MATLAB之图形绘制

本节主要介绍了MATLAB中基本的绘图方法，包括二维图形与三维图形的绘制。

二维曲线

1.plot(x,y)

• 当x是向量，y是矩阵时，如果矩阵y的列数等于x的长度，则以向量x为横坐标，以y的每个行向量为纵坐标绘制曲线，曲线的条数等于y的行数

  

• 当x、y是同形矩阵时，以x、y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

  

• 含多个输入参数的plot函数

  

• plot(x,y,选项) %选型用于指定曲线的颜色、线型、数据点标记

  

  例：

  

2.fplot(f,lims,选项)

• f代表一个函数，通常采用函数句柄的形式
• lims为x轴的取值范围，用二元向量[xmin,xmax]描述，默认值为[-5,5]
• 此绘制函数会使得自变量的采样间隔设置更加合理

---

绘制图形的辅助操作

1. 图形标注

• title(图形标题，属性名，属性值)

  • ‘Color’属性：用于设置图形标题文本的颜色
  • ‘Fontsize’属性：用于设置标题文字的字号
  • 对于需要换行的图形标题，使用字符串、逗号、大括号的形式
  

• xlabel(x轴说明)与ylabel(y轴说明)

  

• text(x,y,说明)与gtext(说明) %添加文字说明

  • 其中text的x，y是说明的位置
  • gtext中说明的位置是程序执行后手动点击添加的

• legend(图例1,图例2,……)

  

2.坐标控制

• axis([xmin,xmax,ymin,ymax,zmin,zmax])

• axis equal：横纵坐标轴采用等长刻度

• axis square：产生正方形坐标系（默认为矩形）

• axis auto：使用默认设置

• axis off：取消坐标轴

• axis on：显示坐标轴

  figure(3)%测试axis的使用
  x = [0, 1, 1, 0, 0];
  y = [0, 0, 1, 1, 0];
  plot(x,y,LineWidth=3)
  axis([-0.1, 1.1, -0.1, 1.1])
  axis equal
  
  figure(4)%测试axis的使用
  x = [0, 1, 1, 0, 0];
  y = [0, 0, 1, 1, 0];
  plot(x,y,LineWidth=3)
  axis([-0.1, 1.1, -0.1, 1.1])
  axis square

  结果如下：

  

• 给坐标系加网格、边框

  • grid on
  • grid off
  • box on
  • box off

• 图形保持

  • hold on
  • hold off
  

• 图形窗口的分割：subplot(m,n,p)

• 添加总标题：sgtitle('总标题')

  

其他坐标系下的二维曲面图

1.对数坐标图

• semilogx(x1,y1,选型1,x2,y2,选项2,……)
• semilogy(x1,y1,选型1,x2,y2,选项2,……)
• loglog(x1,y1,选型1,x2,y2,选项2,……)

2.极坐标图

• polarplot(theta,rho,选项) %theta为极角，rho为极经

3.统计图

• 条形图

  • bar(x,y,style) %绘制垂直条形图
  • barh(x,y,style) %绘制水平条形图
  • x为存储横坐标，y存储数据，y的行数必须与向量x的长度相同
  • style用于指定分组排列模式，’grouped’表示簇状分组，’stacked’表示堆积分组

  

• 直方图

  • histogram(y,x)

  

  

• 扇形图

  • pie(x,explode)
  • 其中x为统计的数据
  • explode将扇区从饼图偏移一定位置，其由与 x对应的零值和非零值组成的向量或矩阵。pie 函数仅将对应于 explode 中的非零元素的扇区偏移一定的位置。
  

• 散点图

  • scatter(x,y,选项，'filled')
  • filled指定填充数据点标记，其省略时数据点是空心的

  

• 矢量图

  • quiver(x,y,u,v)
  • 其中(x,y)指定矢量起点，(u,v)指定矢量终点
  

---

三维曲线

1.plot3(x,y,z)

%在空间不同位置绘制5条正弦曲线。
figure(1)
subplot(1,2,1)
t=0:0.01:2*pi;
t=t';
x=[t, t, t, t, t];
y=[sin(t), sin(t)+1, sin(t)+2, sin(t)+3, sin(t)+4];
z=x;
plot3(x,y,z,LineWidth=2)
%这个例子也可以采用以下代码实现。
subplot(1,2,2)
t=0:0.01:2*pi;
x=t;
y=[sin(t); sin(t)+1; sin(t)+2; sin(t)+3; sin(t)+4];
z=x;
plot3(x,y,z,LineWidth=2)

结果如下：

• 含多组输入参数的plot3函数

  %含多组输入的plot3函数
  figure(2)
  t1=0:0.01:1.5*pi;
  t2=0:0.01:2*pi;
  t3=0:0.01:3*pi;
  plot3(t1,sin(t1),t1,'r', t2,sin(t2)+1,t2,'b',t3,sin(t3)+2,t3,'LineWidth',2)

  结果如下：

  

2.fplot3(funx,funy,funz,tlims)

• funx、funy、funz代表定义曲线x、y、z坐标的函数，通常使用函数句柄的形式
• tlims为参数函数自变量的取值范围，用二元向量[tmin,tmax]描述

%绘制墨西哥帽顶曲线
figure(3)
xt = @(t) exp(-t/10).*sin(5*t);
yt = @(t) exp(-t/10).*cos(5*t);
zt = @(t) t;
fplot3(xt, yt, zt, [-12, 12], 'r-.','LineWidth',2)

结果如下：

---

三维曲面

1.平面网格数据的生成

• [X,Y]=meshgrid(x,y)

  

2.绘制三维曲面的函数

• mesh(x,y,z,c) %绘制线框
• surf(x,y,z,c) %填充线框
• 其中，x、y是网格坐标矩阵，z是网格点上的高度矩阵，c用于指定在不同高度下的曲面颜色。c省略时，颜色的设定正比于图形高度

%绘制三维曲面图
figure(5)
t = -2:0.2:2; 
[X, Y] = meshgrid(t);
Z = X .* exp(-X.^2 - Y.^2);
subplot(1,3,1)
mesh(X,Y,Z); 
subplot(1,3,2)
surf(X,Y,Z); 
subplot(1,3,3)
plot3(X,Y,Z); 
grid on

结果如下：

3.色彩处理

• colormap cmapname

• matlab中预定义的颜色图