相同，仅绘图函数不同。1. x,y,z分别是向量plot3(x,y,z)绘制一条三维曲线2. x,y,z分别是同维矩阵（mm）plot3(x,y,z)绘制m条三维曲线（按列操作）。3. 三维网状图mesh1） 一般meshezmesh（符号函数）2） 带等高线meshcezmeshc（符号函数）3） 加围裙meshz4. 三维曲面图surf1） 一般surfezsurf（符号函数）。2） 带等高线surfcezsurfc（符号函数）3） 加光源

10、surf15. 等高线contoura) 平面上的等高线contourezcontour（符号函数）b) 空间上的等高线contour36. 几个需要注意的问题a) mesh（x）与mesh（x，y，z）的区别。前者是按x矩阵的脚标作为x-y平面的坐标。或者是按x、y、z矩阵的值，x、y、z可以是向量或矩阵b) mesh（x，y，z）中和x，y，z分别是向量和矩阵的区别。（exno36）（e36）t=0:pi/50:10*pi;subplot(231)plot3(t.*sin(t),t.*cos(t),t.2)grid on x,y=meshgrid(-2:0.1:2);z=x.*exp(-x

11、.2-y.2);subplot(232)plot3(x,y,z)box off subplot(233)meshz(x,y,z) subplot(234)surf(x,y,z) subplot(235)contour(x,y,z) subplot(236)contour3(x,y,z)axis off7.曲面图的颜色在maltab中，涉及到对一个对象作色，必须要有一个颜色映象表。这个表有函数colormap来实现。Colormap是一个矩阵，有固定列数为3，行列数为N。每行的三个元素分别由0-1的值来实现，分别表示RGB的强度。如1 1 11表白色，0 0 0为黑色 0.5 0.5 0.5 表

12、橙色，任意组合颜色矩阵colormap可以自己创造，也可以由matlab系统提供，matlab 系统的颜色矩阵有（64*3）函数名说明函数名说明bone蓝色调灰度hot黑-白-红-黄cool青-品红hsv默认标准copper铜色变化jet变体flag红-白-蓝pink淡粉红色gray线性灰度prism光谱色命令窗用colormap(hot)；colorbar看各矩阵的颜色分布。对一个对象作色时，需根据某一颜色信息数据矩阵中的元素值大小去确定颜色矩阵合纵的某一行（颜色）。如颜色矩阵有N行，则系统自动将颜色信息数据矩阵的元素从小到大分为N组每一组的元素代表一种颜色。在surf（x，y，z）的绘图中

13、，颜色矩阵默认为hsv。语句surf（x，y，z，c）中，c就是颜色信息数据矩阵，省略时系统默认矩阵为Z，与该语句配合使用的还有颜色矩阵必须提供。格式：colormap().（exno30t）（exno31t）（exno37）（exno38）（e30t）x,y,z=peakssubplot(221)surf(x,y,z)subplot(222)surf(x,y,z,y)colorbar（e31t）x,y,z=peakssubplot(223)surf(x,y,z)subplot(224)surf(x,y,z,x)colormap(cool)colorbarx,y,z=peakssubplot(

14、223)surf(x,y,z) subplot(224)surf(x,y,z,x)colormap(0 0 0;1 1 1)colorbar(e37)k=6n=2k-1theta=pi*(-n:2:n)/nphi=(pi/2)*(-n:2:n)/ntheta,phi=meshgrid(theta,phi)x=cos(phi).*cos(theta)y=cos(phi).*sin(theta)z=sin(phi)colormap(0 0 0;1 1 1)c=hadamard(2k)%产生随机的二值（0，1）矩阵surf(x,y,z,c)k=6n=2k-1theta=pi*(-n:2:n)/nph

15、i=(pi/2)*(-n:2:n)/ntheta,phi=meshgrid(theta,phi)x=cos(phi).*cos(theta)y=cos(phi).*sin(theta)z=sin(phi)colormap(0 0 0;1 1 1)c=hadamard(2k)%产生随机的二值（0，1）矩阵surf(x,y,z,x)8 特殊图形的绘制（1）条图（离散数据的描述）(exno40)函数说明bar描述n,m矩阵数据，二维垂直条图。bar3描述n,m矩阵数据，三维垂直条图。barh描述n,m矩阵数据，二维水平条图。barh3描述n,m矩阵数据，三维水平条图。(e40)Y=5 2 1;8 7

16、 3;9 8 6;5 5 5;4 3 2subplot(221)bar(Y)box offsubplot(222)bar3(Y)subplot(223)barh(Y)subplot(224)bar3h(Y)(2) 面积图 area用面积的方法描述响亮或矩阵数据，向量或矩阵数据形成的曲线与X轴未成的面积注：1） 上述函数可以给出参数，以实现不同效果，如stack表堆叠条图。（查帮助）2） 条图上可叠加其他图。（exno41）3） area调用向量或矩阵的区别。（exno42）(e42)Y=5 2 1;8 7 3;9 8 6;5 5 5;4 2 3subplot(221)area(Y)grid o

17、n %显示栅格set(gca,Layer,top,XTick,1:5)%将栅格显示在图形之上 sales=51.6 82.4 90.8 59.1 47.0;x=90:94;profits=19.3 34.2 61.4 50.5 29.4;subplot(222)area(x,sales,facecolor,0.5 0.9 0.6,. edgecolor,b,linewidth,2)hold onarea(x,profits,facecolor,0.9 0.85 0.7,. edgecolor,y,linewidth,2)hold offset(gca,XTick,90:94)set(gca,L

18、ayer,top)gtext(leftarrow 销售量)gtext(利润)gtext(费用)xlabel(年,fontsize,14)（e41）clc;Y=5 2 1;8 7 3;9 8 6;5 5 5;4 2 3;subplot(221)bar(Y,stack)grid on temp=29 23 27 25 20 23 23 27;days=0:5:35;subplot(222)bar(days,temp)xlabel(Day)ylabel(Temperature (oC) TCE=515 420 370 250 135 120 60 20;subplot(223)plot(days,T

19、CE,LineWidth,3) subplot(224)bar(days,temp)xlabel(Day)ylabel(Temperature (oC)h1 = gca;%获得病保留当前图形的坐标句柄h2 = axes(Position,get(h1,Position);%创建新坐标并保留plot(days,TCE,LineWidth,3)%在新坐标中绘图，原坐标及图形保留set(h2,YAxisLocation,right,Color,none)%对新坐标进行设置，y轴放右边，x轴不需要标记（3） 饼图 pie(x) pie3(x)a. 描述向量x中的各元素占综合的百分比。pie(x)为平面

20、饼图，pie3（x）为立体饼图(e32t)b. 分离切块的饼图。注意pie（x，y）的用法，x,y同维，y的元素是否为零，决定x中对应的饼图是否分离。（e32t）x1=3 5 10 2;x2=0.4 1.2 0.6 2.2subplot(221)pie(x1)subplot(222)pie(x2)subplot(223)pie3(x1)subplot(224)pie3(x2)（e44）X=19.3 22.1 51.6; 34.2 70.3 82.4; 61.4 82.9 90.8; 50.5 54.9 59.1; 29.4 36.3 47.0;x=sum(X)explode=zeros(siz

21、e(x)c,offset=max(x);explode(offset)=5h=pie(x,explode);colormap jet（4） 直方图 hist(x)1) 描述向量或矩阵x数据群按元素大小的分布规律。2) 调用方式：hist(x) (e33t)（e33t）x1=rand(1000,3);x2=randn(1000);subplot(221)hist(x1)subplot(222)hist(x2)(5) 离散数据图 stem1） 二维 stem2） 三位 stem33） 阶梯 stairs（e45）（e45）alpha=0.02;beta=.5;t=0:4:200;y=exp(-al

22、pha*t).*sin(beta*t);subplot(221)stem(t,y)xlabel(时间（微秒）)%坐标轴的标注ylabel(Magnitude) t=0:.1:10;%时间范围s=0.1+i;%y=exp(-s*t);%计算延迟指数subplot(222)stem3(real(y),imag(y),t)hold onhline=plot3(real(y),imag(y),t,k)%备份图像hold offset(hline,LineWidth,3) %设置线宽xlabel(实部)ylabel(虚部)zlabel(Magnitude) alpha=0.01;beta=0.5;t=0

23、:10;f=exp(-alpha*t).*sin(beta*t);subplot(223)stairs(t,f)hold onplot(t,f,:*)hold offlabel=函数e-(alpha*t) sinbeta*t的阶梯图;text(0.5,-0.2,label,FontSize,14)xlabel(t=0:10,FontSize,14)axis(0 10 -1.2 1.2) xx=0:pi/12:2*pi;%误差函数yy=sin(xx);e=rand(size(xx)/5;subplot(224)errorbar(xx,yy,e)(6) 矢量图1） 具有大小和方向的量成为矢量2）

24、描述矢量图的函数：函数说明compass罗盘图feather羽图quiver2D矢量图quiver33D矢量图（e46）wdir = 45 90 90 45 360 335 360 270 335 270 335 335;%风向图 knots = 6 6 8 6 3 9 6 8 9 10 14 12;%风力rdir=wdir*pi/180;subplot(221)x,y = pol2cart(rdir,knots);compass(x,y)desc = 风向和风力, 北京气象台, 11月17日18:00到, 11月18日06:00;gtext(desc) %由鼠标定位 theta=90:-10:0;r=ones(size(theta);u,v = pol2cart(theta*pi/180,r*10);subplot(222)feather(u,v) n = -2.0:.22:2.0;X,Y,Z = peaks(n);subplot(223)U,V = gradient(Z,0.2);hold onquiver(X,Y,U,V)hold off vz= 10;%a