MATLAB数据可视化.ppt

1、MATLAB仿真技术及应用,第四章 数据可视化,主要内容,4.1 图形窗口介绍 4.2 二维图形绘制 4.3 三维图形绘制 4.4 特殊图形绘制 4.5 句柄图形,了解MATLAB的图形对象体系，掌握基本的绘图函数。,重点,4.1 图形窗口介绍,figure,创建图形窗口：,功能：,创建一个新的图形窗口，每执行一次就会产生一个图形窗口，可以同时产生多个图形窗口。 通过figure（n）选择第n个窗口。,编辑图形,clf 清空当前图形窗口 close 关闭当前图形窗口 close all 关闭所有图形窗口,关闭图形窗口：,4.2 二维图形绘制,4.2.1 基本二维图形绘制,plot函数是最基本的

2、二维图形绘制函数，格式如下：,格式1：,功能： (1)若x，y为同规模的向量，则绘制以x为横坐标、y为纵坐标 的一条曲线。,plot函数,x=0:1:6; y=x.2+1; plot(x,y),例如：,plot(x,y),注意！,向量维数一致,(2)若x为向量、y是二维数组，则绘制以x为横坐标、y 的每一行（列）为纵坐标的多条曲线。,x=0:1:6; y= sin(x);cos(x); plot(x,y),x = 0 1 2 3 4 5 6,y = 0 0.8415 0.9093 0.1411 -0.7568 -0.9589 -0.2794 1.0000 0.5403 -0.4161 -0.9

3、900 -0.6536 0.2837 0.9602,以x为横坐标，y的每一行为纵坐标：,以x为横坐标，y的每一列为纵坐标：,x=0:1:6; y= sin(x),cos(x); plot(x,y),y = 0 1.0000 0.8415 0.5403 0.9093 -0.4161 0.1411 -0.9900 -0.7568 -0.6536 -0.9589 0.2837 -0.2794 0.9602,x = 0 1 2 3 4 5 6,(3)若x，y均为二维数组(必须相同规模)，则绘制以它们的对应列为横、纵坐标的多条曲线。,x=0:0.02:6;0:0.02:6; y=sqrt(x(1,:);

4、exp(-x(2,:); plot(x,y),例如：,图3 x1=0:0.02:6; y1=sqrt(x1); plot(x1,y1),图2 x2=0:0.02:6; y2=exp(-x2); plot(x2,y2),图3,图2,图1,格式2：,Plot(y),功能： (1)若y为向量，其元素为实数，则绘制以其下标为横坐标、以y为纵坐标的图形，即相当于plot(1:length(y),y)。,x=0:1:6; y=x.2+1; plot(y),例如：,(2)若y为复数向量，则绘制以其实部为横坐标，以其虚部系数为纵坐标的图形，即相当于plot(real(y),imag(y)。,（3）曲线条线等于

5、y的列数。,x=0:0.2:10*pi; y=sin(x);cos(x); plot(y),例如：,格式3：,plot (x1,y1,x2,y2,),功能： （1）当输入参数都为向量时，x1和y1，x2和y2，xn和yn分别组成一组向量，每组向量长度可以不同。可以在同一坐标内绘制出多条曲线。 （2）当输入参数有矩阵形式时，相应的x,y按对应列元素为横、纵坐标分别绘制曲线，曲线条数等于矩阵的列数。,x1=linspace(0,2*pi,100); x2=linspace(0,3*pi,100); x3=linspace(0,4*pi,100); y1=sin(x1); y2=1+sin(x2);

6、 y3=2+sin(x3); x=x1;x2;x3; y=y1;y2;y3; plot(x,y,x1,y1-1),例如：,函数linespace (a,b,n)产生a,b区间内的n个数，构成一个行向量。默认产生100个点。,格式4：,指定曲线线型、颜色和标记的,plot (x,s) plot (x,y,s) plot (x1,y1,s1,x2,y2,s2),其中s为一字符串，用于指定绘图时的曲线线型、曲线颜色和线的标记。选项可以组合使用。,曲线线型： （实线, 缺省设置） : （虚线） . （点划线） （双划线）,曲线颜色： y yellow（黄色） mmagenta（品红） ccyan（青）

7、天兰 rred （红） ggreen（绿） bblue （兰） wwhite（白） kblack（黑）,曲线标记： point（点） Xx-mark（叉号） Ocircle（园字母O） +plus（加号） *star（星号） s square（方块） ddiamond（点） vtriangle(down)（下三角） triangle(up)（上三角） triangle(right)（右三角） ppentagram（空心五角星） hhexagram（空心六角星）,x=0:0.2:2*pi; y=sin(x); plot(x,y,-bp),例如：,4.2.2 特殊坐标二维图形,（1）极坐标下的曲线

8、绘制,polar(, ，选项),t=0:0.1:8*pi; r=2*sin(t/2); polar(t,r); title(双心脏线);,例如：,（2）双y轴图形,函数：plotyy,功能：在同一坐标系中使用不同坐标绘制两个图形，,plotyy（x1，y1，x2，y2）,plotyy（x1，y1，x2，y2，function）,plotyy（x1，y1，x2，y2，function1，function2）,调用格式：,其中function字符串用来指定绘图函数。,x=-2*pi:pi/10:2*pi; y=sin(x); z=2*abs(cos(x); plot(x,y,x,z) title(

9、按相同坐标刻度绘制两个图形) plotyy(x,y,x,z,plot,semilogy) title(按不同坐标刻度绘制两个图形),例如：,（3）采用对数坐标的曲线,loglog(x,y) 功能: x,y轴均采用对数刻度绘制图形 semilogx(x,y) 功能:仅x轴采用对数刻度，y轴仍采用线性刻度 semilogy(x,y) 功能:仅y轴采用对数刻度，x轴仍采用线性刻度,x=1:10; y=10*x.2; semilogy(x,y),例如：,4.2.3 图形窗口操作及图形缩放和填充,（1）图形窗口的分割,subplot函数 调用格式 ：subplot(m,n,p),功能：将当前图形窗口分成

10、mn个绘图区，即每行n个，共m行，区号按行优先编号，且选定第p个区为当前活动区。在每一个绘图区允许以不同的坐标系单独绘制图形。,x=-2*pi:pi/10:2*pi; y=sin(x); z=2*abs(cos(x); subplot(2,1,1) plot(x,y,x,z) title(按相同坐标刻度绘制两个图形) subplot(2,1,2) plotyy(x,y,x,z,plot,semilogy) title(按不同坐标刻度绘制两个图形),例如：,（2） 坐标系的调整,axis函数 调用格式：axis(xmin xmax ymin ymax zmin zmax),常用的格式还有： ax

11、is equal：横纵坐标轴采用等长刻度。 axis square：产生矩形坐标系。 axis auto：使用缺省设置。 axis off：隐去坐标轴。 axis on：显示坐标轴。,x=linspace(0,2*pi); y=sin(x);z=cos(x); plot(x,y,b:,x,z,k-) axis(off),例如：,（3） 图形的缩放,zoom函数 调用格式：,zoom on：使当前图形窗口的图形可放缩。,zoom off：关闭缩放状态,zoom：切换zoom on与zoom off状态,zoom out：回复图形的原始大小,（4） 二维图形的填充,fill函数 函数格式：fill

12、(x,y,c),功能：用x和y中的数据生成多边形，用c指定的颜色填充它。,fill(X1,Y1,C1,X2,Y2,C2,) 指定多个要填充的二维区域,x=1:5; y=0,-1,1,-1,0; fill(x,y,r),例如：,4.2.4 图形的标注,title（字符串）：当前坐标系顶部加标题 xlabel （字符串）： 当前坐标系x轴旁加标题(下方) ylabel （字符串）：当前坐标系y轴旁加标题(左侧) text （x,y,字符串）：当前坐标系指定位置处加文本 gtext （字符串）：在鼠标单击处加文本,图例说明： legend（字符串1，字符串2，）：在当前图形内建立一图例说明框，框内显

13、示各字符串。并且图形的曲线与字符串依次对应，可用鼠标拖动图例框改变其位置。 legend off 功能： 删掉图例说明框,x=linspace(0,2*pi); y=sin(x);z=cos(x); plot(x,y,b:,x,z,m+) xlabel(变量X) ylabel(函数Y、Z) title(正弦与余弦曲线) text(3.3,0.1,sin(x) legend(sin(x),cos(x) gtext(cos(x),例如：,4. 三维图形绘制,4.1 基本三维图形绘制,plot3（x，y，z，s）,x,y=meshgrid(-pi:0.1:pi); Z=sin(x)+cos(y);

14、plot3(x,y,z); xlabel(X);ylabel(Y);zlabel(Z);,t = 0:pi/50:10*pi; plot3(sin(t),cos(t),t,:r*),s为规定线形、颜色和标记的字符串。,4.2 网格图的生成,功能：生成由X，Y和Z指定的网线面,mesh(x,y,z),X,Y = meshgrid(-5:0.1:5); Z = exp(-(X.2+Y.2); mesh(X,Y,Z);,例如：,4.3.3 表面图的生成,surf(x,y,z) 功能 ： 显示三维带阴影曲面图。 surf函数用缺省的着色方式对网格片着色。除此之外，还可以用shading命令来改变着色方

15、式。,shading flat：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。,shading interp：在网格片内采用颜色插值处理，使片与片之间的颜色过渡很平缓，得出的表面图显得最光滑。,shading faceted：缺省值，带有连接线条的曲面。,subplot（1，2，1） x,y,z = peaks（30）; surf(x,y,z); title (未经平滑的表面图);,例如：,subplot（1，2，） surf(x,y,z); shading flat; title (经平滑的表面图);,4.4 特殊图形绘制,4.1 直方图和面积图,（

16、） 直方图,Bar函数 功能 ： 二维垂直条形图，用垂直条形显示向量或矩阵中的值。 格式：bar(y) , bar(x,y), bar(,width), bar(,style)。,此外还有bar3 , barh, bar3h函数。 Bar3用于绘制三维的竖向直方图。 barh, bar3h用于绘制二维、三维的横向直方图。, y=rand(5,3); subplot(1,3,1); bar(y); subplot(1,3,2); bar3(y,group); subplot(1,3,3); bar(y,stack);,例如：,（） 面积图,area(x,y,属性名1,属性值1,) 功能:对x、y

17、界定的区域填充，并对各属性设置对应属性值。,t=linspace(0,2*pi,14); x=sin(2*t); y=cos(2*t); area(x,y,facecolor,r),例如：,4.2阶梯状图和针状图,Stairs阶梯状图,Stem针状图,4.误差条状图,函数errorbar (x,y,e) 功能： 沿着一曲线画误差棒形图。误差棒为数据的置信水平或者为沿着曲线的偏差。参数若为矩阵，则按列画出误差棒。,x=0:0.2:2*pi; y=sin(x); e=rand(size(x)/5 errorbar(x,y,e); title(Errorbar plot);,4.5 句柄图形,mat

18、lab语言的句柄绘图可以对图形各基本对象进行更为细腻的修饰，可以产生更为复杂的图形，而且为动态图形的制作奠定了基础。,高层绘图函数是对整个图形进行操作的，图形每一部分的属性都是按缺省方式设置的。充分体现了matlab语言的实用性。 底层绘图函数可以定制图形，对图形的每一部分进行控制，用户可以用来开发用户界面以及各专业的专用图形。充分体现了matlab语言的开发性。,Matlab的图形系统由两部分组成：,4.5.1 图形对象的句柄及句柄操作,什么是句柄？ 句柄是图形对象的标识代码，标识代码含有图形对象的各种必要的属性信息。 各图形对象的句柄数据格式： 根屏幕 0 图形窗口 整数，表示图形窗口数

19、其它对象 对应的浮点数 句柄图形（Handle Graphics） 利用底层绘图函数，通过对对象属性的设置与操作实现绘图。,4.5.2句柄图形对象的层次结构,父对象 子对象,窗口对象,线对象,轴对象,面对象,像对象,线对象,块对象,文字对象,4.5.3 创建图形对象的底层函数,（1）figure创建图形窗口 调用格式: h=figure(n) n为窗口序号 （2）uicontrol图形界面控制 调用格式: h=uicontrol(property,value) property/value确定控制类型,（3）uimenu创建用户界面菜单 调用格式: h=uimenu(property,value) （4）axes 创建轴对象 h=axes(property, left,bottom,width,height) 定义轴对象的位置与大小,（5）line 创建线对象 （6）patch 创建块对象 （7）surface 创建面对象 （8）image 显示图