Matlab学习笔记 绘图

1.二维曲线
（1）plot函数
①plot函数的基本用法：plot(x,y)，其中x和y分别用于存储x坐标和y坐标数据。

>>x=[1,2,3];

>>y=[4,5,6];

>>plot(x,y)
②最简单的plot函数调用格式：plot(x)
当plot函数的参数x是复数向量时，则分别以该向量元素实部和虚部为横、纵坐标绘制出一条曲线。

>>x=[1,2,3];

>>y=[4,5,6];

>>cx=x+y*i;

>>plot(cx)

③plot(x,y)函数参数的变化形式
1.当x为向量，y为矩阵时，
2.若矩阵y的列（行）数等于x的长度，则以向量x为横坐标，以y的每个行（列）向量为纵坐标绘制曲线，曲线的条数等于y的行（列）数。

例：绘制sinx、sin(2x)、sin(x/2)的函数曲线

>> x=linspace(0,2*pi,100);
>> y=[sin(x);sin(2*x);sin(x/2)];
>> plot(x,y)

3.当x,y为同型矩阵时，以x、y的对应列元素为横、纵坐标分别绘制曲线，曲线条数等于矩阵的列数。

例：绘制sinx、sin(2x)、sin(x/2)的函数曲线

>> t=0:0.01:2*pi;
>> t1=t';
>> x=[t1,t1,t1];
>> y=[sin(t1),sin(2*t1),sin(t1/2)];
>> plot(x,y)

④含多个输入函数的plot函数
plot(x1,y1,x2,y2,…,xn,yn) 其中，每一向量对构成一组数据点的横、纵坐标，绘制一条曲线。

⑤含选项的plot函数：plot(x,y,选项)
线型：“-”实线、“：”虚线、“-.”点画线、“–”：双画线
颜色：r红色、g绿色、b蓝色、w白色、k黑色
数据点标记：“*”星号、“o”圆圈、“s”方块、“p”五角星、“^”朝上三角符号
（2）fplot函数
①fplot(f,lims,选项)
其中，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]。选项定义与plot函数相同。
例 绘制sin(1/x)的图形

>> fplot(@(x)sin(1./x),[0,0.2],'b')

②双输入函数参数的用法（给定函数为参数方程形式）
fplot(funx,funy,tlims,选项)
其中，funx、funy代表函数，通常采用函数句柄的形式。tlims为参数函数funx和funy的自变量取值范围，用二元向量[tmin,tmax]描述（默认[-5,5]）

2.绘制图形的辅助操作：给图形添加标注、坐标控制、图形保持、图形窗口的分割*
（1）图形标注
①title(图形标题)
若标题要求两行，则要拥有一个大括号括起来，两行中间用逗号隔开。图形标题中也可使用LaTeX格式控制符，使用的地方也要用大括号括起来。
含属性设置的title函数：title(图形标题，属性名，属性值)
Color属性：用于设置标题文本的颜色
FontSize属性：用于设置标题文字的字号
②xlabel(x轴说明)
③ylabel(y轴说明)
④text(x,y,图形说明)
gtext(说明)
⑤legend(图例1，图例2，…)
顺序要与plot函数输入的一致
（2）坐标控制
①axis函数：axis([xmin,xmax,ymin,ymax,zmin,zmax])
其他用法：
axis equal：横纵坐标轴采用等长刻度
axis square：产生正方形坐标系（如不用该命令，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
②给坐标系加网格和边框：grid on（显示网格）、grid off（不显示网格）、grid（切换）（默认无网格）；
box on（显示边框）、box off（不显示边框）、box（切换）（默认有边框）
（3）图形保持：hold on（保持原有图形）、hold off（刷新图形窗口）、hold（切换）

（4）图形窗口的分割
子图：同一图形窗口中的不同坐标系下的图形称为子图。
subplot函数：subplot(m,n,p)，其中，m和n指定将图形窗口分成m*n个绘图区，p指定当前活动区。

3.其他形式的二维图形
（1）其他坐标系下的二维曲线图
①对数坐标图（波特图等）
semilogx(x1,y1,选项1,x2,y2,选项2,…)
semilogy(x1,y1,选项1,x2,y2,选项2,…)
loglog(x1,y1,选项1,x2,y2,选项2,…)
②极坐标图：polar(theta,rho,选项)
其中，theta为极角，rho为极径，选项的内容与plot函数相同。
（2）统计图
①条形图：bar函数（垂直条形图）和barh函数（水平条形图）
bar(y,style)，参数y是数据，选项style用于指定分组排列模式（“grouped”，簇状分组；“stacked”，堆积分组）
bar(x,y,style)，其中x存储横坐标，y存储数据
②直方图：hist函数（直角坐标系下）和rose函数（极坐标系下）
hist(y)   hist(y,x)
其中，参数y是要统计的数据，x用于指定区间的划分方式。
rose(theta,x)，其中，参数theta用于确定每一区间与原点的角度，选项x用于指定区间的划分方式。
③扇形图（饼图）：pie函数
pie(x,explode),其中，参数x存储待统计数据，选项explode控制图块的显示模式（与explode非零值对应的部分将从饼图中分离出来）。
④面积图：area函数，与plot函数用法相同，只是将所得曲线的下方填充颜色。
⑤散点类图形：
散点图，scatter函数；阶梯图stairs函数；杆图，stem函数
scatter函数，scatter(x,y,选项,’filled’)，参数x,y用于定位数据点，选项用于指定线型、颜色、数据点标记（数据点标记若为封闭图形，可用’filled’指令填充，否则默认为空心）。
⑥矢量类图形：compass函数，罗盘图；feather函数，羽毛图；quiver函数，箭头图
quiver(x,y,u,v)，其中，(x,y)指定矢量起点，(u,v)指定矢量终点。
4.三维曲线
（1）plot3函数
①plot3(x,y,z)，其中，参数x,y,z组成一组曲线的坐标
②函数参数变化形式plot3(x,y,z)
当x,y,z是同型矩阵时，则以对应列元素绘制曲线，曲线条数等于矩阵列数；当x,y,z中有向量也有矩阵时，行向量的长度与矩阵的列数相同，或列向量的长度与矩阵的行数相同
③含多组输入参数的plot3函数：
plot3(x1,y1,z1,x2,y2,z2,…，xn,yn,zn)，每组x,y,z向量构成一组数据点的坐标，绘制一条曲线。
④含选项的plot3函数：plot3(x,y,z,选项)
选项用于指定曲线的线型、颜色和数据点标记
（2）fplot3函数:fplot3(funx,funy,funz,tlims)能用参数方程表示且只有一个自变量时

其中，funx、funy、funz代表定义曲线x、y、z坐标的函数，通常采用函数句柄的形式。tilms为参数函数自变量的取值范围，用二元向量[tmin,tmax]描述，默认为[-5,5]。
在fplot3函数中，也可以指定曲线的线型、颜色和数据点标记，在后面加上选项即可。

5.三维曲面
（1）平面网格数据的生成
①利用矩阵运算生成
②利用meshgrid(x,y)函数生成
[X,Y]=meshgrid(x,y)，其中，参数x、y为向量，存储网格点坐标的X、Y为矩阵。
//>>x=2:6;
//>>y=(3:8)’;
//>>[X,Y]=meshgrid(x,y);
（2）绘制三维曲面的函数（绘制之前要先生成平面网格）
mesh(x,y,z,c)   surf(x,y,z,c)
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。
mesh函数和surf函数还可以这样调用：mesh(z,c)、surf(z,c)
当x、y省略时，z矩阵的第2维下标当作x轴坐标，第1维当作y轴坐标。
带等高线的三维网格曲面函数meshc，带底座的三维网格曲面函数meshz，具有等高线的曲面函数surfc，具有光照效果的曲面函数surfl

 

 

（3）标准三维曲面
①sphere函数：[x,y,z]=sphere(n)
绘制三维球面，n决定了球面的圆滑程度（默认为20），n较小则绘制出多面体表面图
②cylinder函数：[x,y,z]=cylinder(R,n)
绘制三维柱面，R是一个向量，存放柱面在各个高度的半径，n表示在圆柱圆周上有n个间隔点（默认20）
③peaks函数：

调用格式：peaks(n)  peaks(V)  peaks(x,y)  peaks
④fsurf函数和fmesh函数
fsurf(funx,funy,funz,uvlims)
fmesh(funx,funy,funz,uvlims)
其中，funx、funy、funz代表定义曲面x、y、z坐标的函数，通常采用函数句柄的形式。Uvlims为funx、funy和funz的自变量的取值范围，用4元向量[umin,umax,vmin,vmax]描述，默认为[-5,5,-5,5]。
6.图形修饰处理：视点处理、色彩处理、裁剪处理
（1）视点处理：方位角（正值表示逆时针）和仰角（正值表示x轴上方）

①view函数：view(az,el)，其中，az表示方位角（默认-37.5度），el为仰角（30度）（均以度为单位）。
②view函数的其他用法：view(x,y,z)（视点在笛卡尔坐标中的位置）  view(2)（二维平面观察，方位角为0度，仰角为90度）  view(3)（从三维空间观察，方位角和仰角为默认）
（2）色彩处理
①颜色的向量表示 [R G B]
[0 0 1]：蓝色 [1 0 0]：红色 [0 1 0]：绿色 [1 1 1]：白色 [0 0 0]：黑色
②色图：色图矩阵、内建色图（冷暖、四季、灰度色图）
指定当前图形使用的色图：colormap cmapname
colormap(cmap)
创建色图矩阵：色图矩阵的每一行是RGB三元组。可以自定义色图矩阵，也可以调用MATLAB提供的函数来定义色图矩阵。
③三维图形表面的着色
shading faceted：将每个网格片用其高度对应的颜色进行着色，网格线是黑色。
Shading flat：将每个网格片用同一个颜色进行着色，网格线也用相应的颜色。
shading interp：在网格片内采用颜色插值处理。
（3）图形的裁剪处理：
将图形中需要裁剪部分对应的函数值设置成NaN，这样在绘制图形时，函数值为NaN的部分将不显示出来，从而达到对图形进行裁剪的目的。